[发明专利]一种用于评估运动物体背景图像融合度的实验装置及方法

权利要求书

1.一种用于评估运动物体背景图像融合度的实验方法，其特征在于：所述方法采用实验装置实现，所述实验装置包括安装在物体前端下侧的图像采集模块一、安装在物体后端下侧的图像采集模块二、安装在物体上的图像处理模块、安装在物体顶部的图像显示模块、安装在物体上的电源以及飞行在物体上方的无人机；所述图像采集模块一的输出端和图像采集模块二的输出端均与图像处理模块的输入端相连；所述图像处理模块的输出端与图像显示模块的输入端相连；所述电源，用于为图像采集模块一、图像采集模块二、图像处理模块和图像显示模块供电；所述无人机，用于以固定高度飞行在物体上空并实时拍摄物体的运动图像；

该方法包括以下步骤：

(1)图像采集模块一采集物体前方的路面及周边环境背景图像，并将采集的图像发送至图像处理模块；

(2)图像采集模块二采集物体后方的路面及周边环境背景图像，并将采集的图像发送至图像处理模块；

(3)图像处理模块对接收到的来自图像采集模块一和图像采集模块二的图像进行处理，得到融合图像，并将融合图像发送至图像显示模块；

(4)图像显示模块将接收到的融合图像显示在物体顶部；

(5)无人机在运动物体上方固定高度处飞行，并实时拍摄该运动物体的图像，同时将拍摄的图像发送至上位机进行融合度评估；

(6)图像处理模块根据评估后的融合度对图像显示模块显示图像的亮度和颜色进行调节；

步骤(5)中所述的“融合度评估”具体包括以下步骤：

(51)拍摄物体运动路径上某一位置处的背景图片P1，将该背景图片P1与物体运动到此处时的无人机拍摄的物体的图像P2进行比较；

(52)将P1和P2的RGB图像转换为灰度图像，获取P1和P2的灰度特征信息，并分别绘制P1的灰度直方图和P2的灰度直方图，采用余弦相似度公式比较两个灰度直方图之间的差异，得到灰度相似度cosθ，余弦相似度公式为：

其中，a和b分别为P1和P2两幅图像灰度直方图中各灰度级的统计值；

(53)将P1和P2的RGB颜色空间转换为HSV颜色空间，获取P1和P2的颜色特征信息，并分别绘制P1的颜色直方图和P2的颜色直方图，采用直方图相交公式比较两个颜色直方图之间的差异，得到颜色相似度P(Q,D)，直方图相交公式为：

其中，H_Q(k)为背景图片某一颜色分量的统计直方图，H_D(k)为融合图像的同一种颜色分量的统计直方图；

(54)采用Gabor滤波器对P1和P2经行处理，获取P1和P2的纹理特征信息，并利用公式对比二者之间的差异，得到纹理特征相似度d(I₁,I₂)；其中，为P2图片的纹理特征向量，为P1图片纹理特征向量；

(55)根据步骤(52)求得的灰度相似度、步骤(53)求得的颜色相似度和步骤(54)求得的纹理特征相似度，求得运动物体的背景图像融合度。

2.根据权利要求1所述的一种用于评估运动物体背景图像融合度的实验方法，其特征在于：所述图像采集模块一的图像采集像素不低于1280*720，帧率不低于30帧/秒；所述图像采集模块一和图像采集模块二均采用工业相机，该相机传感器像素不低于800万像素，最高分辨率不低于1280*720。

3.根据权利要求1所述的一种用于评估运动物体背景图像融合度的实验方法，其特征在于：所述图像处理模块处理每幅采集图像的时间低于25ms；所述图像处理模块采用工控机作为处理器；所述图像处理模块包括标准图像输入口和输出口。

4.根据权利要求1所述的一种用于评估运动物体背景图像融合度的实验方法，其特征在于：所述图像处理模块采用工业控制计算机。

5.根据权利要求1所述的一种用于评估运动物体背景图像融合度的实验方法，其特征在于：所述图像显示模块的显示刷新率高于100Hz，分辨率不低于1280*720，流明数高于3000流明；所述图像显示模块采用LED显示屏，其LED像素间距不高于6mm。