專利名稱：基于轉(zhuǎn)動模糊圖像的轉(zhuǎn)速測量方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種計算機視覺技術領域的方法，具體地說，是一種基于轉(zhuǎn)動模糊圖像的轉(zhuǎn)速測量方法。應用于機械制造、建筑、運輸?shù)阮I域的各種轉(zhuǎn)速測量，可用于檢測任意頻率范圍的轉(zhuǎn)速測量。
背景技術：
傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)速測量方法主要可以分為兩類接觸式轉(zhuǎn)速測量方法和非接觸式轉(zhuǎn)速測量方法。接觸式轉(zhuǎn)速測量方法在測量過程中通過將傳感器與被測物體接觸，利用接觸壓力來實現(xiàn)轉(zhuǎn)速測量，其最大的缺點式不可應用于細微物體，轉(zhuǎn)動率過高，易發(fā)生滑走情況。非接觸式轉(zhuǎn)速測量方法大多采用反射原理的光電轉(zhuǎn)速測量法，利用測量儀器發(fā)射出的紅外線，經(jīng)固定在待測目標上的反射條反射后，即攜帶上有關轉(zhuǎn)速信息。測量儀器接收反射波后，經(jīng)過處理即可得到轉(zhuǎn)速。盡管這種測量方法往往需要額外安裝發(fā)射和接收裝置，使得測量系統(tǒng)更為復雜，并且這種測量方法的應用也會收到接收裝置的接收距離范圍的限制。
隨著計算機視覺的飛速發(fā)展，利用計算機視覺的方法實現(xiàn)對轉(zhuǎn)速的測量成為可能。
經(jīng)對現(xiàn)有技術的文獻檢索發(fā)現(xiàn)，白順科等在《東南大學學報》1999年第四期上發(fā)表的“轉(zhuǎn)速的圖像測量方法”，該文中提出將數(shù)字圖像時間平均相關的方法與時間平均成像結(jié)合，利用一幀轉(zhuǎn)動模糊圖像和一幀物體在靜止狀態(tài)下的圖像，確定物體的轉(zhuǎn)速。具體方法為根據(jù)數(shù)字圖像成像原理，圖像中任意一點的灰度和成像過程中輻射到像平面上該點的光強在曝光時間內(nèi)的積分成正比，通過將圖像灰度分布的極坐標表達函數(shù)做二階泰勒展開近似，并用迭代的方法獲得轉(zhuǎn)速和相位角。其不足在于該方法要求通過使用一幀靜止圖像和一幀轉(zhuǎn)動模糊圖像求取轉(zhuǎn)動參數(shù)轉(zhuǎn)速和相位角，但在實際應用中，被測物體的靜止圖像一般很難得到，因此限制了該方法的應用。另外由于該方法采用低階泰勒展開公式近似，所造成的截斷誤差以及迭代求解方法中所采用的數(shù)值微積分公式帶來的誤差等屬于方法本身的誤差，是不容易消除的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術中存在的不足，提供一種基于轉(zhuǎn)動模糊圖像的轉(zhuǎn)速測量方法，使其可以應用于各種速度測量場合，測速效果好。
本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的，本發(fā)明步驟如下第一步，轉(zhuǎn)動模糊圖像的獲取。用CCD圖像傳感器在設定曝光時間內(nèi)獲取一幀物體在勻速轉(zhuǎn)動狀態(tài)下的旋轉(zhuǎn)模糊圖像；第二步，旋轉(zhuǎn)中心的獲取。利用圖像圓特征提取的方法對這一幀的模糊圖像進行特征提取，獲得轉(zhuǎn)動的旋轉(zhuǎn)中心；第三步，轉(zhuǎn)動模糊圖像的運動降維處理。