[發明專利]以對比度為特征幀匹配測量二維位移的方法及裝置

無效

• 申請號: 200910190926.0
• 申請日: 2009-09-22
• 公開（公告）號: CN102022983A
• 公開（公告）日: 2011-04-20
• 發明（設計）人: 曾藝;朱超平
• 申請（專利權）人: 重慶工商大學
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于數字圖像測量技術領域，特別是采用計算機攝像頭測量物體的二維微小位移的方法及其裝置。

背景技術

計算機攝像頭已經普及，其核心是光電傳感單元陣列，為測量物體的運動奠定了物質基礎。“使用計算機攝像頭測量微小二維位移的方法及裝置”(發明專利申請號：2009101042778)分析了國內有關“攝像”與“測量”的若干專利，參考了國外關于掃描儀和光學鼠標探測位移的一些專利，提出了一種使用計算機攝像頭采用關聯匹配技術測量物體微小位移的方法及裝置。不過，該申請針對的只是圖像幀光強，適合于照明情況以及物體反射面的光學圖像相對穩定的情形。

發明內容

為了充分發揮計算機攝像頭的光電傳感器陣列的功能，本發明提供一種以對比度為特征幀匹配測量二維位移的方法及裝置，它以計算機攝像頭為光電轉換傳感器，能夠在照明狀況發生一定的變化的環境中，測量物體在與攝像頭的光軸相垂直的平面上的微小的二維位移矢量和速度矢量。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：被測量的物體被計算機攝像頭聚焦成像，該攝像頭通過USB接口連接到一臺普通的計算機，該計算機配置有USB接口、內存、CPU、硬盤、顯示卡與顯示器、鍵盤和鼠標、操作系統、攝像頭驅動程序以及攝像頭拍攝及邊方向數據幀匹配測量位移程序；該程序體現了本發明以對比度為特征實施幀匹配測量物體微小二維位移的方法，包括：

步驟一、以位圖(M×N，M，N∈正整數)的格式，拍攝一幀被測物體的圖像，作為參考幀；

以所述像素陣列其左上角的第一個像素的位置為原點，橫向向右方向為x軸方向，垂直向下的方向為y軸方向；

在所述像素陣列的中央區域選取一個區域，大小為m₀×n₀，m₀，n₀∈正整數，稱之為比較窗，所述比較窗分別距離所述像素陣列的水平方向和垂直方向的邊緣像素各h和v個像素，即有：m₀+2h＝M，n₀+2v＝N，h，v?∈正整數；

步驟二、對于上述參考幀之像素陣列，逐行導出沿X軸方向的邊方向數據：

如果一個像素的光強值比其后面的第二個像素的光強值還要小一個誤差容限值error，即如果I(X，Y)＜I(X+2，Y)-error則定義這兩個像素之間存在一個正邊；

如果一個像素的光強值比其后面的第二個像素的光強值還要大一個誤差容限值error，即如果I(X，Y)＞I(X+2，Y)+error則定義這兩個像素之間存在一個負邊；

如果一個像素的光強值與其后面的第二個像素相應的光強值接近，其差不超過一個誤差容限值error，即如果I(X+2，Y)-error＜I(X，Y)＜I(X+2，Y)+error則認為這兩個像素之間不存在“邊”，或稱之為第三類邊；

上式中的誤差容限值可以根據具體的光照情況，預置為一個小的數值，例如：error＝10；如此獲得的邊位于該像素之后的第一個像素的位置，也即位于參與比較的兩個像素的中間位置的那個像素(x，y)上；沿著X軸方向，所有的正邊、負邊以及第三類邊組成該方向的邊方向數據，分別以3bit的二進制數值001，010和100表示，記為reference(x，y)，保存之；

步驟三、計算所述參考幀里比較窗的像素陣列的自關聯匹配系數：