圖像水平重力方向的檢測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種圖像水平重力方向的檢測(cè)方法，方法包括：以注意焦點(diǎn)檢測(cè)器的采樣圓半徑為間隔，在圖像中等間距的選取采樣點(diǎn)；將注意焦點(diǎn)檢測(cè)器采樣圓的圓心置于每一個(gè)采樣點(diǎn)上，利用注意焦點(diǎn)檢測(cè)器獲取注意焦點(diǎn)坐標(biāo)及相應(yīng)的顯著朝向角，由所有注意焦點(diǎn)坐標(biāo)和相應(yīng)的顯著朝向角組成集合Ωp；利用朝向感知機(jī)根據(jù)灰度圖像信息確定注意焦點(diǎn)處的局部朝向角和權(quán)值，生成局部朝向函數(shù)；每個(gè)局部朝向函數(shù)的和為圖像方向函數(shù)；得到函數(shù)MCGCS(β)，進(jìn)而得到水平重力辨識(shí)角對(duì)。本發(fā)明圖像水平重力方向的檢測(cè)方法，處理速度快，效果好，可適用于繪畫、自然圖像、文本等存在實(shí)際重力或感官重力的圖像的方向檢測(cè)。
【專利說明】圖像水平重力方向的檢測(cè)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及圖像處理領(lǐng)域，尤其涉及一種圖像水平重力方向的檢測(cè)方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 圖像水平重力方向的檢測(cè)可用于車輛側(cè)翻預(yù)警和圖像傾斜檢測(cè)等。其中，圖像傾 斜檢測(cè)用于圖片自動(dòng)掃描、圖像校正等應(yīng)用。
[0003] 在車輛控制領(lǐng)域，防止側(cè)翻是一個(gè)重要的內(nèi)容?，F(xiàn)有的基于視覺的方法往往利用 特定參照物，或基于已知環(huán)境的先驗(yàn)知識(shí)，因而適用于結(jié)構(gòu)化程度較高的公路環(huán)境，缺乏未 知環(huán)境下的通用性和適應(yīng)性。
[0004] 另一方面，使用廣泛采用的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行橫滾姿態(tài)估計(jì)、進(jìn)而達(dá)到防止側(cè)翻 目的的方式具有誤差累計(jì)問題，且價(jià)格昂貴。
[0005] 就圖片自動(dòng)掃描和圖像校正而言，現(xiàn)有技術(shù)大多集中于檢測(cè)文本圖像的傾斜角， 對(duì)于非文本圖像，尚缺乏通用的解決方案。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種圖像水平重力方向的檢測(cè)方法， 可以實(shí)現(xiàn)高效和準(zhǔn)確的檢測(cè)。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種圖像水平重力方向的檢測(cè)方法，所述方法針 對(duì)灰度數(shù)字圖像，包括：
[0008] 步驟S1、以注意焦點(diǎn)檢測(cè)器的采樣圓半徑為間隔，在圖像中等間距的選取采樣 占.
[0009] 步驟S2、將所述注意焦點(diǎn)檢測(cè)器采樣圓的圓心置于每一個(gè)所述采樣點(diǎn)上，利用所 述注意焦點(diǎn)檢測(cè)器獲取注意焦點(diǎn)坐標(biāo)（ Xi，yi)及相應(yīng)的顯著朝向角L，所述顯著朝向角L 的角度范圍為〇度到180度，由所有所述注意焦點(diǎn)坐標(biāo)和相應(yīng)的顯著朝向角組成集合Ωρ ;
[0010] 步驟S3、對(duì)于集合Ωρ中的每個(gè)元素（Xi，yi， Yi)，利用朝向感知機(jī)根據(jù)灰度圖像 信息在注意焦點(diǎn)（Xi，yi)處、顯著朝向角L附近確定注意焦點(diǎn)處的局部朝向角^和權(quán)值 L，所述局部朝向角^的取值范圍為〇度至180度，利用注意焦點(diǎn)處的局部朝向角和權(quán)值 生成局部朝向函數(shù)」

【權(quán)利要求】
1. 一種圖像水平重力方向的檢測(cè)方法，其特征在于，所述方法包括： 步驟S1、以注意焦點(diǎn)檢測(cè)器的采樣圓半徑為間隔，在圖像中等間距的選取采樣點(diǎn)； 步驟S2、將所述注意焦點(diǎn)檢測(cè)器采樣圓的圓心置于每一個(gè)所述采樣點(diǎn)上，利用所述注 意焦點(diǎn)檢測(cè)器獲取注意焦點(diǎn)坐標(biāo)（Xi， yi)及相應(yīng)的顯著朝向角L，所述顯著朝向角、的 角度范圍為0度到180度，由所有所述注意焦點(diǎn)坐標(biāo)和相應(yīng)的顯著朝向角組成集合Ω ρ ; 步驟S3、對(duì)于集合Ωρ中的每個(gè)元素（Xi，yi，Yi)，利用朝向感知機(jī)根據(jù)灰度圖像信息在 注意焦點(diǎn)（Xi，yi)處、顯著朝向角L附近確定注意焦點(diǎn)處的局部朝向角^和權(quán)值I，所 述局部朝向角a i的取值范圍為0度至180度，利用注意焦點(diǎn)處的局部朝向角和權(quán)值生成 局部朝向函·
