本發(fā)明專利技術(shù)提供的高速局部相關(guān)性計(jì)算方法及裝置，用于對(duì)兩幀圖像分段提取，獲得分段相關(guān)性矩陣并計(jì)算其極值和坐標(biāo)。適應(yīng)于采集物在采集窗口上移動(dòng)獲得的圖像、或移動(dòng)采集窗口獲得的圖像的處理，如指紋刮擦傳感器采集到的圖像的拼接。采用本方案提取的極值及其坐標(biāo)，可運(yùn)用于導(dǎo)航、軌跡和速度跟蹤、圖像檢測(cè)、相關(guān)性計(jì)算等。能達(dá)到識(shí)別精準(zhǔn)化、多樣化，較好的恢復(fù)采集對(duì)象的運(yùn)動(dòng)軌跡；并使圖像檢測(cè)更精準(zhǔn)，拼接圖像效果更加準(zhǔn)確，糾正有明顯的圖像錯(cuò)位、圖像形變、短圖像、圖像拖尾、背景拼圖等現(xiàn)象。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
高速局部相關(guān)性計(jì)算方法及裝置
本專利技術(shù)涉及圖像識(shí)別領(lǐng)域，尤其涉及高速局部相關(guān)性計(jì)算方法及裝置。
技術(shù)介紹
圖像拼接技術(shù)可以解決由于圖像采集窗口視角和大小的限制，不能產(chǎn)生很大圖片的問題。所謂的圖像拼接技術(shù)就是將兩張或兩張以上相鄰間具有部分重疊的圖像進(jìn)行無縫拼接，生成一幅大型且有較寬視角的高分辨率圖像的技術(shù)。圖像拼接技術(shù)最早應(yīng)用于航空領(lǐng)域，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于數(shù)字視頻、動(dòng)態(tài)分析、指紋重構(gòu)等領(lǐng)域。圖像拼接的前提條件是相鄰圖像之間有一部分在邏輯上是相同的，及必須有一定的重合部分。圖像的拼接最重要的一點(diǎn)是選擇一個(gè)魯棒而快捷的圖像對(duì)準(zhǔn)方法。圖像對(duì)準(zhǔn)方法就是確定相鄰圖像在寬度和高度上的重疊程度。這種重疊程度稱為兩幀圖像的相關(guān)性。現(xiàn)有的圖像相關(guān)性計(jì)算方法存在著各種缺陷:如計(jì)算量非常大、計(jì)算速度慢、精度低、成本高，無法適應(yīng)大數(shù)據(jù)量圖像拼接。這在對(duì)于后端處理時(shí)的很多環(huán)節(jié)都會(huì)造成嚴(yán)重的影響，應(yīng)用效果也大打折扣。如:計(jì)算出的相關(guān)性數(shù)據(jù)用于圖像檢測(cè)時(shí)，辨識(shí)率低、不靈敏；用于導(dǎo)航時(shí)，方向檢測(cè)不精準(zhǔn)，識(shí)別效果差和響應(yīng)速度慢等缺點(diǎn)。而且在產(chǎn)品的性價(jià)比上大打折扣。因此需要一個(gè)能在綜合上述條件下還具有更高性價(jià)比的方法來解決這些問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為解決上述技術(shù)問題，本方案提供了一種高速局部相關(guān)性計(jì)算方法及裝置。適用于兩張或兩張以上相鄰間具有部分重疊的圖像相關(guān)性計(jì)算，且圖像無旋轉(zhuǎn)。用ASIC的方式實(shí)現(xiàn)了高速、低成本、計(jì)算量小且可調(diào)控的相關(guān)性計(jì)算，使計(jì)算出的相關(guān)性數(shù)據(jù)能夠較好的應(yīng)用到圖像拼接、圖像檢測(cè)和導(dǎo)航等方面。指高速局部相關(guān)性計(jì)算方法，其特征在于，包括如下步驟:SI，對(duì)兩幀圖像的一種覆蓋情況下的選定覆蓋區(qū)域進(jìn)行分段；將選定覆蓋區(qū)域在采集對(duì)象相對(duì)于采集窗口的主要移動(dòng)方向上劃分為兩段或兩段以上；S2，對(duì)分段中的數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性計(jì)算，得到每段區(qū)域在當(dāng)前覆蓋情況下的相關(guān)性數(shù)據(jù)；S3，生成相關(guān)性矩陣，根據(jù)每段區(qū)域在所有覆蓋情況下的相關(guān)性數(shù)據(jù)生成每段的分段相關(guān)性矩陣；S4，求出每段的分段相關(guān)性矩陣中的最大值、最小值及其坐標(biāo)。