在旋轉(zhuǎn)中心獲取后，對轉(zhuǎn)動模糊圖像建立運動坐標系轉(zhuǎn)換的數(shù)學模型，在所建立的數(shù)學模型的基礎上對轉(zhuǎn)動模糊圖像進行扇形展開獲得勻速平移運動模糊圖像；第四步，運動信息的獲取。分析扇形展開的運動模糊圖像，建立模糊圖像的運動模型，然后對扇形展開的運動模糊圖像進行頻譜變換，調(diào)用圖像處理和直線特征提取的方法從頻域中獲得與運動參數(shù)有關的直線特征位置信息；第五步，轉(zhuǎn)速測量的實現(xiàn)。根據(jù)運動模糊的數(shù)學模型，利用從頻譜圖像中獲得的圖像特征信息與轉(zhuǎn)速的數(shù)學關系，實現(xiàn)轉(zhuǎn)速的測量。
所述的第一步中，轉(zhuǎn)動模糊圖像的獲取，是指根據(jù)勻速轉(zhuǎn)動的特征設定CCD圖像傳感器的曝光時間，獲取運動物體在勻速轉(zhuǎn)動狀態(tài)下該曝光時間間隔內(nèi)的一幀旋轉(zhuǎn)模糊圖像。
所述的第二步中，旋轉(zhuǎn)中心的獲取，是指旋轉(zhuǎn)造成的模糊圖像利用其紋理特征，采用邊緣檢測的圖像處理方法可以得到一系列同心圓或同心圓弧。通過對圓的檢測相應的可以得到物體旋轉(zhuǎn)中心。用于圓檢測的Hough變換(霍夫變換)的算法描述如下設E為圖象空間的邊緣點集，P為參數(shù)空間的以圓心為參數(shù)的參數(shù)單元集。設參數(shù)單元的計數(shù)值為S，當參數(shù)單元P的S達到指定閾值N時，P對應的圓心成為侯選圓心，判斷圖象空間中落到該侯選圓心上的點數(shù)MP，若其大于所允許的最小點數(shù)Mmin，則確認該侯選圓心參數(shù)為真實圓心，真實圓心為參考設定參數(shù)單元P，結(jié)束。可規(guī)定檢測圓心過程中所允許隨機采樣的最大循環(huán)次數(shù)Kmax，當采樣次數(shù)已大于Kmax，而參數(shù)單元點集P中仍沒有參數(shù)單元的S達到指定的閾值N，則認為Hough變換不能檢測到圓心，結(jié)束。
所述的第三步中，轉(zhuǎn)動模糊圖像的運動降維處理，是指通過建立運動坐標系轉(zhuǎn)換的數(shù)學模型，對轉(zhuǎn)動模糊圖像進行扇形展開。
運動坐標系轉(zhuǎn)換的數(shù)學模型，是指一般圖像中象素的位置可以用笛卡兒坐標來表示，也可以用極坐標來表示。以旋轉(zhuǎn)中心為坐標原點，笛卡兒坐標表示的旋轉(zhuǎn)模糊圖像和極坐標表示的旋轉(zhuǎn)模糊圖像之間滿足如下的幾何關系。
r2＝x2+y2θ=arctan(y-y0x-x0)]]>θ，r和x，y分別為圖像象素在笛卡兒極坐標系與直角坐標系的坐標位置。
笛卡兒坐標中象素點關于坐標原點的轉(zhuǎn)動相當于極坐標空間中象素點關于同半徑方向上的平移運動。通過將圖像從笛卡兒坐標空間轉(zhuǎn)換到極坐標空間，然后利用扇形展開的方法，將二維的旋轉(zhuǎn)運動降低為一維的平移運動，即勻速轉(zhuǎn)動模糊圖像通過運動坐標系轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為勻速平移運動模糊圖像。
