[發(fā)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?zhí)枺?/td>: 202010105292.0
• 申請日: 2020-02-20
• 公開（公告）號: CN111354014B
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發(fā)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

本發(fā)明公開了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。本發(fā)明提供了一種針對相機自動曝光的特征點跟蹤方法，利用相機的響應函數，利用輻照度不變性對圖像幀中的特征點進行逐幀跟蹤，確定場景特征點在各圖像幀中的位置信息，實現(xiàn)復雜光照情況下特征點的穩(wěn)定跟蹤。

技術領域

本發(fā)明涉及計算機視覺技術領域，更具體的說是涉及一種針對相機自動 曝光的特征點跟蹤方法。

背景技術

特征點跟蹤技術是計算機視覺領域的核心課題之一，具有十分重要的意 義和廣泛的實用價值。近年來，隨著特征點跟蹤技術的快速發(fā)展，對于算法 穩(wěn)定性和適用性的要求也在日益增高。算法處理的場景越來越復雜，目標越 來越廣泛，傳統(tǒng)的算法已無法滿足人們的要求。對于實際場景中的特征點跟 蹤，相機自動曝光、場景切換時亮度變化較大的情況下，傳統(tǒng)光流法的光度 不變性假設難以成立，此時的光流法容易發(fā)生跟蹤丟失的情況。此外，當場 景中出現(xiàn)陽光、晴朗天空和人造強光照射的情況下，相機會自動調節(jié)曝光時間以平衡圖像內灰度的分布，這也會導致特征點跟蹤的丟失。

因此，如何提供一種在相機自動曝光和視場光照劇烈變化下目標跟蹤的 特征點跟蹤方法是本領域技術人員亟需解決的問題。

發(fā)明內容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種針對相機自動曝光的特征點跟蹤方法，利 用相機的響應函數，利用輻照度不變性對圖像幀中的特征點進行逐幀跟蹤， 確定場景特征點在各圖像幀中的位置信息，實現(xiàn)復雜光照情況下特征點的穩(wěn) 定跟蹤。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：

一種針對相機自動曝光的特征點跟蹤方法，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。

優(yōu)選的，一種針對相機自動曝光的特征點跟蹤方法中，對相機的相應函 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。

優(yōu)選的，一種針對相機自動曝光的特征點跟蹤方法中獲取圖像幀序列當 前圖像幀中的目標特征點信息的具體步驟包括：

預先選定特征點的閾值，在圖像中進行FAST特征點提取，并計算特征點的 響應值；

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。

優(yōu)選的，一種針對相機自動曝光的特征點跟蹤方法中根據相機的響應函 數和輻照度不變性假設，確定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。

優(yōu)選的，一種針對相機自動曝光的特征點跟蹤方法中剔除冗余特征點的 步驟包括：

對圖像進行分塊，統(tǒng)計每一塊圖像中成功跟蹤的特征點數目；