[發明專利]一種klt角點檢測裝置及方法

在審

• 申請號: 201310688294.7
• 申請日: 2013-12-13
• 公開（公告）號: CN104715470A
• 公開（公告）日: 2015-06-17
• 發明（設計）人: 顧國華;楊陳晨;陳海欣;陸愷立;徐富元;錢惟賢;任侃
• 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

本發明屬于圖像處理的技術領域，特別是一種klt角點檢測裝置及方法。

背景技術

在圖像處理領域，目標檢測是一種基于目標幾何和統計特征的圖像分割，它將目標的分割和識別合二為一，其準確性和實時性是整個系統的一項重要能力。尤其是在復雜場景中，需要對多個目標進行實時處理時，目標自動提取和識別就顯得特別重要。

角點檢測方法被廣泛應用，因為角點是圖像的一種很重要的局部特征，并且角點具有旋轉不變性及不隨光照條件而變化的特征，它不僅同時保留圖像的重要特征，還有效地降低了信息包含的數據量,提高信息含量。其中klt角點檢測法不同于別的角點檢測方法，計算的是給定矩形窗內的特征值，由于其計算特征值的方法中涉及乘方、開方等多種運算，因此在傳統處理平臺上運算比較復雜，運算時間較久，不能滿足實時性。經過分析klt角點檢測法適用于FPGA實現：

文獻1（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.）中所描述的主要是利用Harris角點硬件化的方法來實現角點檢測，并且有一些硬件上的加速設計，但是Harris角點算法本身復雜度較高，所消耗的FPGA資源多，檢測的角點精度不是特別高；

文獻2（Shi?J,Tomasi?C.Good?features?to?track[C].Computer?vision?and?pattern?recognition,1994.Proceedings?of1994IEEE?Computer?Society?Conference,1994:593-600.）是klt角點檢測算法的最初版本，它是由軟件的形式串行實現的，后來klt角點檢測這個算法被應用于目標檢測、目標識別跟蹤等領域時，算法運行平臺是傳統的處理器，沒有高速的運行性能，導致算法運行效率不高；算法的執行過程是串行執行，算法本身的運算時間長，實時性不好。

發明內容

本發明的目的在于提供一種數據傳輸快、實時性高的klt角點檢測裝置及方法，能夠實時檢測出圖像中的角點，并且根據不同閾值調整角點的個數。

實現本發明目的的技術解決方案為：

一種klt角點檢測裝置，包括圖像數據采集模塊、角點提取模塊、角點顯示模塊和角點數據傳輸模塊，其中圖像數據采集模塊包括CCD相機，角點提取模塊包括FPGA、視頻接口、網絡接口、存儲設備和控制按鍵，角點顯示模塊包括VGA電視，角點數據傳輸模塊包括接收設備；CCD相機接入視頻接口，視頻接口分別接入FPGA和存儲設備，存儲設備與FPGA相互連接，控制按鍵接入FPGA，FPGA的輸出端一方面接入VGA電視，另一方面通過網絡接口與接收設備相連；

圖像數據采集模塊對圖像進行采集并經緩存后輸入角點提取模塊，角點提取模塊對圖像進行處理提取出角點信息，一方面將角點信息輸入角點顯示模塊通過VGA電視顯示，另一方面將角點信息通過網絡接口輸入角點數據傳輸模塊的接收設備。

一種klt角點檢測方法，包括以下步驟：

步驟1，將CCD相機采集到的原始圖像數據進行AD轉換后，在行場信號的作用下將原始圖像數據輸入存儲設備進行緩存，FPGA通過控制按鍵讀取帶有行場信號的圖像數據A；

步驟2，將帶有行場信號的圖像數據A通過高斯濾波模塊進行濾波，并將高斯濾波后的圖像數據重新恢復成帶有行場信號的圖像數據B；

步驟3，將高斯濾波后的帶有行場信號的圖像數據B進行梯度計算，分別得出水平方向和垂直方向的導數，并且將水平方向和垂直方向的導數恢復成帶有行場信號的圖像數據C；

步驟4，將帶有行場信號的圖像數據C輸入特征值模塊處理得到特征值，將特征值與給定閾值進行比較，通過局部最大值抑制模塊過濾掉聚集角點，輸出帶有行場信號的角點數據和高斯濾波數據原圖；

步驟5，將帶有行場信號的角點數據和高斯濾波數據原圖輸出到角點顯示模塊，根據VGA接口的顯示時序，顯示角點圖和原始圖像；

步驟6，將帶有行場信號的角點數據和高斯濾波數據原圖通過網絡接口輸出到角點數據傳輸模塊的接收設備，供后續模塊使用。

本發明與現有技術相比，其顯著優點為：(1)在保證klt角點檢測準確性的條件下明顯的提高了實時性；(2)將klt角點檢測裝置可當成“芯片”一樣使用，用于多種領域，如目標識別、目標搜索跟蹤、圖像配準、圖像融合等；

(3)該klt角點檢測方法基于FPGA平臺實現，數據處理和傳輸速率快，效率高。

附圖說明