對旋轉(zhuǎn)模糊圖像進行扇形展開，其方法為極坐標表達的原始模糊圖像，以旋轉(zhuǎn)中心為原點，旋轉(zhuǎn)模糊圖像的模糊半徑為r，即旋轉(zhuǎn)中心到圖像邊界的最小值，dr為半徑方向上的采樣間隔(一般設為一個象素)，θ為轉(zhuǎn)動方向上的轉(zhuǎn)動角(0°≤θ≤360°)，dθ為轉(zhuǎn)動方向上的采樣間隔(一般設為1°)，則模糊圖像為f(p)(θi，rj)，(θi＝0，dθ，2dθ，3dθ，…θ，rj＝0，dr，2dr，3dr，…r)。笛卡兒坐標表達的原始旋轉(zhuǎn)模糊圖像為f(o)(xpo，yqo)，(p＝-r，…，-1，0，1，…r，q＝-r，…，-1，0，1，…r)，(θi，rj)與(xpo，yqo)的關系為xpo=floor(rjsinθi);]]>yqo=floor(rjcosθi),]]>f(p)(θi，rj)落于f(o)(xpo，yqo)，f(o)(xp+1o，yqo)，f(o)(xpo，yq+1o)和f(o)(xp+1o，yq+1o)所包圍的四鄰域區(qū)域內(nèi)。調(diào)用雙線性插值的方法，獲得f(p)(θi，rj)。同樣以旋轉(zhuǎn)中心為圓心，扇形展開后平移運動模糊圖像的原點為模糊圖像的右下角，x方向的分辨率對應旋轉(zhuǎn)模糊圖像的模糊半徑dr，即x方向的一個象素對應轉(zhuǎn)動模糊圖像的dr，y方向的分辨率對應旋轉(zhuǎn)模糊圖像的轉(zhuǎn)動角dθ，即y方向的一個象素對應旋轉(zhuǎn)模糊圖像的dθ。即xi＝ri，i＝0，1，2，…，r，yj＝θj，j＝0，1，2，…，θ展開后模糊圖像g(xi，yj)與原始模糊圖像的關系可以用雙線性插值的方式表達g(xi,yj)=f(p)(θi,rj)]]>
=(1-t)(1-u)f(o)(xpo,yqo)+t(1-u)f(o)(xp+1o,yqo)+(1-t)uf(o)(xpo,yq+1o)]]>+tuf(o)(xp+1o,yq+1o),]]>其中t=rjsinθi-xpo,]]>u=rjcosθi-yqo]]>所述扇形展開方法的過程即為轉(zhuǎn)動模糊圖像轉(zhuǎn)換為平移運動模糊圖像的過程。
所述的第四步中，運動信息的獲取，是指對扇形展開的運動模糊圖像進行頻譜變換。一幅清晰圖像的高頻和低頻部分在各個方向是等分布的。但對于運動模糊圖像，由于在某一方向的相對運動而造成該方向的圖像模糊，相對運動使得該方向具有低通濾波的性質(zhì)。同時，圖像的能量主要集中在低頻部分，這樣物體的運動在Fourier變換中可以反映出來。因此，通常都將運動模糊模型表達為(如果忽略噪聲)g(x，y)＝f(x，y)*h(x，y)G(u，v)＝F(u，v)×H(u，v)f(x，y)，g(x，y)和h(x，y)分別代表靜止清晰圖像，模糊圖像和模糊圖像點擴展函數(shù)(PSF)的空間描述，F(xiàn)(u，v)，G(u，v)和H(u，v)分別代表靜止清晰圖像，模糊圖像的Fourier變換和點擴展函數(shù)。根據(jù)模糊模型，對于一維勻速直線運動的PSF可以表達為H(u)=1πuasin(πua)exp(-iπua)]]>a為曝光時間內(nèi)運動物體在圖像內(nèi)的象素位移。因此模糊圖像的頻譜圖中存在與位移成正比關系的PSF零點?；谵D(zhuǎn)動模糊圖像轉(zhuǎn)速測量方法通過模糊圖像進行轉(zhuǎn)速測量，利用模糊圖像的頻譜圖中存在與位移成正比關系的PSF零點的提取，通過該零點與位移、曝光時間之間的關系，實現(xiàn)對轉(zhuǎn)速的測量。
