变形模板匹配的圆标靶中心点优化方法

发布时间：2022-01-27 09:43

　　针对近景摄影测量常用的圆形标靶的中心点进行识别和定位时,如何提高圆标靶中心点提取的精准度问题,该文提出了一种基于变形模板匹配的优化方法,对初步识别的中心点做进一步优化,以此获得精准的标靶中心。该方法首先利用物体在相机中的成像特点,模拟标靶成像时的状态,构造一个与目标所成之像高度相似的变形模板影像;然后以影像间的相关系数作为匹配测度,用这个模板在原始影像上进行滑动匹配,寻找到相关系数最大时的模板中心点坐标作为优化后的标靶中心点坐标;最后通过改变滑动的步距可将优化精度提升到子像素级。实验结果表明,优化后的标靶的中心点的精确度得到了明显的提高。 

【文章来源】：测绘科学. 2020,45(07)北大核心CSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

基于变形模板匹配的优化方法流程图

要获得一个与目标所成之像高度相似的变形模板,就必须要建立起物方与影像间的关系,从而模拟物体的成像过程。以物方标靶为一个面元,把它看作是无穷远相机所摄之像,无穷远相机成像的投影方式可以看作是平行投影[13],如图2所示。当焦距增加时摄像机与物体之间的距离也增加,图像保持同样大小,但透视效应消失。由于是平行投影成像,所以面元可以视作一个与物方平面等大的“影像”,在面元上采样,其采样间隔为影像分辨率对应的物方分辨率。恢复物方面元与影像间的关系就是要求面元与影像间的单应矩阵H。然后试图将这个面元的表达数学化。本文实验所用的为15点标定板,即一个标定板上按规则排列着15个标靶。将标板视为一个平面,标靶均在这个平面上。由标板上15个标靶中心的初始坐标拟合标板平面,得到平面法向量n=(n1,n2,n3)及平面方程A=(n,d)。已知物方坐标系x轴的坐标向量为(1,0,0),设面元坐标系的坐标向量分别为Px、Py、Pz,则有式(1)。

式中: X p { i }(X,Y,Ζ)(i=1,2,3?) 。判断点 X p { i } 到面元中心的距离,如果其小于或等于圆标靶半径,则给这个位置的像素赋值为(255,0,0);否则为(0,0,0)。以此得到面元模板(图3)。1.2.2 生成变形模板

【参考文献】：
期刊论文
[1]近景摄影测量中圆标靶圆心提取的方法[J]. 鄢咏折,黄先锋,张帆,范晓燕.  地理空间信息. 2018(10)
[2]基于Hough投票空间的椭圆图像特征亚像素提取方法[J]. 邹荣,赵稼宸,凌俊,许桢英.  光学技术. 2016(02)
[3]视觉标定中圆心投影点精确定位[J]. 刘子腾,白瑞林,王秀平.  激光与光电子学进展. 2015(09)
[4]一种圆形标记点的快速提取算法[J]. 解则晓,顾宾.  光学技术. 2013(05)
[5]视觉测量中圆形标记点的高精度定位[J]. 陈新禹,马孜,胡英,陈余庆,毕丰隆.  光电子.激光. 2013(08)
[6]光学测量中椭圆圆心定位算法研究[J]. 张虎,达飞鹏,邢德奎.  应用光学. 2008(06)
[7]近景摄影测量中标记点的自动检测[J]. 周玲,张丽艳,郑建冬,张维中.  应用科学学报. 2007(03)

硕士论文
[1]合肥地铁二号线基坑变形监测中近景摄影测量非量测数码相机检校及控制点布设的研究[D]. 孟丽媛.合肥工业大学 2015
[2]基于区域划分与自适应聚类算法的随机Hough变换对直线及圆的提取研究[D]. 欧海晨.昆明理工大学 2015
[3]基于机器视觉的样本页检测分级系统研究[D]. 付亚光.大连海事大学 2015



本文编号：3612243