[发明专利]以二维对比度为特征帧匹配测量位移的方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于数字图像测量技术领域，特别是采用计算机摄像头测量物体的二维微小位移的方法及其装置。 

背景技术

为了发挥计算机摄像头的光电传感器阵列的功能，“使用计算机摄像头测量微小二维位移的方法及装置”(发明专利申请号：2009101042778)提出了一种使用计算机摄像头应用关联匹配技术测量物体微小位移的方法及装置；该发明申请适合于照明情况以及物体反射面的光学图像相对稳定的情形，因为它针对的是光强图案。最新提交的发明申请“以对比度为特征帧匹配测量二维位移的方法及装置”，以图案明暗对比度作为被测物体表面的反射特征，能够有效地克服环境光照之变化对测量带来的负面影响，扩展了应用场合。但是，该技术方案只是考虑了图像特征的一维性质。 

发明内容

本发明提供一种以二维对比度为特征帧匹配测量位移的方法及装置，它利用计算机摄像头，能够在照明状况发生一定的变化的环境中，测量物体在与摄像头的光轴相垂直的平面上的二维位移矢量和速度矢量。 

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一台普通的计算机安装一个计算机摄像头，并配置有摄像头拍摄及二维边方向数据帧匹配测量位移程序；该程序体现了以二维对比度为特征通过帧匹配测量位移的方法，包括： 

步骤一、以位图(M×N，M，N∈正整数)的格式，拍摄一帧被测物体的图像，作为参考帧；以该帧像素阵列左上角的第一个像素的位置为原点，向右方向为x轴方向，垂直向下方向为y轴方向；在所述像素阵列的中央区域选取一个区域，大小为m₀×n₀，m₀，n₀∈正整数，称之为比较窗，它距离所述像素阵列的水平方向和垂直方向的边缘像素各有h和v个像素，即有：m₀+2h＝M，n₀+2v＝N，h，v∈正整数； 

步骤二、对于上述参考帧之像素阵列，逐像素行、逐像素列导出沿X轴方向和Y轴方向 的边方向数据，并以3bit的二进制数值001，010和100分别表示其中的正边、负边以及第三类边，如此构成了对应所述参考帧像素阵列的关于X轴方向和关于Y轴方向的两帧边方向数据{reference_x(x，y)}和{reference_y(x，y)}，其中，下标x或y表示所沿的坐标轴的方向，符号“{ }”表示沿其中函数下标所标示的坐标轴方向比较窗内诸像素(x，y)处的边方向数据的一个集合，保存这些数据； 

步骤三、对于上述两帧边方向数据，分别计算所述参考帧里比较窗的像素阵列的自关联匹配系数：