所述的第四步中，轉(zhuǎn)速測量的實現(xiàn)，是指調(diào)用圖像處理和直線特征提取的方法從頻域中獲得與運動參數(shù)有關的直線特征位置信息。采用圖像預處理方法圖像均衡化處理，目的在于增大圖像灰度間距或灰度均勻分布，增大反差，使圖像的細節(jié)變得清晰。均衡化修正的基本思想是將出現(xiàn)頻數(shù)較少的灰度級并入鄰近的灰度級中，從而減少圖像的灰度等級，增加其對比度。均衡化處理后的圖像，經(jīng)過閾值分割生成二值圖像，利用Radon變換(拉東變換)的原理把圖像平面中的像素點根據(jù)直線的函數(shù)關系映射到參數(shù)空間，然后找出最大凝聚點完成直線檢測。Radon變換的原理是計算圖像矩陣在指定方向上的投影。Radon變換算子將空間域的象素點集映射到它的投影變換域，對應于每個角度的強度值都是原圖像中沿此角度方向的直線數(shù)量的積分。各個角度直線的Radon變換匯治在一起就常常顯現(xiàn)為一幅角度-強度圖。在經(jīng)Radon變換后的角度-強度圖中，經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)一些特別明顯的交匯點，他們一般對應著高的積分值，顯示原圖像中存在對應此亮點角度的直線或直線集合。對于扇形展開后的直線運動模糊圖像，可以只對某個已知的特定角度進行投影，簡化直線檢測的過程。
所述的第五步，轉(zhuǎn)速測量的實現(xiàn)，是指利用Radon變換后獲得的直線特征，根據(jù)運動模糊模型，直線的位置信息與平移運動的位移成正比，同時與降維處理前的旋轉(zhuǎn)運動角位移有直接的線性關系。通過對線性關系的轉(zhuǎn)換，可以獲得相應旋轉(zhuǎn)的角位移和角速度，完成轉(zhuǎn)速測量。
本發(fā)明研究旋轉(zhuǎn)物體的轉(zhuǎn)動模糊圖像，建立轉(zhuǎn)動模糊成像在空域和頻域上的數(shù)學模型，分析轉(zhuǎn)動模糊圖像的特性，從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)速測量。本發(fā)明能夠獲得較高的準確率和較快的測量速度。由于采用單幀轉(zhuǎn)動模糊圖像實現(xiàn)測量，這種轉(zhuǎn)速測量方法可實現(xiàn)在線非接觸測量。本發(fā)明是結(jié)合了轉(zhuǎn)動模糊圖像運動模型和圓、直線特征提取的方法，具有良好的穩(wěn)定性的優(yōu)點。


圖1為運動坐標系轉(zhuǎn)換的數(shù)學模型圖(a)是圖像象素在笛卡兒極坐標系的坐標位置，圖(b)是扇形展開后的模糊圖像象素直角系的坐標值。
具體實施例方式
以下結(jié)合具體的實例和附圖對本發(fā)明的技術方案作進一步詳細描述。
實施例采用的伺服電機的電機軸作為被測物體，整個發(fā)明實現(xiàn)過程如下1.設定曝光時間，獲得電機軸端面旋轉(zhuǎn)運動的模糊圖像。選用邊緣檢測算法利用被測物體的紋理特征獲得被測物體表面上的同心圓或同心圓弧邊緣特征點。(1)利用邊緣檢測后所獲得的同心圓或同心圓弧等特征點構造邊緣點集E，初始化參數(shù)單元集P＝NULL，循環(huán)次數(shù)k＝0。(2)從E中隨機選取三個點e1，e2，e3。計算這三點所確定的圓心參數(shù)p。若有解，轉(zhuǎn)(3)；否則，轉(zhuǎn)(6)。(3)在P中找一個ps，滿足‖p-ps‖≤δ，δ是容許誤差，若找到了則轉(zhuǎn)(5)；否則，轉(zhuǎn)(4)。(4)將p插入P，令其S為1，轉(zhuǎn)(6)。(5)將ps的S加1，若小于指定的閾值N，轉(zhuǎn)(6)；否則，轉(zhuǎn)(7)。(6)k＝k+1，若k＞Kmax，結(jié)束；否則，轉(zhuǎn)(2)。(7)ps為侯選圓的參數(shù)，若該參數(shù)對應圓上的點數(shù)Mps＞Mmin，轉(zhuǎn)(8)；否則，為虛假圓，從P中去除ps，轉(zhuǎn)(2)。(8)檢測到參數(shù)為ps的真實圓，結(jié)束。
