一種klt角點(diǎn)檢測(cè)裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于圖像處理的技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種kit角點(diǎn)檢測(cè)裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在圖像處理領(lǐng)域，目標(biāo)檢測(cè)是一種基于目標(biāo)幾何和統(tǒng)計(jì)特征的圖像分割，它將目 標(biāo)的分割和識(shí)別合二為一，其準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性是整個(gè)系統(tǒng)的一項(xiàng)重要能力。尤其是在復(fù)雜 場(chǎng)景中，需要對(duì)多個(gè)目標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理時(shí)，目標(biāo)自動(dòng)提取和識(shí)別就顯得特別重要。
[0003] 角點(diǎn)檢測(cè)方法被廣泛應(yīng)用，因?yàn)榻屈c(diǎn)是圖像的一種很重要的局部特征，并且角點(diǎn) 具有旋轉(zhuǎn)不變性及不隨光照條件而變化的特征，它不僅同時(shí)保留圖像的重要特征，還有效 地降低了信息包含的數(shù)據(jù)量，提高信息含量。其中kit角點(diǎn)檢測(cè)法不同于別的角點(diǎn)檢測(cè)方 法，計(jì)算的是給定矩形窗內(nèi)的特征值，由于其計(jì)算特征值的方法中涉及乘方、開(kāi)方等多種運(yùn) 算，因此在傳統(tǒng)處理平臺(tái)上運(yùn)算比較復(fù)雜，運(yùn)算時(shí)間較久，不能滿足實(shí)時(shí)性。經(jīng)過(guò)分析kit 角點(diǎn)檢測(cè)法適用于FPGA實(shí)現(xiàn)：
[0004] 文獻(xiàn)1 (唐永鶴，胡謀法，張路，盧煥章.Harris算法硬件加速設(shè)計(jì).電路與系 統(tǒng)學(xué)報(bào)，2012, 17(1) :47-53.)中所描述的主要是利用Harris角點(diǎn)硬件化的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)角 點(diǎn)檢測(cè)，并且有一些硬件上的加速設(shè)計(jì)，但是Harris角點(diǎn)算法本身復(fù)雜度較高，所消耗的 FPGA資源多，檢測(cè)的角點(diǎn)精度不是特別高；
[0005] 文獻(xiàn) 2(SMJ,TomasiC.Goodfeaturestotrack[C].Computervision andpatternrecognition, 1994.Proceedingsof1994IEEEComputerSociety Conference, 1994:593-600.)是kit角點(diǎn)檢測(cè)算法的最初版本，它是由軟件的形式串行實(shí) 現(xiàn)的，后來(lái)kit角點(diǎn)檢測(cè)該個(gè)算法被應(yīng)用于目標(biāo)檢測(cè)、目標(biāo)識(shí)別跟蹤等領(lǐng)域時(shí)，算法運(yùn)行平 臺(tái)是傳統(tǒng)的處理器，沒(méi)有高速的運(yùn)行性能，導(dǎo)致算法運(yùn)行效率不高；算法的執(zhí)行過(guò)程是串行 執(zhí)行，算法本身的運(yùn)算時(shí)間長(zhǎng)，實(shí)時(shí)性不好。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種數(shù)據(jù)傳輸快、實(shí)時(shí)性高的kit角點(diǎn)檢測(cè)裝置及方法， 能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)出圖像中的角點(diǎn)，并且根據(jù)不同闊值調(diào)整角點(diǎn)的個(gè)數(shù)。
[0007] 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：
[0008] -種kit角點(diǎn)檢測(cè)裝置，包括圖像數(shù)據(jù)采集模塊、角點(diǎn)提取模塊、角點(diǎn)顯示模塊和 角點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸模塊，其中圖像數(shù)據(jù)采集模塊包括CCD相機(jī)，角點(diǎn)提取模塊包括FPGA、視頻接 口、網(wǎng)絡(luò)接口、存儲(chǔ)設(shè)備和控制按鍵，角點(diǎn)顯示模塊包括VGA電視，角點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸模塊包括 接收設(shè)備；CCD相機(jī)接入視頻接口，視頻接口分別接入FPGA和存儲(chǔ)設(shè)備，存儲(chǔ)設(shè)備與FPGA 相互連接，控制按鍵接入FPGA,FPGA的輸出端一方面接入VGA電視，另一方面通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口 與接收設(shè)備相連；
[0009] 圖像數(shù)據(jù)采集模塊對(duì)圖像進(jìn)行采集并經(jīng)緩存后輸入角點(diǎn)提取模塊，角點(diǎn)提取模塊 對(duì)圖像進(jìn)行處理提取出角點(diǎn)信息，一方面將角點(diǎn)信息輸入角點(diǎn)顯示模塊通過(guò)VGA電視顯 示，另一方面將角點(diǎn)信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口輸入角點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸模塊的接收設(shè)備。
[0010] 一種kit角點(diǎn)檢測(cè)方法，包括W下步驟：
