[發明專利]一種針對相機自動曝光的特征點跟蹤方法

有效

• 申請號: 202010105292.0
• 申請日: 2020-02-20
• 公開（公告）號: CN111354014B
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發明（設計）人: 趙龍;多靖赟;毛家寧
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06T7/246
• 分類號: G06T7/246;H04N5/232
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 曹鵬飛

1.一種針對相機自動曝光的特征點跟蹤方法，其特征在于，具體步驟如下：

變換相機的曝光時間，并采集不同曝光時間下的圖像幀序列；

根據所采集的圖像幀序列和對應的曝光時間，對相機的響應函數進行標定；獲取圖像幀序列當前圖像幀中的目標特征點信息；

根據相機的響應函數和輻照度不變性假設，確定跟蹤特征點在下一幀圖像中的位置信息；

根據相機的響應函數和輻照度不變性假設，確定跟蹤特征點在下一幀圖像中的位置信息的步驟包括：

計算并保存響應函數的導數信息；

構建圖像金字塔，計算金字塔下層特征點在上層中對應的位置；

根據響應函數的導數信息和輻照度不變性假設，在第k+1幀中確定與第k幀中目標特征點對應的跟蹤特征點；

構建圖像金字塔，計算金字塔下層特征點在上層中對應位置的步驟包括：

從原始圖像開始，即從圖像金字塔底層開始，遞歸地使用插值方法生成長寬各縮減一半大小的上一層圖像；

根據生成圖像金字塔的方式，計算原圖中需要跟蹤的目標特征點所對應位于上層圖像中特征點的位置坐標；

所述的根據輻照度不變性假設，在第k+1幀中確定與第k幀中目標特征點對應的跟蹤特征點的步驟包括：

針對金字塔頂層圖像，將其特征點運動信息的初始估計值置零，根據輻照度不變性假設，計算特征點的運動信息；

除頂層圖像外，設置特征點運動信息的初始估計值為上一層計算對應特征點的運動信息，并根據輻照度不變性假設，計算當前層中特征點的運動信息；

計算特征點的運動信息的步驟包括：

針對目標特征點周圍固定大小窗口內的像素點，計算其在x方向和y方向的像素梯度值，并計算對應的輻照度變化量；

針對窗口內的像素點，分別構建對應于輻照度不變特性的等式，采用最小二乘方法對特征點的運動信息進行求解。

2.根據權利要求1所述的一種針對相機自動曝光的特征點跟蹤方法，其特征在于，對相機的響應 函數進行標定的具體步驟包括：

在固定場景下采集相機響應函數標定所需的數據；

構建相機響應函數誤差模型；

使用極大似然估計方法對響應函數進行求解。

3.根據權利要求1所述的一種針對相機自動曝光的特征點跟蹤方法，其特征在于，獲取圖像幀序列當前圖像幀中的特征點信息的具體步驟包括：

預先選定提取目標特征點的閾值，在圖像中進行FAST特征點提取，并計算目標特征點的響應值信息；

對圖像進行分塊，按圖像塊分別對響應值較低的冗余特征點進行剔除。

4.根據權利要求3所述的一種針對相機自動曝光的特征點跟蹤方法，其特征在于，剔除冗余特征點的步驟包括：

對圖像進行分塊，統計每一塊圖像中成功跟蹤的特征點數目；

選取指定閾值，在不含有特征點的圖像塊中進行特征提取，保證圖像中整體特征數量保持為m個；

針對特征數量大于指定數量m的圖像塊，按照特征點響應值對特征點進行排序，剔除前m個特征點以外的特征點。