2.設定圖像在半徑方向上的分辨率dr＝1和角度方向上的分辨率dθ＝1。
(1)獲得轉(zhuǎn)動模糊圖像函數(shù)f(x，y)以2所獲得的旋轉(zhuǎn)中心為起點，設θ＝0，r＝1。
(2)計算坐標值x＝floor(rsinθ)，y＝floor(rcosθ)，如圖1(a)所示。(3)g(x，y)＝(1-t)(1-u)f(x，y)+t(1-u)f(x，y)+(1-t)uf(x，y)+tuf(x，y)，其中t＝rsinθ-x，u＝rcosθ-y。如圖1(b)所示。(4)令r＝r+dr，如果r的值在轉(zhuǎn)動模糊圖像范圍內(nèi)，則轉(zhuǎn)到(2)，否則轉(zhuǎn)到(5)。(5)令θ＝θ+dθ，如果θ＜360，則轉(zhuǎn)到(2)，否則結(jié)束。扇形展開后的模糊圖像為g(x，y)。
3.對展開的運動模糊圖像g(x，y)運用Fourier變換(傅立葉變換)，獲得運動模糊圖像g(x，y)的頻譜圖。
4.對所獲得的運動模糊圖像g(x，y)的頻譜圖運用圖像處理的算法進行預處理，增強圖像的對比度，經(jīng)過閾值分割生成二值圖像。(1)初始化參數(shù)單元集P＝NULL，對二值分割后的頻譜圖做垂直方向的投影，投影點集插入P，分別令其position(位置信息)與投影點集在頻譜圖垂直方向的位置對應。(2)確定閾值N，搜索P中投影點數(shù)目大于N的position。(3)所有position信息為頻譜圖中直線條紋的位置信息，結(jié)束。
5.頻譜圖像中獲得的條紋直線位置信息與轉(zhuǎn)速的數(shù)學關系計算獲得所測轉(zhuǎn)速參數(shù)。即利用H(u)=1πuasin(πua)exp(-iπa),]]>其中μi＝πua和ω(t)＝a/rte計算獲得轉(zhuǎn)速信息均值為所測結(jié)果。
權利要求
1.一種基于轉(zhuǎn)動模糊圖像的轉(zhuǎn)速測量方法，其特征在于，步驟如下第一步，轉(zhuǎn)動模糊圖像的獲取用CCD圖像傳感器在設定曝光時間內(nèi)獲取一幀物體在勻速轉(zhuǎn)動狀態(tài)下的旋轉(zhuǎn)模糊圖像；第二步，旋轉(zhuǎn)中心的獲取利用圖像圓特征提取的方法對這一幀的模糊圖像進行特征提取，獲得轉(zhuǎn)動的旋轉(zhuǎn)中心；第三步，轉(zhuǎn)動模糊圖像的運動降維處理在旋轉(zhuǎn)中心獲取后，對轉(zhuǎn)動模糊圖像建立運動坐標系轉(zhuǎn)換的數(shù)學模型，在所建立的數(shù)學模型的基礎上對轉(zhuǎn)動模糊圖像進行扇形展開獲得勻速平移運動模糊圖像；第四步，運動信息的獲取分析扇形展開的運動模糊圖像，建立模糊圖像的運動模型，然后對扇形展開的運動模糊圖像進行頻譜變換，調(diào)用圖像處理和直線特征提取的方法從頻域中獲得與運動參數(shù)有關的直線特征位置信息；第五步，轉(zhuǎn)速測量的實現(xiàn)根據(jù)運動模糊的數(shù)學模型，利用從頻譜圖像中獲得的圖像特征信息與轉(zhuǎn)速的數(shù)學關系，實現(xiàn)轉(zhuǎn)速的測量。