[發明專利]紅外圖像配準實現方法及其裝置

無效

• 申請號: 201310054567.2
• 申請日: 2013-02-21
• 公開（公告）號: CN103295222A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發明（設計）人: 顧國華;楊陳晨;王厚;陳海欣;錢惟賢;陳錢;徐富元;任侃;隋修寶;何偉基;路東明
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱顯國

技術領域

本發明屬于紅外圖像配準的技術領域，特別是一種紅外圖像配準實現方法及其裝置。?

背景技術

紅外目標搜索跟蹤系統中，由紅外器件采集目標視頻，針對目標視頻進行圖像處理，從而找到目標。圖像配準技術是系統中重要的一環，作為后續算法的一個預處理。該系統處理圖像有以下特點：圖像間僅存在平移，沒有旋轉放大等復雜情況，對數據處理與數據傳輸的要求較高，并且需要處理大量的圖像。?

相位相關法處理簡單情況下的圖像配準被用廣泛應用，并且相位相關法也適用于FPGA實現，如文獻一中所描述的，主要是利用圖像頻域整體結構信息進行匹配，不關注圖像的細節，因而能得到粗略的配準精度。而基于特征點的圖像配準方法，相比較于相位相關法，能得到高精度的配準效果，但是算法復雜度上升，運算時間較長。如Harris角點檢測算法，它也可以在FPGA上實現，如文獻二所述。Harris角點檢測算法是利用目標的角點信息匹配，精度比相位法要高，但是要對整幅圖像取角點，運算量較大，實時性難以滿足。?

在紅外目標搜索跟蹤系統中，如果采用一般的處理器芯片處理復雜算法運算時間較長，難以滿足系統的實時性要求。并且在數據傳輸上，傳統技術的數據傳輸速率很少達到Gbps,數據的傳輸也會影響圖像的實時處理。因此，高端的FPGA是有豐富資源的并行高速處理器件并且帶有RocketIO接口。?

文獻一（Almudena?Lindoso?,?Luis?Entrena?.High?performance?FPGA-based?image?correlation.?Journal?of?Real-Time?Image?Processing,2007,2(4):223-233.）和文獻二（唐永鶴,胡謀法,張路,盧煥章.?Harris算法硬件加速設計.電路與系統學報,2012,17(1):47-53.）中使用FPGA單一的利用兩種算法分別實現圖像配準，不能結合兩種算法的優點，并且都沒有采取高速傳輸數據的方法，從而得不到較好的匹配效果和實時效果，無法滿足紅外目標搜索跟蹤系統的要求。?

發明內容

本發明的目的在于提供一種將相位相關法與Harris角點檢測法相結合，并且使用帶有RocketIO模塊的FPGA高速傳輸圖像數據，使得能在紅外搜素跟蹤系統中，迅速并且精確地進行圖像配準預處理，滿足配準的精度和實時性的要求，能為后續算法留有足夠時間余量的紅外圖像配準實現方法及其裝置。?

實現本發明目的的技術解決方案為：?

一種紅外圖像配準實現裝置，包括數據傳輸模塊、相位相關位移計算模塊、重疊區域計算模塊、Harris角點檢測模塊和匹配模塊；其中，數據傳輸模塊與相位相關位移計算模塊連接，數據傳輸模塊和相位相關位移計算模塊都與重疊區域計算模塊連接，重疊區域計算模塊與Harris角點檢測模塊連接，重疊區域計算模塊和Harris角點檢測模塊都與匹配模塊連接，匹配模塊與數據傳輸模塊連接。

一種紅外圖像配準實現方法，包括以下步驟：?

步驟一：數據傳輸模塊將紅外視頻圖像采集并接收；

步驟二：將接收到的圖像數據以兩幀為一個處理包作為相位相關位移計算模塊的輸入，通過相位相關位移計算模塊求得兩幀圖像之間的位移量；

步驟三：將位移量作為重疊區域計算模塊的輸入，通過重疊區域計算，找到在該位移量下兩幀圖像的重疊區域；

步驟四：通過Harris角點檢測模塊對兩幀圖像的重疊區域進行Harris角點檢測，找到重疊區域中的角點；

步驟五：將重疊區域中的角點信息作為匹配模塊的輸入，完成兩幀圖像的匹配；

步驟六：圖像匹配之后，通過數據傳輸模塊將匹配好的圖像發送出來。

本發明與現有技術相比，其顯著優點：?

（1）本發明通過結合相位相關法和Harris角點檢測算法的優點，減少計算量，提高配準精度；（2）本發明提高了紅外搜索跟蹤系統中圖像預處理階段的圖像配準的效果和實時性；（3）本發明減少了后續算法的復雜度并且為后續算法提供了較長的時間余量；（4）本發明該算法硬件實現，數據傳輸速率快，運算速度快，效率高。

下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述。?

附圖說明

圖1本發明一種相位相關法與Harris角點檢測法相結合的圖像配準裝置所用的FPGA處理系統。?

圖2本發明一種相位相關法與Harris角點檢測法相結合的圖像配準裝置。?