所述相關(guān)性矩陣為將所有覆蓋情況下在步驟S2中得到的相關(guān)性數(shù)據(jù)以兩幀圖像移動(dòng)的位移坐標(biāo)映射成的矩陣，所述分段相關(guān)性矩陣的個(gè)數(shù)與選定覆蓋區(qū)域在采集對(duì)象相對(duì)于采集窗口的主要移動(dòng)方向上劃分的段數(shù)相同；還可以得到總體相關(guān)性矩陣，所述總體相關(guān)性矩陣由整個(gè)選定覆蓋區(qū)域內(nèi)所有的數(shù)據(jù)計(jì)算出的相關(guān)性數(shù)據(jù)組成；所述坐標(biāo)為直角坐標(biāo)系，每一種覆蓋情況對(duì)應(yīng)一個(gè)坐標(biāo)，前后兩幀圖像完全重合的覆蓋情況對(duì)應(yīng)坐標(biāo)原點(diǎn)。所述兩幀圖像分別為模板幀和當(dāng)前幀，所述模板幀和當(dāng)前幀可以互換。所述步驟SI中的覆蓋區(qū)域的產(chǎn)生方法為在模板幀和當(dāng)前幀兩幀圖像完全重合的基礎(chǔ)上，固定模板幀不動(dòng)，當(dāng)前幀在幀圖像長(zhǎng)寬范圍內(nèi)上下左右移動(dòng)并產(chǎn)生一覆蓋區(qū)域；每一次移動(dòng)以像素級(jí)為最小單位。所述步驟SI中的選定覆蓋區(qū)域選取的橫縱兩個(gè)方向可以連續(xù)或不連續(xù)，選擇區(qū)域在橫向上以行為單位可以分為大于等于一個(gè)區(qū)域，選擇區(qū)域在縱向上以列為單位可以分為大于等于一個(gè)區(qū)域；所述兩幀圖像的每一種覆蓋情況對(duì)應(yīng)一個(gè)相關(guān)性數(shù)據(jù)，所述相關(guān)性數(shù)據(jù)計(jì)算方法為將兩幀圖像中選定覆蓋區(qū)域內(nèi)的一一對(duì)應(yīng)的選定覆蓋區(qū)域的數(shù)據(jù)求差值平方，得到一一對(duì)應(yīng)的差值平方值，每個(gè)差值平方值累加得到當(dāng)前覆蓋情況下的相關(guān)性數(shù)據(jù)。所述最大值或最小值與相關(guān)性矩陣的中心坐標(biāo)對(duì)應(yīng)的值相等時(shí)，中心坐標(biāo)代替相應(yīng)的極值坐標(biāo)；所述中心坐標(biāo)為模板幀與當(dāng)前幀無位移覆蓋時(shí)的相關(guān)性數(shù)據(jù)。高速局部相關(guān)性計(jì)算裝置，其特征在于，包括分段模塊、相關(guān)性計(jì)算模塊、相關(guān)性矩陣生成模塊、極值坐標(biāo)生成模塊；所述分段模塊對(duì)兩幀圖像的一種覆蓋情況下的選定覆蓋區(qū)域進(jìn)行分段；將選定覆蓋區(qū)域在采集對(duì)象相對(duì)于采集窗口的主要移動(dòng)方向上劃分為兩段或兩段以上；所述相關(guān)性計(jì)算模塊與分段模塊相連，用于對(duì)分段中的數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性計(jì)算，得到每段區(qū)域在當(dāng)前覆蓋情況下的相關(guān)性數(shù)據(jù)；所述相關(guān)性矩陣生成模塊與相關(guān)性計(jì)算模塊相連，用于根據(jù)每段區(qū)域在所有覆蓋情況下的相關(guān)性數(shù)據(jù)得到每段的分段相關(guān)性矩陣；所述極值坐標(biāo)生成模塊與相關(guān)性矩陣生成模塊相連，用于求出每段的分段相關(guān)性矩陣中的最大值、最小值及其坐標(biāo)。所述相關(guān)性矩陣為將所有覆蓋情況下在相關(guān)性計(jì)算模塊中得到的相關(guān)性數(shù)據(jù)以兩幀圖像移動(dòng)的位移坐標(biāo)映射成的矩陣，所述分段相關(guān)性矩陣的個(gè)數(shù)與選定覆蓋區(qū)域在采集對(duì)象相對(duì)于采集窗口的主要移動(dòng)方向上劃分的段數(shù)相同；還可以得到總體相關(guān)性矩陣，所述總體相關(guān)性矩陣由整個(gè)選定覆蓋區(qū)域內(nèi)所有的數(shù)據(jù)計(jì)算出的相關(guān)性數(shù)據(jù)組成；所述坐標(biāo)為直角坐標(biāo)系，每一種覆蓋情況對(duì)應(yīng)一個(gè)坐標(biāo)，前后兩幀圖像完全重合的覆蓋情況對(duì)應(yīng)坐標(biāo)原點(diǎn)。所述兩幀圖像分別為模板幀和當(dāng)前幀，所述模板幀和當(dāng)前幀可以互換。所述分段模塊中的覆蓋區(qū)域的產(chǎn)生方法為在模板幀和當(dāng)前幀兩幀圖像完全重合的基礎(chǔ)上，固定模板幀不動(dòng)，當(dāng)前幀在幀圖像長(zhǎng)寬范圍內(nèi)上下左右移動(dòng)并產(chǎn)生一覆蓋區(qū)域；每一次移動(dòng)以像素級(jí)為最小單位。