[發明專利]一種基于MSER區域匹配和低秩矩陣分解的海面圖像穩像方法有效
| 申請號： | 202011242901.3 | 申請日： | 2020-11-09 |
| 公開（公告）號： | CN112288655B | 公開（公告）日： | 2022-11-01 |
| 發明（設計）人： | 王歡;馬云飛 | 申請（專利權）人： | 南京理工大學 |
| 主分類號： | G06T5/00 | 分類號： | G06T5/00;G06T7/13 |
| 代理公司： | 南京理工大學專利中心 32203 | 代理人： | 岑丹 |
| 地址： | 210094 江*** | 國省代碼： | 江蘇;32 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 基于 mser 區域 匹配 矩陣 分解 海面 圖像 方法 | ||
本發明公開了一種基于MSER區域匹配和低秩矩陣分解的海面圖像穩像方法，對海面圖像進行二值化處理以區分海面和天空；使用Canny算子和Hough邊緣檢測得到候選海天線，選取海天線并以此為基準旋轉、平移圖像，將海天線至于圖像正中且水平。將灰度化后的的圖像旋轉并在海天線以下部分通過MSER方法選取合適大小特征海浪塊，在下一幀中完成基于海天線的圖像旋轉后，基于海浪塊的面積、長寬比和位置匹配海浪塊，并以匹配的兩塊中心點坐標為基準平移圖像，從而實現海面圖像的匹配，采用低秩矩陣分解方法對匹配參數進一步優化處理。本發明在海面等紋理雜亂、特征點貧瘠場景下的穩像達到了較好的效果。
技術領域
本發明屬于圖像穩像技術，具體為一種基于MSER區域匹配和低秩矩陣分解的圖像穩像方法。
背景技術
現有的圖像穩像技術根據當前幀相對于參考幀的運動將當前幀與參考幀對齊，其中的關鍵是對圖像運動的估計。現有的方法可以較好地解決常規穩像問題，但對于一些紋理特征雜亂且迅速變化的場景(例如海面)，則很難提取出對應的特征實現圖像匹配。現有的圖像匹配方法在實現對于特征貧瘠的海面圖像進行穩像時效果不佳。
發明內容
本發明是一種基于MSER區域匹配和低秩矩陣分解的圖像穩像方法，解決紋理雜亂情況下圖像特征的匹配和圖像穩像問題，具備較好的穩像能力。
實現本發明目的的技術方案為：一種基于MSER區域匹配和低秩矩陣分解的海面圖像穩像方法，包括以下步驟：
步驟1、使用Hough變換算法檢測海面圖像中的海天線；
步驟2、使用MSER方法對齊圖像，具體步驟為：
步驟21、對圖像的海面部分進行MSER特征檢測，獲得本幀中的MSER特征塊；
步驟22、對下一幀圖像按步驟21進行MSER特征檢測獲得MSER特征塊，并計算兩幀圖像中MSER特征塊的誤差；
步驟23、選擇誤差最小的三對MSER特征塊作為特征匹配塊，取三對特征匹配塊中MSER區域中心水平坐標差的平均值作為當前幀相對于參考幀運動估計，并按照此運動估計平移當前幀；
步驟3、對步驟2處理的圖像使用低秩矩陣分解方法進行穩像。
優選地，使用Hough變換算法檢測海面圖像中的海天線的具體步驟為：
步驟11、以圖像中天空與海面灰度值的平均值作為閾值對圖像進行二值化；
步驟12、使用Canny方法進行邊緣檢測；
步驟13、根據Canny算法檢測出的邊緣進行Hough直線檢測；
步驟14、在候選直線中搜索長度在設置閾值以上且左端最靠上的直線選為本幀的海天線；
步驟15、以將海天線旋轉至水平位置為基準旋轉圖像，以將海天線平移到圖像中心高度位置為基準平移圖像。
優選地，對圖像的海面部分進行MSER特征檢測的具體步驟包括：以[0,255]為閾值對圖像進行二值化，檢測在閾值上升過程中面積變化低于閾值的連通域，將圖像反轉后再進行一次二值化和搜索連通域的操作，選擇其中面積為總圖像1/5000到1/50的區域作為本幀的MSER特征塊。
優選地，參考幀中的第i塊和當前幀中的第j塊之間的誤差計算公式為
其中，αi代表MSER橢圓區域長軸與水平方向的夾角，si代表區域面積，li代表區域長軸與短軸長度比，xi代表水平方向坐標，γ是經驗系數。
優選地，步驟3中利用低秩矩陣分解進行穩像的步驟為：
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