^，其中S為給定常數(shù)； 步驟S4、每個(gè)所述局部朝向函數(shù)的和為圖像方向函數(shù)
步驟S5、利用函數(shù)0〗（θ) = pjeHpje + ji/〗)，Θ e [0, JI/2)，并將0〗（θ)延拓為 周期函數(shù)&( θ+31) = oj θ )，θ e R，然后G
為核函 +〇〇 數(shù)與其做卷積，得到函數(shù)M CGCS (/一 巧〇/⑷洲，其中a為給定常數(shù)，進(jìn)而得到水 -〇〇 平重力辨識(shí)角對(duì){argmaxMCG〔:s ( β )，argmaxMCG〔:s ( β ) + π /?。
2. 如權(quán)利要求1所述的圖像水平重力方向的檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟S1中所 述注意焦點(diǎn)檢測(cè)器的采樣圓的直徑為所述圖像短邊長(zhǎng)度的〇. 06倍。
3. 如權(quán)利要求1所述的圖像水平重力方向的檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟S2具體 包括： 步驟S21、對(duì)于采樣圓經(jīng)過的每個(gè)像素點(diǎn)，以該像素點(diǎn)為中點(diǎn)沿法線方向做長(zhǎng)度為直徑 五分之一的法線段，并計(jì)算每條法線段所經(jīng)過像素的灰度均值，然后，在采樣圓上，對(duì)由間 隔直徑十五分之一的像素點(diǎn)得到的兩個(gè)灰度均值做差得差值的絕對(duì)值d k，如果最大的差值 的絕對(duì)值沒有超過給定的閾值?；，則為沒有檢測(cè)到注意焦點(diǎn)，所述注意焦點(diǎn)檢測(cè)器停止檢 測(cè)，否則將最大的差值的絕對(duì)值所對(duì)應(yīng)的兩個(gè)像素點(diǎn)在采樣圓上的短弧中點(diǎn)作為第一灰度 突變點(diǎn)P m ; 步驟S22、取所述第一灰度突變點(diǎn)pm的上下左右四個(gè)邊長(zhǎng)為直徑十分之一的方形區(qū)域， 分別計(jì)算灰度均值Gup、Gd_、Glrft和Ghght，按如下公式計(jì)算角度C pm :
步驟S23、從第一灰度突變點(diǎn)pm出發(fā)，沿與Cpm垂直的方向構(gòu)造一條弦，該弦與所述采樣 圓的另一個(gè)交點(diǎn)為P。，沿所述采樣圓，在所述交點(diǎn)P。附近尋找第二灰度突變點(diǎn)，如果所述第 二灰度突變點(diǎn)不存在，所述注意焦點(diǎn)檢測(cè)器停止檢測(cè)，如果所述第二灰度突變點(diǎn)存在，將其 記為Pm'，并將第一灰度突變點(diǎn)和第二灰度突變點(diǎn)連線pmpm'的中點(diǎn)作為注意焦點(diǎn)，所述注 意焦點(diǎn)坐標(biāo)記為（ Xi，yi)，弦pmpm'的朝向作為所述相應(yīng)顯著朝向角Y i; 步驟S24,由所有所述注意焦點(diǎn)坐標(biāo)和相應(yīng)的顯著朝向角組成集合Ωρ。
4. 如權(quán)利要求1所述的圖像水平重力方向的檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟S3中的 朝向感知機(jī)的感受野響應(yīng)函數(shù)為：
{x-u VL(x,y) = ?β 2Tj (x,j-)g^ 其中，Φ為感受野覆蓋的區(qū)域，用公式
表述；= 1，2, 3)，為感受野響應(yīng)函數(shù)的參數(shù)。
5. 如權(quán)利要求1所述的圖像水平重力方向的檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟S3具體 包括： 步驟S31、在所述注意焦點(diǎn)（Xi，yi)處、顯著朝向角Yi為中心的角度范圍內(nèi)，尋找 s'（Θ)的零點(diǎn)，具體為利用下式： s'（ Θ ) = / / VL' 0 (_xsin Θ +yc〇S Θ，-XCOS Θ -ysin Θ ) I (x「x，y「y) dxdy 其中，VL' 0 (_xsin Θ +ycos Θ，-xcos Θ -ysin Θ )為 VL(_xsin Θ +ycos Θ，-xcos Θ -ysin Θ )關(guān)于Θ的導(dǎo)函數(shù)，通過使用二分法求得δ范圍 s'（ Θ ) = 〇的近似解α 土 ； 步驟S32、通過下式計(jì)算ni:
其中，為給定閾值，8_和8_分別為灰度數(shù)字圖像中s(ai)可達(dá)到的最大值 與最小值，'V，
-VL(x,y))dxdy,
步驟S33、生成（Xi，yi，γ i)所對(duì)應(yīng)的局部朝向函數(shù)。
【文檔編號(hào)】G06T7/60GK104106097SQ201480000151
【公開日】2014年10月15日 申請(qǐng)日期:2014年4月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月28日
【發(fā)明者】曹志強(qiáng), 劉希龍, 周超, 譚民, 艾坤 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所