所述分段模塊選定覆蓋區(qū)域選取的橫縱兩個(gè)方向可以連續(xù)或不連續(xù)，選擇區(qū)域在橫向上以行為單位可以分為大于等于一個(gè)區(qū)域，選擇區(qū)域在縱向上以列為單位可以分為大于等于一個(gè)區(qū)域；所述兩幀圖像的每一種覆蓋情況對(duì)應(yīng)一個(gè)相關(guān)性數(shù)據(jù)，所述相關(guān)性數(shù)據(jù)計(jì)算方法為將兩幀圖像中選定覆蓋區(qū)域內(nèi)的一一對(duì)應(yīng)的選定覆蓋區(qū)域的數(shù)據(jù)求差值平方，得到一一對(duì)應(yīng)的差值平方值，每個(gè)差值平方值累加得到當(dāng)前覆蓋情況下的相關(guān)性數(shù)據(jù)。所述最大值或最小值與相關(guān)性矩陣的中心坐標(biāo)對(duì)應(yīng)的值相等時(shí)，中心坐標(biāo)代替相應(yīng)的極值坐標(biāo)；所述中心坐標(biāo)為模板幀與當(dāng)前幀無位移覆蓋時(shí)的相關(guān)性數(shù)據(jù)。本專利技術(shù)對(duì)兩幀圖像分段提取，獲得分段相關(guān)性矩陣并計(jì)算其極值和坐標(biāo)。適應(yīng)于采集物在采集窗口上移動(dòng)獲得的連續(xù)圖像、或移動(dòng)采集窗口獲得的連續(xù)圖像的處理，如指紋刮擦傳感器采集到的連續(xù)圖像的拼接。采用本方案提取的極值及其坐標(biāo)，可運(yùn)用于導(dǎo)航、軌跡和速度跟蹤、圖像檢測(cè)、相關(guān)性計(jì)算等。能達(dá)到識(shí)別精準(zhǔn)化、多樣化，較好的恢復(fù)采集對(duì)象的運(yùn)動(dòng)軌跡；并使圖像檢測(cè)更精準(zhǔn)，拼接圖像效果更加準(zhǔn)確，糾正有明顯的圖像錯(cuò)位、圖像形變、短圖像、圖像拖尾、背景拼圖等現(xiàn)象。【附圖說明】圖1為本專利技術(shù)的流程圖；圖2為高速局部相關(guān)性計(jì)算裝置的模塊示意圖；圖3為覆蓋區(qū)域選取示意圖；其中圖3-1為兩幀圖像覆蓋區(qū)域部分選取示意圖，圖3-2為兩幀圖像覆蓋區(qū)域選取極限情況示意圖，圖3-3為兩幀圖像覆蓋區(qū)域選取橫縱兩方向不連續(xù)示意圖；圖4為相關(guān)性矩陣分塊示意圖；圖5為相關(guān)性矩陣對(duì)應(yīng)覆蓋情況示意圖；圖6為刮擦傳感器采集的指紋圖像；圖7為圖6的指紋圖像經(jīng)本方案拼接后的圖像；圖8為用本方案解決漏拼現(xiàn)象的指紋圖像對(duì)照?qǐng)D；其中圖8-1為本方案拼接結(jié)果，圖8-2為有短指紋及漏拼的指紋圖像；圖9為案解決的多拼現(xiàn)象的指紋圖像對(duì)照?qǐng)D；圖9-1為利用本方案拼接的指紋圖像，圖9-2為有多拼現(xiàn)象的圖像；圖10為解決的拼接錯(cuò)位現(xiàn)象的指紋圖像對(duì)照?qǐng)D；其中圖10-1為本方案拼接結(jié)果，圖10-2為有拼接錯(cuò)位現(xiàn)象的指紋圖像。【具體實(shí)施方式】本方案解決現(xiàn)有相關(guān)性計(jì)算方法計(jì)算量大、計(jì)算速度慢、精度低、成本高等技術(shù)問題。本方案用ASIC的方式實(shí)現(xiàn)分段提取相關(guān)坐標(biāo)和極值，求出前后兩幀圖像相關(guān)性矩陣的最大值最小值，及其坐標(biāo)，提取的幾組極值及其坐標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了高速、低成本、計(jì)算量小且可調(diào)控的相關(guān)性計(jì)算，使計(jì)算出的相關(guān)性數(shù)本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
高速局部相關(guān)性計(jì)算方法，其特征在于，包括如下步驟：?S1，對(duì)兩幀圖像的一種覆蓋情況下的選定覆蓋區(qū)域進(jìn)行分段；將選定覆蓋區(qū)域在采集對(duì)象相對(duì)于采集窗口的主要移動(dòng)方向上劃分為兩段或兩段以上；?S2，對(duì)分段中的數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性計(jì)算，得到每段區(qū)域在當(dāng)前覆蓋情況下的相關(guān)性數(shù)據(jù)；?S3，生成相關(guān)性矩陣，根據(jù)每段區(qū)域在所有覆蓋情況下的相關(guān)性數(shù)據(jù)得到每段的分段相關(guān)性矩陣；?S4，求出每段的分段相關(guān)性矩陣中的最大值、最小值及其坐標(biāo)。