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于轉(zhuǎn)動模糊圖像的轉(zhuǎn)速測量方法，其特征是，所述的第二步中，獲得轉(zhuǎn)動的旋轉(zhuǎn)中心，是指旋轉(zhuǎn)造成的模糊圖像利用其紋理特征，采用邊緣檢測的圖像處理方法得到一系列同心圓或同心圓弧，通過對圓的檢測相應的得到物體旋轉(zhuǎn)中心，用于圓檢測的Hough變換的算法描述如下設E為圖象空間的邊緣點集，P為參數(shù)空間的以圓心為參數(shù)的參數(shù)單元集。設參數(shù)單元的計數(shù)值為S，當參數(shù)單元P的S達到指定閾值N時，P對應的圓心成為侯選圓心，判斷圖象空間中落到該侯選圓心上的點數(shù)MP，若其大于所允許的最小點數(shù)Mmin，則確認該侯選圓心參數(shù)為真實圓心，真實圓心為參考設定參數(shù)單元P，結(jié)束；設定檢測圓心過程中所允許隨機采樣的最大循環(huán)次數(shù)Kmax，當采樣次數(shù)已大于Kmax，而參數(shù)單元點集P中仍沒有參數(shù)單元的S達到指定的閾值N，則認為Hough變換不能檢測到圓心，結(jié)束。
3.根據(jù)權利要求1所述的基于轉(zhuǎn)動模糊圖像的轉(zhuǎn)速測量方法，其特征是，所述的第三步中，建立運動坐標系轉(zhuǎn)換的數(shù)學模型，是指圖像中象素的位置用笛卡兒坐標來表示，或者用極坐標來表示，以旋轉(zhuǎn)中心為坐標原點，笛卡兒坐標表示的旋轉(zhuǎn)模糊圖像和極坐標表示的旋轉(zhuǎn)模糊圖像之間滿足如下的幾何關系r2＝x2+y2θ=arctan(y-y0x-x0)]]>θ，r和x，y分別為圖像象素在笛卡兒極坐標系與直角坐標系的坐標位置，笛卡兒坐標中象素點關于坐標原點的旋轉(zhuǎn)運動相當于極坐標空間中象素點關于同半徑方向上的平移運動，通過將圖像從笛卡兒坐標空間轉(zhuǎn)換到極坐標空間。
4.根據(jù)權利要求1所述的基于轉(zhuǎn)動模糊圖像的轉(zhuǎn)速測量方法，其特征是，所述的第三步中，對轉(zhuǎn)動模糊圖像進行扇形展開，是指極坐標表達的原始模糊圖像，以旋轉(zhuǎn)中心為原點，設定圖像在半徑方向上的分辨率dr＝1和角度方向上的分辨率dθ＝1；(1)獲得轉(zhuǎn)動模糊圖像函數(shù)f(x，y)，以第二步所獲得的旋轉(zhuǎn)中心為起點，設θ＝0，r＝1；(2)計算坐標值x＝floor(rsinθ)，y＝floor(rcosθ)；(3)g(x，y)＝(1-t)(1-u)f(x，y)+t(1-u)f(x，y)+(1-t)uf(x，y)+tuf(x，y)，其中t＝rsinθ-x，u＝rcosθ-y，g(x，y)為扇形展開后的模糊圖像為；(4)令r＝r+dr，如果極坐標r的值在轉(zhuǎn)動模糊圖像范圍內(nèi)，則轉(zhuǎn)到(2)，否則轉(zhuǎn)到(5)；(5)令θ＝θ+dθ，如果極坐標θ＜360°，則轉(zhuǎn)到(2)，否則結(jié)束，扇形展開后的模糊圖像為g(x，y)；展開后的轉(zhuǎn)動模糊圖像實現(xiàn)了由二維的旋轉(zhuǎn)運動降低為一維的平移運動，即勻速轉(zhuǎn)動模糊圖像通過運動坐標系轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為勻速平移運動模糊圖像。
