[發明專利]一種LED手持靶標光心偏差校正算法

有效

• 申請號: 201610019139.X
• 申請日: 2016-01-12
• 公開（公告）號: CN105678709B
• 公開（公告）日: 2018-06-26
• 發明（設計）人: 趙宏;馬躍洋;谷飛飛;卜鵬輝
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

1.一種LED手持靶標光心偏差校正算法，其特征在于，首先確定靶標光心的校正方向，然后提取出左右攝像機捕捉到圖像的光心坐標，最后對光心坐標進行定位；所述定位包括粗定位和精確定位，其中，粗定位是指將圖像光心坐標沿校正方向移動，構成粗略定位，精確定位是指在粗定位的基礎上，左右移動，精確定位的移動步長遠小于粗定位的移動步長，從而實現精確定位；

其中，靶標光心的校正方向根據以下公式計算：

其中，為LED發光面的法線方向，為攝像機光心到LED發光中心的向量，為校正方向，λ₁,λ₂分別代表校正方向的兩個分量。

2.根據權利要求1所述的一種LED手持靶標光心偏差校正算法，其特征在于，所述粗定位的具體方法為：

(1)將提取的左右攝像機的光心坐標沿校正方向移動,移動的步長為ε，0.01pixel≤ε₁≤0.05pixel，移動的次數為j，共移動距離P_j，其中，P_j＝ε₁*j，左右攝像機捕捉到的圖像平面的所有點移動一個步長ε形成的圖像稱之為點位圖，則左右圖像平面形成j*j個點位圖對；

(2)對提取出來的圖像光心坐標進行歸一化坐標變換，計算每一個點位圖對對應的基礎矩陣解除歸一化變換得到原始點對應基礎矩陣F_i；

(3)將與j*j個點位圖對相對應的j²個基礎矩陣寫成列向量的形式構造出一個9行j²列的矩陣M₁，利用PCA算法對M₁進行特征空間重構，取前6個特征值及其對應的特征向量，構成矩陣M′₁；將M′₁中的所有列向量進行樣本投影重構，將每一個基礎矩陣的列向量與均值向量的差值投影到特征空間，尋找樣本空間中與目標歐氏距離最短、夾角最小的基礎矩陣，以篩選出的基礎矩陣對應點位圖對的左右圖像平面光心坐標位置為粗定位的結果。

3.根據權利要求2所述的一種LED手持靶標光心偏差校正算法，其特征在于，所述精確定位的方法為：將粗定位中的單步步長變為ε₂，ε₂＝ε₁/10，校正方向為粗定位結果為中心，沿靶標光心的校正方向左右各移動n/2個步長ε₂，得到n*n個點位圖對和n²個基礎矩陣，重復粗定位過程，此時篩選出的基礎矩陣對應點位圖對的左右圖像平面光心坐標位置為最終校正結果。

4.根據權利要求1至3中任意一項所述的一種LED手持靶標光心偏差校正算法，其特征在于，對光心坐標進行定位前，首先對左右相機內外參標定結果構造出來的基礎矩陣F₀進行降噪，保證基礎矩陣F₀滿足秩為2。

5.一種LED手持靶標光心偏差校正算法，其特征在于，包括以下幾個步驟：

1)LED光心偏差方向的確定；

2)粗提取；利用加權重心算法對左右攝像機捕捉的手持靶標LED特征點灰度值圖像進行光心坐標提取，也是校正的初始值；

3)降噪聲；

4)粗定位；利用左右圖像平面原始光心坐標點在校正方向上移動微小的步長所形成的基礎矩陣來判斷校正的粗略位置；

5)精定位；利用同樣的方式在粗定位的坐標附近，移動更小的步長，利用每個位置對應的基礎矩陣，精確確定光心校正的最佳位置。