[發明專利]一種基于圖像匹配的目標點定位系統

無效

• 申請號: 201110346321.3
• 申請日: 2011-11-04
• 公開（公告）號: CN102509309A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 付先平;袁國良;管瀟
• 申請（專利權）人: 大連海事大學
• 主分類號: G06T7/20
• 分類號: G06T7/20;H04N5/225
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 陳紅燕

技術領域

本發明涉及基于圖像的目標定位裝置和技術，涉及一種圖像匹配技術，尤其涉及一種基于圖像匹配的目標點定位系統。

背景技術

所謂定位技術，通常是指將特定物體發出的信號進行分析并根據已有的數據來確定物體所在位置，例如眾所周知的GPS全球衛星定位技術以及廣泛應用于高速鐵路上的傳感器定位。近年來，由于人們在日常生活中對于定位設備的依賴性有了廣泛增強，定位技術得到了突飛猛進的發展。當對于傳統的定位技術而言，當輸入信號發生變化，輸入信號變為圖像時，例如某人的額頭如果佩戴一個長焦攝像機(帽沿、眼鏡腳等處)，在胸前配戴一個廣角攝像機對該人所在區域進行全景拍攝，若長焦攝像機所拍畫面沒有超出我們廣角圖像的范圍，則如何根據長焦攝像機所傳回的圖像對該人的視角圖像進行定位，以實現對此人的注視點進行定位，傳統的定位技術，包括GPS及其他的定位系統都是無法實現的。

發明內容

鑒于現有技術所存在的上述問題，本發明旨在提供一種基于圖像匹配的目標點定位系統，將處于特定位置的長焦鏡頭中的圖像與相應廣角鏡頭中圖像進行匹配，達到窄角視場圖像在廣角圖像中進行定位的目的。

技術方案

一種基于圖像匹配的目標點定位系統，包括以下三部分：

一部為信息采集單元，包括安裝有長焦鏡頭和廣角鏡頭的實時圖像觀測系統和對所述長焦鏡頭和廣角鏡頭中的圖像進行提取的信息提取部件；所述長焦鏡頭的安裝位置相對于廣角鏡頭的安裝位置是運動的并且長焦鏡頭所指圖像一直為廣角圖像的一部分；所述信息提取部件包括圖像采集卡和圖像校正設備；

具體說，所述長焦鏡頭即窄視場，廣角鏡頭即寬視場，前者相對后者是運動的，在其運動范圍內能夠指向任意方向及物體，但保證長焦鏡頭所指圖像應為廣角圖像的一部分，即為廣角圖像的子集；反之，廣角鏡頭中的圖像相對于長焦鏡頭的圖像應包含更大視野，即其所涉及的范圍應更大。

二部為數據處理單元，用于處理信息采集單元采集的圖像信息、計算長焦鏡頭的圖像在廣角鏡頭圖像中的準確位置，包括

首先將長焦鏡頭及廣角鏡頭中的圖像進行捕獲和預處理；

繼而應用尺度不變特征變換算法，即SIFT算法，將長焦鏡頭中的圖像與廣角鏡頭中的圖像進行關鍵點的定位與匹配，得出圖像上的特征匹配點的樣本；

進而應用引入重要性采樣的粒子濾波算法，對所確定的特征匹配點進行局部取樣，將計算得到的后驗概率較低的特征匹配點進行過濾，最終所選取的觀測點樣本得出后驗概率較高所處狀態，即為所定位的區域；

通過所述SIFT算法及粒子濾波算法的結合，得到相應的長焦鏡頭圖像在廣角鏡頭圖像的數字位置描述；

三部為輸出單元，用于在廣角鏡頭圖像中顯示長焦鏡頭圖像的準確位置，以及對長焦鏡頭所示圖像中的移動物體進行跟蹤和實時定位。

所述信息采集單元與數據處理單元進行輸入輸出轉換，并將最終的定位結果顯示在廣角鏡頭所示圖像中。

所述數據處理單元裝有特定分析軟件，應用于快速分析圖像信息并作出匹配結果，內部主要利用SIFT算法及粒子濾波算法計算圖像特征，包括兩幅圖像特征點的梯度場，最終進行匹配的特征點，基于匹配特征點取樣過濾后的定位區域的數字量化，并將結果進行轉化按合適的輸出方式進行切換，由輸出單元中的廣角鏡頭圖像中顯示定位結果；

所述匹配特征點的正確率由SIFT算法中關鍵點不變描述向量的最小歐式距離鄰域與次小歐式距離鄰域的比例系數所決定，數據處理單元應用理論最佳比例算出匹配特征，對圖像點的定位通過匹配點的取樣和重取樣，通過后驗概率分布的計算，對之前確定的定位區域進行更新，直至達到滿意解。

技術效果

本發明將長焦鏡頭攝像機的圖像作為定位對象，對其所描述的圖像在相應的廣角圖像中進行定位，這與之前將具體物體當作對象的定位技術有很大不同，解決了之前實時變化的目標不能進行實時定位的缺陷：

本發明可以對行人的注視點進行定位，也可以幫助警察在人群中利用長焦鏡頭中的畫面鎖定犯罪嫌疑人，在廣角圖像中迅速確定其位置及其運動軌跡。也可以應用在戰斗機瞄準系統，當飛行員手動瞄準來不及時，可以采用該技術自動瞄準，按鈕后發射炮彈等。本系統的特點是不需要對眼睛和圖像內容進行識別，不需要特別的光源，具有極大的靈活性。