5.根據(jù)權利要求1所述的基于轉(zhuǎn)動模糊圖像的轉(zhuǎn)速測量方法，其特征是，所述的第四步中，對扇形展開的運動模糊圖像進行頻譜變換，具體為將物體的運動在Fourier變換中反映出來，運動模糊模型表達為g(x，y)＝f(x，y)*h(x，y)G(u，v)＝F(u，v)×H(u，v)f(x，y)，g(x，y)和h(x，y)分別代表靜止清晰圖像，模糊圖像和模糊圖像點擴展函數(shù)(PSF)的空間描述，F(xiàn)(u，v)，G(u，v)和H(u，v)分別代表靜止清晰圖像，模糊圖像的Fourier變換和點擴展函數(shù)，根據(jù)模糊模型，對于一維勻速直線運動的PSF表達為H(u)=1πuasin(πua)exp(-iπua)]]>a為曝光時間內(nèi)運動物體在圖像內(nèi)的象素位移，因此模糊圖像的頻譜圖中存在與位移成正比關系的PSF零點。
6.根據(jù)權利要求1所述的基于轉(zhuǎn)動模糊圖像的轉(zhuǎn)速測量方法，其特征是，所述的第四步中，調(diào)用圖像處理和直線特征提取的方法從頻域中獲得與運動參數(shù)有關的直線特征位置信息，是指采用圖像預處理方法圖像均衡化處理，增大圖像灰度間距或灰度均勻分布，增大反差，使圖像的細節(jié)變得清晰，均衡化處理后的圖像，經(jīng)過閾值分割生成二值圖像，利用Radon變換把圖像平面中的像素點根據(jù)直線的函數(shù)關系映射到參數(shù)空間，然后找出最大凝聚點完成直線檢測，Radon變換是計算圖像矩陣在指定方向上的投影，Radon變換算子將空間域的象素點集映射到它的投影變換域，對應于每個角度的強度值都是原圖像中沿此角度方向的直線數(shù)量的積分，各個角度直線的Radon變換匯治在一起就顯現(xiàn)為一幅角度—強度圖，在經(jīng)Radon變換后的角度—強度圖中，存在一些明顯的交匯點，他們對應著高的積分值，顯示原圖像中存在對應此亮點角度的直線或直線集合；對于扇形展開后的直線運動模糊圖像，只對某個已知的角度進行投影。
7.根據(jù)權利要求1所述的基于轉(zhuǎn)動模糊圖像的轉(zhuǎn)速測量方法，其特征是，所述的第五步，轉(zhuǎn)速測量的實現(xiàn)，是指利用Radon變換后獲得的直線特征，根據(jù)運動模糊模型，直線的位置信息與平移運動的位移成正比，同時與降維處理前的旋轉(zhuǎn)運動角位移有直接的線性關系，通過對線性關系的轉(zhuǎn)換，獲得相應旋轉(zhuǎn)的角位移和角速度，完成轉(zhuǎn)速測量。
全文摘要
一種基于轉(zhuǎn)動模糊圖像的轉(zhuǎn)速測量方法，屬于計算機視覺技術領域。本發(fā)明先用CCD圖像傳感器在設定曝光時間內(nèi)獲取一幀物體在勻速轉(zhuǎn)動狀態(tài)下的模糊圖像，對模糊圖像建立運動坐標系轉(zhuǎn)換的數(shù)學模型；利用圖像特征提取的方法對這一幀的模糊圖像進行提取，獲得轉(zhuǎn)動的旋轉(zhuǎn)中心；對旋轉(zhuǎn)模糊圖像進行扇形展開獲得勻速平移運動模糊圖像；分析扇形展開的運動模糊圖像，建立模糊圖像的運動模型，對扇形展開的運動模糊圖像進行頻譜變換，調(diào)用圖像處理和直線特征提取的方法從頻域中獲得與運動參數(shù)有關的直線特征位置信息；根據(jù)運動模糊的數(shù)學模型，利用從頻譜圖像中獲得的圖像特征信息與轉(zhuǎn)速的數(shù)學關系，實現(xiàn)轉(zhuǎn)速的測量。本發(fā)明有良好的穩(wěn)定性，測量效果好。
文檔編號G01P3/00GK1888913SQ20061002940
公開日2007年1月3日 申請日期2006年7月27日 優(yōu)先權日2006年7月27日
發(fā)明者王石剛, 李倩, 關柏青 申請人:上海交通大學