[发明专利]一种基于图像匹配的目标点定位系统

说明书

技术领域

本发明涉及基于图像的目标定位装置和技术，涉及一种图像匹配技术，尤其涉及一种基于图像匹配的目标点定位系统。

背景技术

所谓定位技术，通常是指将特定物体发出的信号进行分析并根据已有的数据来确定物体所在位置，例如众所周知的GPS全球卫星定位技术以及广泛应用于高速铁路上的传感器定位。近年来，由于人们在日常生活中对于定位设备的依赖性有了广泛增强，定位技术得到了突飞猛进的发展。当对于传统的定位技术而言，当输入信号发生变化，输入信号变为图像时，例如某人的额头如果佩戴一个长焦摄像机(帽沿、眼镜脚等处)，在胸前配戴一个广角摄像机对该人所在区域进行全景拍摄，若长焦摄像机所拍画面没有超出我们广角图像的范围，则如何根据长焦摄像机所传回的图像对该人的视角图像进行定位，以实现对此人的注视点进行定位，传统的定位技术，包括GPS及其他的定位系统都是无法实现的。

发明内容

鉴于现有技术所存在的上述问题，本发明旨在提供一种基于图像匹配的目标点定位系统，将处于特定位置的长焦镜头中的图像与相应广角镜头中图像进行匹配，达到窄角视场图像在广角图像中进行定位的目的。

技术方案

一种基于图像匹配的目标点定位系统，包括以下三部分：

一部为信息采集单元，包括安装有长焦镜头和广角镜头的实时图像观测系统和对所述长焦镜头和广角镜头中的图像进行提取的信息提取部件；所述长焦镜头的安装位置相对于广角镜头的安装位置是运动的并且长焦镜头所指图像一直为广角图像的一部分；所述信息提取部件包括图像采集卡和图像校正设备；

具体说，所述长焦镜头即窄视场，广角镜头即宽视场，前者相对后者是运动的，在其运动范围内能够指向任意方向及物体，但保证长焦镜头所指图像应为广角图像的一部分，即为广角图像的子集；反之，广角镜头中的图像相对于长焦镜头的图像应包含更大视野，即其所涉及的范围应更大。

二部为数据处理单元，用于处理信息采集单元采集的图像信息、计算长焦镜头的图像在广角镜头图像中的准确位置，包括

首先将长焦镜头及广角镜头中的图像进行捕获和预处理；

继而应用尺度不变特征变换算法，即SIFT算法，将长焦镜头中的图像与广角镜头中的图像进行关键点的定位与匹配，得出图像上的特征匹配点的样本；

进而应用引入重要性采样的粒子滤波算法，对所确定的特征匹配点进行局部取样，将计算得到的后验概率较低的特征匹配点进行过滤，最终所选取的观测点样本得出后验概率较高所处状态，即为所定位的区域；

通过所述SIFT算法及粒子滤波算法的结合，得到相应的长焦镜头图像在广角镜头图像的数字位置描述；

三部为输出单元，用于在广角镜头图像中显示长焦镜头图像的准确位置，以及对长焦镜头所示图像中的移动物体进行跟踪和实时定位。

所述信息采集单元与数据处理单元进行输入输出转换，并将最终的定位结果显示在广角镜头所示图像中。

所述数据处理单元装有特定分析软件，应用于快速分析图像信息并作出匹配结果，内部主要利用SIFT算法及粒子滤波算法计算图像特征，包括两幅图像特征点的梯度场，最终进行匹配的特征点，基于匹配特征点取样过滤后的定位区域的数字量化，并将结果进行转化按合适的输出方式进行切换，由输出单元中的广角镜头图像中显示定位结果；

所述匹配特征点的正确率由SIFT算法中关键点不变描述向量的最小欧式距离邻域与次小欧式距离邻域的比例系数所决定，数据处理单元应用理论最佳比例算出匹配特征，对图像点的定位通过匹配点的取样和重取样，通过后验概率分布的计算，对之前确定的定位区域进行更新，直至达到满意解。

技术效果

本发明将长焦镜头摄像机的图像作为定位对象，对其所描述的图像在相应的广角图像中进行定位，这与之前将具体物体当作对象的定位技术有很大不同，解决了之前实时变化的目标不能进行实时定位的缺陷：

本发明可以对行人的注视点进行定位，也可以帮助警察在人群中利用长焦镜头中的画面锁定犯罪嫌疑人，在广角图像中迅速确定其位置及其运动轨迹。也可以应用在战斗机瞄准系统，当飞行员手动瞄准来不及时，可以采用该技术自动瞄准，按钮后发射炮弹等。本系统的特点是不需要对眼睛和图像内容进行识别，不需要特别的光源，具有极大的灵活性。