[0011] 步驟1，將CCD相機(jī)采集到的原始圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換后，在行場(chǎng)信號(hào)的作用下 將原始圖像數(shù)據(jù)輸入存儲(chǔ)設(shè)備進(jìn)行緩存，F(xiàn)PGA通過(guò)控制按鍵讀取帶有行場(chǎng)信號(hào)的圖像數(shù)據(jù) A；
[0012] 步驟2,將帶有行場(chǎng)信號(hào)的圖像數(shù)據(jù)A通過(guò)高斯濾波模塊進(jìn)行濾波，并將高斯濾波 后的圖像數(shù)據(jù)重新恢復(fù)成帶有行場(chǎng)信號(hào)的圖像數(shù)據(jù)B;
[0013] 步驟3,將高斯濾波后的帶有行場(chǎng)信號(hào)的圖像數(shù)據(jù)B進(jìn)行梯度計(jì)算，分別得出水平 方向和垂直方向的導(dǎo)數(shù)，并且將水平方向和垂直方向的導(dǎo)數(shù)恢復(fù)成帶有行場(chǎng)信號(hào)的圖像數(shù) 據(jù)C;
[0014] 步驟4,將帶有行場(chǎng)信號(hào)的圖像數(shù)據(jù)C輸入特征值模塊處理得到特征值，將特征值 與給定闊值進(jìn)行比較，通過(guò)局部最大值抑制模塊過(guò)濾掉聚集角點(diǎn)，輸出帶有行場(chǎng)信號(hào)的角 點(diǎn)數(shù)據(jù)和高斯濾波數(shù)據(jù)原圖；
[0015] 步驟5,將帶有行場(chǎng)信號(hào)的角點(diǎn)數(shù)據(jù)和高斯濾波數(shù)據(jù)原圖輸出到角點(diǎn)顯示模塊，根 據(jù)VGA接口的顯不時(shí)序，顯不角點(diǎn)圖和原始圖像；
[0016] 步驟6,將帶有行場(chǎng)信號(hào)的角點(diǎn)數(shù)據(jù)和高斯濾波數(shù)據(jù)原圖通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口輸出到角 點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸模塊的接收設(shè)備，供后續(xù)模塊使用。
[0017] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)為；（1)在保證kit角點(diǎn)檢測(cè)準(zhǔn)確性的條件下 明顯的提高了實(shí)時(shí)性；（2)將kit角點(diǎn)檢測(cè)裝置可當(dāng)成"芯片"一樣使用，用于多種領(lǐng)域，女口 目標(biāo)識(shí)別、目標(biāo)搜索跟蹤、圖像配準(zhǔn)、圖像融合等；
[0018] (3)該kit角點(diǎn)檢測(cè)方法基于FPGA平臺(tái)實(shí)現(xiàn)，數(shù)據(jù)處理和傳輸速率快，效率高。
【附圖說(shuō)明】
[0019] 圖1是本發(fā)明kit角點(diǎn)檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020] 圖2是本發(fā)明kit角點(diǎn)檢測(cè)方法的流程示意圖。
[0021] 圖3是本發(fā)明kit角點(diǎn)檢測(cè)方法中高斯卷積流程圖。
[0022] 圖4是本發(fā)明kit角點(diǎn)檢測(cè)方法中局部最大值抑制示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0024]結(jié)合圖1，本發(fā)明kit角點(diǎn)檢測(cè)裝置，包括圖像數(shù)據(jù)采集模塊、角點(diǎn)提取模塊、角點(diǎn) 顯示模塊和角點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸模塊，其中圖像數(shù)據(jù)采集模塊包括CCD相機(jī)，角點(diǎn)提取模塊包括 FPGA、視頻接口、網(wǎng)絡(luò)接口、存儲(chǔ)設(shè)備和控制按鍵，角點(diǎn)顯示模塊包括VGA電視，角點(diǎn)數(shù)據(jù)傳 輸模塊包括接收設(shè)備；CCD相機(jī)接入視頻接口，視頻接口分別接入FPGA和存儲(chǔ)設(shè)備，存儲(chǔ)設(shè) 備與FPGA相互連接，控制按鍵接入FPGA，F(xiàn)PGA的輸出端一方面接入VGA電視，另一方面通 過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口與接收設(shè)備相連；所述角點(diǎn)提取模塊中的FPGA包括順次連接的高斯濾波模塊、 梯度模塊、特征值模塊和局部最大值抑制模塊。圖像數(shù)據(jù)采集模塊對(duì)圖像進(jìn)行采集并經(jīng)緩 存后輸入角點(diǎn)提取模塊，角點(diǎn)提取模塊對(duì)圖像進(jìn)行處理提取出角點(diǎn)信息，一方面將角點(diǎn)信 息輸入角點(diǎn)顯示模塊通過(guò)VGA電視顯示，另一方面將角點(diǎn)信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口輸入角點(diǎn)數(shù)據(jù) 傳輸模塊的接收設(shè)備。
[00巧]本發(fā)明kit角點(diǎn)檢測(cè)裝置的工作流程為：首先通過(guò)視頻接口連接好CCD相機(jī)與FPGA處理板，通過(guò)VGA接口連接好VGA電視與FPGA處理板，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口將FPGA和接收設(shè) 備連接，然后將CCD相機(jī)上電，F(xiàn)PGA處理板上電；將CCD相機(jī)采集到的視頻圖像數(shù)據(jù)通過(guò)視 頻接口存入存儲(chǔ)設(shè)備，通過(guò)FPGA與存儲(chǔ)設(shè)備的接口將圖像數(shù)據(jù)采集模塊的數(shù)據(jù)交給角點(diǎn) 提取模塊，在角點(diǎn)提取模塊中首先完成原圖的高斯濾波，進(jìn)而對(duì)高斯濾波后的圖像求水平 和垂直方向梯度，根據(jù)梯度值確定特征值，最后對(duì)特征值進(jìn)行局部最大值抑制得