[發明專利]一種基于相位相關的場景偏移檢測方法和系統

在審

• 申請號: 202110053803.3
• 申請日: 2021-01-15
• 公開（公告）號: CN112800881A
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發明（設計）人: 宣琦;朱城超;朱振強;鄭俊杰;劉壯壯;翔云;邱君瀚
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/62
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 王兵

1.一種基于相位相關的場景偏移檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：從正常運行的監控攝像頭中獲取一張圖片，令其為基準圖像g(x,y)，并對其進行傅里葉變換得到G(u,v)，并將結果保存；

S2：在一定間隔時間后，再次獲取監控攝像頭中待測圖片f(x,y)，同樣也進行傅里葉變化得到F(u,v)，并給出與基準圖像對應關系；

S3：根據基準圖像與待測圖像在頻域中的對應關系，計算兩幅圖之間的交叉功率譜P(u,v)；

S4：對兩幅圖像的交叉功率譜P(u,v)進行傅里葉逆變換得到相位相關函數p(x,y)，對其進行求解即可得到基準圖像g(x,y)與待測圖片f(x,y)的偏移程度(△x,△y)；

S5：將偏移程度與設定閾值比較，若超過閾值則進行告警，反正則跳轉至步驟S2。

2.如權利要求1所述的一種基于相位相關的場景偏移檢測方法，其特征在于：所述步驟S1具體包括以下步驟：

S1.1：對正常運行中的，待檢測的監控設備隨機拍攝圖像，作為基準圖像g(x,y)；

S1.2：對基準圖像g(x,y)進行二維離散傅里葉變換，將空域視角中的基準圖像變換到頻域視角中，表示為G(u,v)，其轉換過程如下：

其中分別M，N表示基準圖像的長寬，u，v為對應的頻率變量。

3.如權利要求1所述的一種基于相位相關的場景偏移檢測方法，其特征在于：所述步驟S2具體包括以下步驟：

S2.1：在達到設定的時間間隔后，再次從同一監控設備中獲取圖像作為待測圖像f(x,y)，此時待測圖像與基準圖像滿足如下關系：

f(x,y)＝g(x-△x,y-△y) (2)

其中△x，△y為假定的偏移量，通過后續步驟中對其進行求解而確定偏移程度；

S2.2：同時，對待測圖像同樣進行二維離散傅里葉變換，獲取其在頻域中的表示F(u,v)，并結合S2.1中提出的待測圖像與基準圖像的關系，根據傅里葉變換的平移性質，對其進行傅里葉變換，有如下表示：

F(u,v)＝G(u,v)e^{-i2π(u△x+v△y)} (3)

該式體現出待測圖像與基準圖像在頻域中的關系。

4.如權利要求1所述的一種基于相位相關的場景偏移檢測方法，其特征在于：所述步驟S3具體包括以下步驟：

結合S2.2中基準圖像與待測圖像在頻域中關系式，計算兩幅圖像之間的歸一化交叉功率譜P(u,v)，如下所示：

其中G^*(u,v)為G(u,v)的復共軛，|G(u,v)G^*(u,v)|表示幅值譜。

基于傅里葉變換定理，比較圖像的交叉功率譜P(u,v)與圖像間的相位差相等，即體現了比較圖像間的相頻特性，后續只需求出上式中△x，△y即可進行偏移程度的判定。

5.如權利要求1所述的一種基于相位相關的場景偏移檢測方法，其特征在于：所述步驟S4具體包括以下步驟：

S4.1：對S3步驟中得到的交叉功率譜P(u,v)，依據傅里葉變換平移理論中傅里葉變換幅值不變，交叉能量譜的相位等于兩個圖像的相位差，因此通過對P(u,v)進行傅里葉逆變換即可得到二維脈沖函數，如下：

p(x,y)＝P^-1(u,v)＝P^-1(e^{-i2π(u△x+v△y)})＝δ(x-△x,y-△y) (5)

對該式進行計算，其在大部分區域函數值都趨于0，只有在(△x,△y)處會出現一個比較尖銳的脈沖，表示進行比較圖像的偏移量；

S4.2：當進行對比的兩幅圖像場景是一致的，即沒有發生場景偏移，脈沖函數的脈沖位置在坐標原點，函數值為1；而當待測的圖像發生了偏移，則在相位相關函數中對應的最高脈沖坐標，即為兩幅圖像的位置偏移量，脈沖函數函數值也會小于1；總而言之，待測圖像相對于基準圖像的相對位移為(△x,△y)時，該函數取到最大值，最終的偏離量即為(△x,△y)。