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专利号: 2013100666376
申请人: 杭州电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2023-07-19
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于双目视觉的目标定位方法,其特征在于该方法包括如下步骤:

步骤一:输入大小为k×l的彩色左图像,目标模板图像大小为k1×l1,k1≤k,l1≤l,令变量o=k1,p=l1,x=y=0;对目标模板图像的颜色、饱和度概率建模,将目标模板图像转化为H-S直方图,并归一化处理;

步骤二:从输入图像的左上角(x,y)开始,切割一块(x,y)至(k1,l1)的临时图像,生成临时图像的H-S直方图,并归一化处理;

步骤三:将临时图像的H-S直方图和目标模板图像的H-S直方图按式(2)进行相关性对比,对比结果记为C(H1,H2);

其中, k取值1和2,i=j=1,2,3,…,N,N为直方图

中区间的个数,Hk(i)为第k个直方图中第i个区间上的值;

步骤四:将直方图对比结果C(H1,H2)作为反向投影图像(x,y)处的像素值;

步骤五:令y=y+1,l1=l1+1,当l1≤l时,返回步骤二,即按竖直方向切割输入图像;

步骤六:当l1>l时,令y=0,k1=o,l1=p,x=x+1,k1=k1+1,返回步骤二,即一列一列地向右推移切割输入图像;

步骤七:重复步骤二至步骤六,当k1>k时结束,即切割输入图像直至其右下角;

步骤八:兴趣点检测:使用不同尺寸的盒形滤波器对原图像滤波来构建图像金字塔,在不同的尺度空间用Hessian矩阵求极值,然后在其3×3×3的立体领域内进行非极大值抑制,将比上下尺度各9个以及本尺度邻域8个共计26个邻域值都大或都小的极值点作为候选兴趣点,再在尺度空间和图像空间进行插值运算,得到稳定的兴趣点位置及其所在的尺度值;

步骤九:兴趣点描述:对以每一个兴趣点为圆心,半径为6s的邻域内的点分别计算x、y方向上边长为4s的Haar小波响应,s为兴趣点所在的尺度值,然后以兴趣点为中心对响应值进行高斯函数加权,最后采用60°的滑动扇形窗口,计算该扇形处于每个角度时窗口内响应之和,并记录窗口环绕一周所形成的每一个矢量,选择最长矢量的方向作为该兴趣点的主方向;

选定兴趣点主方向后,以兴趣点为中心,按主方向选取边长为20s的正方形区域,将该区域划分为4×4共计16个正方形子区域,对每一个子区域按5s×5s的大小取样,分别计算相对于主方向的水平、垂直方向的Haar小波响应,同时为响应值赋予不同的高斯权重,以增强对几何变形及定位误差的鲁棒性;然后对每个子区域的响应和响应的绝对值求和得到一个四维向量v=(Σdx,Σ|dx|,Σdy,Σ|dy|),dx、dy分为水平和垂直方向的Haar小波响应,|dx|、|dy|分为水平和垂直方向的Haar小波响应的绝对值;对每一个兴趣点,将16个正方形子区域的向量组合起来便形成64维SURF描述子向量,归一化后使描述算子对光照具有一定的鲁棒性;

步骤十:利用SURF算法,将于左图像提取的目标模板与左右图像进行匹配,获得兴趣点对集合Il和Ir;

步骤十一:搜索两个兴趣点对集合,在左右两幅图像中寻找与模板图像具有相同匹配点的兴趣点,然后依次将左右图像中这些兴趣点存放在集合Sl和Sr中,集合中元素个数分别有m和n个;

步骤十二:由于存在标定误差,经立体校正后,左右图像中仍然可能存在微小的畸变以及行不对齐,因此兴趣点筛选公式如下:|v1i-v2i|≤δ (3)

其中,i=1,2,3,…,n,δ为筛选阈值,v1i、v2i分别表示集合Sl、Sr中第i个元素的纵坐标,即已知左图上的兴趣点(u1i,v1i)与右图上的兴趣点(u2i,v2i),若两个兴趣点所在的极线间的距离小于等于δ个像素,则称该匹配点为有效匹配点;将左右图像中的有效匹配点分别存入集合Slw和Srw中,此时两个集合元素个数相等,都为w个;

步骤十三:由上述匹配点筛选方法获得的有效匹配点集合Slw和Srw中对应的兴趣点对,可以较好地保证对应于目标实物中的相同位置,具有良好的空间位置一致性,由式(4)实现间接匹配:其中, 为左图像特征点坐标, 为间接匹配得到的右图像中特征点坐

标,u1i、u2i分别为左右图像上的兴趣点的横坐标,i=1,2,3,…,w,w为有效匹配点个数;

步骤十四:由三角测量原理可得到空间场景点的三维坐标:

其中,b为基线距离,f为两摄像头焦距,(u1,v1)、(u2,v2)为空间点在左右成像平面的图像坐标,即上述步骤中的特征点坐标,(u0,v0)为主点偏置坐标;X,Y,Z分别为目标在摄像头坐标系下的三维坐标。