[發(fā)明專利]高速運(yùn)動(dòng)標(biāo)記點(diǎn)圖像快速搜索方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410027133.8
• 申請(qǐng)日: 2014-01-13
• 公開（公告）號(hào): CN103778646A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賈振元;劉巍;馬鑫;尚志亮;李肖;張洋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T7/20
• 分類號(hào): G06T7/20;G06F17/30
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 關(guān)慧貞

1.一種高速運(yùn)動(dòng)標(biāo)記點(diǎn)圖像快速搜索方法，其特征是，利用標(biāo)記點(diǎn)運(yùn)動(dòng)路徑連續(xù)性以及相面速度矢量變化連續(xù)性確定圖像相面搜索方向，并利用標(biāo)記點(diǎn)瞬時(shí)相面運(yùn)動(dòng)距離、相面加速度以及出現(xiàn)位置進(jìn)行迭代計(jì)算實(shí)時(shí)調(diào)控每幀搜索范圍，將相面搜索范圍與背景進(jìn)行灰度差值，得到灰度變化區(qū)域，完成標(biāo)記點(diǎn)快速搜索；高速運(yùn)動(dòng)標(biāo)記點(diǎn)圖像快速搜索方法具體步驟如下：

（1）標(biāo)記點(diǎn)初始位置搜索

利用灰色閥值法搜索標(biāo)記點(diǎn)運(yùn)動(dòng)初始相面位置，分別對(duì)前三幀圖像進(jìn)行全部二值化處理，利用灰度閥值法搜索每張圖片，獲得標(biāo)記點(diǎn)位置坐標(biāo)(u,v)以及每幀標(biāo)記點(diǎn)像素個(gè)數(shù)q；并運(yùn)用以下公式確定第二幀圖像標(biāo)記點(diǎn)速度與加速度

vi→=Si,i-1→+Si+1,i→2t---(1)]]>

ai→=ΔSi+1,i→t2---(2)]]>

其中，腳標(biāo)i為圖片幀數(shù)、為第i幀標(biāo)記點(diǎn)與第i-1幀標(biāo)記點(diǎn)像素距離矢量為第i+1幀標(biāo)記點(diǎn)與第i幀標(biāo)記點(diǎn)像素距離矢量為兩幀間隔時(shí)間、是相同間隔時(shí)間下路程差矢量，值為

（2）迭代計(jì)算各幀搜索范圍大小

利用第i-2幀圖像標(biāo)記點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度、加速度以及第i-1幀圖像標(biāo)記點(diǎn)的像素個(gè)數(shù)q_i-1確定第i幀搜索范圍；搜索區(qū)域?yàn)橐粋€(gè)扇形圓環(huán)，第i幀扇形圓環(huán)面積由第i-1幀圖像標(biāo)記點(diǎn)的像素個(gè)數(shù)q_i-1確定，扇形圓環(huán)面積包括像素個(gè)數(shù)為n倍前幀標(biāo)記點(diǎn)像素個(gè)數(shù)；

利用像素長(zhǎng)度L、寬度H，根據(jù)以下公式計(jì)算第i幀扇形圓環(huán)所需搜索范圍面積M_i以及扇形圓環(huán)夾角α_i+β_i：

M_i＝nq_i-1L·H??????????（3）

αi+βi=2MiRi-ri---(4)]]>

其中，腳標(biāo)i為圖片幀數(shù)、n為放大倍數(shù)、R_i為以第i-1幀標(biāo)記點(diǎn)中心為圓心的圓環(huán)外邊界半徑、r_i為以第i-1幀標(biāo)記點(diǎn)中心為圓心的圓環(huán)內(nèi)邊界半徑、α_i為扇形上邊界與夾角、β_i為扇形下邊界與夾角，R_i、r_i由以下公式求得：

Ri=|(vi-2→+ai-2→t)t+12ai-2→t2|+wqi-1·L·Hπ---(5)]]>

ri=|(vi-2→+ai-2→t)t+12ai-2→t2|-wqi-1·L·Mπ---(6)]]>

其中為w邊界系數(shù)；

（3）迭代計(jì)算調(diào)整各幀搜索范圍搜索角度

本發(fā)明利用上幀標(biāo)記點(diǎn)出現(xiàn)位置實(shí)時(shí)調(diào)下幀控扇形圓弧參數(shù)α_i、β_i，變化搜索范圍；

第i幀搜索方向?yàn)檠厍皟蓭瑯?biāo)記點(diǎn)像素距離矢量夾角參數(shù)初始值設(shè)為α_i=β_i；將代入公式（4、5、6）求得第i幀扇形圓弧夾角α_i+β_i以及圓環(huán)內(nèi)外邊界搜索范圍，將搜索區(qū)域進(jìn)行二值化處理并與背景進(jìn)行灰度差值，搜索得到第i幀標(biāo)記點(diǎn)相面坐標(biāo)(u_i,v_i)用標(biāo)記O_i表示；利用所得O_i代入下面公式求得當(dāng)前幀標(biāo)記點(diǎn)偏離當(dāng)前幀搜索方向角度θ：

θi=arccos[|(ui-ui-1),(vi-vi-1)→×Si-2,i-1→||(ui-ui-1),(vi-vi-1)→|·|Si-2,i-1→|]---(7)]]>

當(dāng)θ_i角不為零時(shí)，需利用下面公式判定θ_i角偏離方向，f為正在上方，f為負(fù)在下方：

f＝(u_i-1-u_i-2)·(v_i-v_i-2)-(u_i-u_i-2)·(v_i-1-v_i-2)?????（8）

當(dāng)f為正時(shí)，α_i+1=α_i+θ_i、β_i+1=β_i-θ_i；

當(dāng)f為負(fù)時(shí)，α_i+1=α_i-θ_i、β_i+1=β_i+θ_i；

若在搜索范圍內(nèi)無(wú)標(biāo)記點(diǎn)需調(diào)整扇形圓環(huán)各參數(shù)，首先保證邊界系數(shù)w不變，擴(kuò)大放大倍數(shù)n使得搜索范圍夾角α_i+β_i變大進(jìn)行搜索，如搜索到標(biāo)記點(diǎn)則將放大倍數(shù)n還原并將所求得的θ_i角帶入公式繼續(xù)迭代求解下幀搜索范圍；若仍無(wú)標(biāo)記點(diǎn)，則同時(shí)擴(kuò)大放大倍數(shù)n與邊界系數(shù)w使得搜索范圍夾角α_i+β_i與邊界R_i、r_i都變大搜索，如搜索到標(biāo)記點(diǎn)則還原放大倍數(shù)n與邊界系數(shù)w，帶入所求得θ_i角繼續(xù)迭代求解下幀搜索范圍，如仍無(wú)標(biāo)記點(diǎn)則確定標(biāo)記點(diǎn)消失；若連續(xù)多幀需要同時(shí)擴(kuò)大放大倍數(shù)n與邊界系數(shù)w才可搜索到標(biāo)記點(diǎn)則不再還原放大倍數(shù)n與邊界系數(shù)w。