[發(fā)明專利]高速運動標記點圖像快速搜索方法

有效

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

1.一種高速運動標記點圖像快速搜索方法，其特征是，利用標記點運動路徑連續(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，并利用標記點瞬時相面運動距離、相面加速度以及出現(xiàn)位置進行迭代計算實時調(diào)控每幀搜索范圍，將相面搜索范圍與背景進行灰度差值，得到灰度變化區(qū)域，完成標記點快速搜索；高速運動標記點圖像快速搜索方法具體步驟如下：

（1）標記點初始位置搜索

利用灰色閥值法搜索標記點運動初始相面位置，分別對前三幀圖像進行全部二值化處理，利用灰度閥值法搜索每張圖片，獲得標記點位置坐標(u,v)以及每幀標記點像素個數(shù)q；并運用以下公式確定第二幀圖像標記點速度與加速度

vi→=Si,i-1→+Si+1,i→2t---(1)]]>

ai→=ΔSi+1,i→t2---(2)]]>

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

（2）迭代計算各幀搜索范圍大小

利用第i-2幀圖像標記點的運動速度、加速度以及第i-1幀圖像標記點的像素個數(shù)q_i-1確定第i幀搜索范圍；搜索區(qū)域為一個扇形圓環(huán)，第i幀扇形圓環(huán)面積由第i-1幀圖像標記點的像素個數(shù)q_i-1確定，扇形圓環(huán)面積包括像素個數(shù)為n倍前幀標記點像素個數(shù)；

利用像素長度L、寬度H，根據(jù)以下公式計算第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i為圖片幀數(shù)、n為放大倍數(shù)、R_i為以第i-1幀標記點中心為圓心的圓環(huán)外邊界半徑、r_i為以第i-1幀標記點中心為圓心的圓環(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）迭代計算調(diào)整各幀搜索范圍搜索角度

本發(fā)明利用上幀標記點出現(xiàn)位置實時調(diào)下幀控扇形圓弧參數(shù)α_i、β_i，變化搜索范圍；

第i幀搜索方向為沿前兩幀標記點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)域進行二值化處理并與背景進行灰度差值，搜索得到第i幀標記點相面坐標(u_i,v_i)用標記O_i表示；利用所得O_i代入下面公式求得當前幀標記點偏離當前幀搜索方向角度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θ_i角不為零時，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f為正時，α_i+1=α_i+θ_i、β_i+1=β_i-θ_i；

當f為負時，α_i+1=α_i-θ_i、β_i+1=β_i+θ_i；

若在搜索范圍內(nèi)無標記點需調(diào)整扇形圓環(huán)各參數(shù)，首先保證邊界系數(shù)w不變，擴大放大倍數(shù)n使得搜索范圍夾角α_i+β_i變大進行搜索，如搜索到標記點則將放大倍數(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；若仍無標記點，則同時擴大放大倍數(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，如搜索到標記點則還原放大倍數(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，如仍無標記點則確定標記點消失；若連續(xù)多幀需要同時擴大放大倍數(shù)n與邊界系數(shù)w才可搜索到標記點則不再還原放大倍數(shù)n與邊界系數(shù)w。