【技術(shù)特征摘要】
1.高速局部相關(guān)性計(jì)算方法，其特征在于，包括如下步驟: Si，對(duì)兩幀圖像的一種覆蓋情況下的選定覆蓋區(qū)域進(jìn)行分段；將選定覆蓋區(qū)域在采集對(duì)象相對(duì)于采集窗口的主要移動(dòng)方向上劃分為兩段或兩段以上； S2，對(duì)分段中的數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性計(jì)算，得到每段區(qū)域在當(dāng)前覆蓋情況下的相關(guān)性數(shù)據(jù)； S3，生成相關(guān)性矩陣，根據(jù)每段區(qū)域在所有覆蓋情況下的相關(guān)性數(shù)據(jù)得到每段的分段相關(guān)性矩陣； S4，求出每段的分段相關(guān)性矩陣中的最大值、最小值及其坐標(biāo)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速局部相關(guān)性計(jì)算方法，其特征在于，所述相關(guān)性矩陣為將所有覆蓋情況下在步驟S2中得到的相關(guān)性數(shù)據(jù)以兩幀圖像移動(dòng)的位移坐標(biāo)映射成的矩陣，所述分段相關(guān)性矩陣的個(gè)數(shù)與選定覆蓋區(qū)域在采集對(duì)象相對(duì)于采集窗口的主要移動(dòng)方向上劃分的段數(shù)相同；還可以得到總體相關(guān)性矩陣，所述總體相關(guān)性矩陣由整個(gè)選定覆蓋區(qū)域內(nèi)所有的數(shù)據(jù)計(jì)算出的相關(guān)性數(shù)據(jù)組成；所述位移坐標(biāo)的坐標(biāo)系為直角坐標(biāo)系。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速局部相關(guān)性計(jì)算方法，其特征在于，所述兩幀圖像分別為模板幀和當(dāng)前幀，所述模板幀和當(dāng)前幀可以互換。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高速局部相關(guān)性計(jì)算方法，其特征在于，所述步驟SI中的覆蓋區(qū)域的產(chǎn)生方法為在模板 幀和當(dāng)前幀兩幀圖像完全重合的基礎(chǔ)上，固定模板幀不動(dòng)，當(dāng)前幀在幀圖像長(zhǎng)寬范圍內(nèi)上下左右移動(dòng)并產(chǎn)生一覆蓋區(qū)域； 所述步驟SI中的選定覆蓋區(qū)域選取的橫縱兩個(gè)方向可以連續(xù)或不連續(xù)，選擇區(qū)域在橫向上以行為單位可以分為大于等于一個(gè)區(qū)域，選擇區(qū)域在縱向上以列為單位可以分為大于等于一個(gè)區(qū)域； 所述兩幀圖像的每一種覆蓋情況對(duì)應(yīng)一個(gè)相關(guān)性數(shù)據(jù)，所述相關(guān)性計(jì)算方法為將兩幀圖像中選定覆蓋區(qū)域內(nèi)的一一對(duì)應(yīng)的選定覆蓋區(qū)域的數(shù)據(jù)求差值平方，得到一一對(duì)應(yīng)的差值平方值，每個(gè)差值平方值累加得到當(dāng)前覆蓋情況下的相關(guān)性數(shù)據(jù)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速局部相關(guān)性計(jì)算方法，其特征在于，所述最大值或最小值與相關(guān)性矩陣的中心坐標(biāo)對(duì)應(yīng)的值相等時(shí)，中心坐標(biāo)代替相應(yīng)的極值坐標(biāo)；所述中心坐標(biāo)為模板幀與當(dāng)前幀無位移覆蓋時(shí)的相關(guān)性數(shù)據(jù)。6.高速局部相關(guān)性計(jì)算裝置，其特征在于，包括分段模塊、相關(guān)性計(jì)算模塊、相關(guān)性矩陣生...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張婭舸，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：成都方程式電子有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：四川;51
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