[发明专利]一种适于消防灭火机器人的室内烟雾环境图像匹配方法

权利要求书

1.一种适于消防灭火机器人的室内烟雾环境图像匹配方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、获取一帧实时图像信息；一帧所述实时图像信息从视频中提取得到；

划分实时图像信息，得到n*n个矩形结构的图像单元；

构建每个图像单元的第一特征向量，所述第一特征向量为图像单元的亮度最值和烟雾浓度最值的集合；

计算任一图像单元的局部密度；

计算任一图像单元与局部密度高于该图像单元的其他图像单元之间的相对距离中的最大值，并将该最大值设为特征距离；

构建每个图像单元的第二特征向量，所述第二特征向量为图像单元的局部密度和特征距离的集合；

判断第二特征向量中局部密度大于第一预设阈值且特征距离大于第二预设阈值时，则选定具有该第二特征向量的图像单元为聚类中心单元，设其数量为M个；

判断其他任一图像单元与任一聚类中心单元之间第一特征向量的相对距离小于截止距离时，则该图像单元与该聚类中心单元为一类，记为：第k个聚类中心集合（1≤k≤M）；

判断任一聚类中心集合中图像单元数量大于其他聚类中心集合所有图像单元数量时，则选定该聚类中心集合为第一聚类图像集合；剩余图像单元为第二聚类图像集合；

以预设窗口遍历第一聚类图像集合和第二聚类图像集合，选择预设窗口内亮度最小值为该窗口的暗通道值，分别得到第一暗通道图像和第二暗通道图像；

选取第一聚类图像集合的位于图像上方的第一暗通道图像中前0.1%的像素位置对应的像素值为第一聚类图像集合的大气光强，即为第一局部大气光强；

选取第二聚类图像集合的位于图像上方的第二暗通道图像中前0.1%的像素位置对应的像素值为第二聚类图像集合的大气光强，即为第二局部大气光强；

叠加第一局部大气光强和第二局部大气光强得到全局大气光强；

计算全局透射率，所述全局透射率由全局大气光强计算得到；

以全局透射率、图像单元、全局大气光强构建去雾模型，所述去雾模型为： ；其中，I(x) 为含雾图像x位置处的像素值，A为全局大气光强，t(x) 为全局透射率，J(x) 为无雾图像x位置处的像素值；

将所述实时图像信息的像素点输入去雾模型，得到第一无雾图像；

S2、重复步骤S1,再获取下一帧的第一无雾图像，得到两个相邻帧的第一无雾图像；

S3、构建第一无雾图像的图像金字塔，利用金字塔LK光流算法跟踪第一无雾图像的特征点；

输入两个相邻帧第一无雾图像，得到两个第一无雾图像间的匹配点对；

利用随机抽样一致算法剔除匹配点对中的误匹配点,得到两个第一无雾图像间的最终匹配点对，完成两个第一无雾图像间的匹配；

S4、根据两个第一无雾图像间的最终匹配点对，更新去雾模型中透射率和大气光强参数；

S5、重复上述步骤S1至S4，直至视频结束。

2.根据权利要求1所述的一种适于消防灭火机器人的室内烟雾环境图像匹配方法，其特征在于，根据以下公式计算亮度最值：

；

根据以下公式计算烟雾浓度最值：

；

其中，c表示RGB三个颜色通道，d表示暗通道，表示图像在（x,y）处的RGB通道的像素值，表示图像在（x,y）处的暗通道的像素值。

3.根据权利要求2所述的一种适于消防灭火机器人的室内烟雾环境图像匹配方法，其特征在于，根据以下公式计算局部密度：

，1≤i≤n，1≤j≤n；

；

其中，d_ij为第i个图像单元与第j个图像单元之间的第一特征向量的相对距离；d_c为截止距离；为一个分段函数，用来表示d_ij与d_c的大小关系。

4.根据权利要求3所述的一种适于消防灭火机器人的室内烟雾环境图像匹配方法，其特征在于，根据以下公式计算特征距离：

。