harris角点检测为什么 选择高斯低通滤波滤波窗口

基于多GPU的Harris角点检测并行算法--《武汉大学学报(信息科学版)》2012年07期
基于多GPU的Harris角点检测并行算法
【摘要】:提出了一种基于多图形处理器(graphic processing unit,GPU)设计思想的Harris角点检测并行算法,使用众多线程将计算中耗时的影像高斯卷积平滑滤波部分改造成单指令多线程(single instruction multi-ple thread,SIMT)模式,并采用GPU中共享存储器、常数存储器和锁页内存机制在统一计算设备架构(com-pute unified device archetecture,CUDA)上完成影像角点检测的全过程。实验结果表明,基于多GPU的Har-ris角点检测并行算法比CPU上的串行算法可获得最高达60倍的加速比,其执行效率明显提高,对于大规模数据处理呈现出良好的实时处理能力。
【作者单位】:
【基金】:
【分类号】:TP391.41
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郭晓冬;[D];国防科学技术大学;2007年
李斌;[D];汕头大学;2009年
唐定车;[D];湘潭大学;2009年
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400-819-9993摄像机标定相关问题研究--《南京理工大学》2012年硕士论文
摄像机标定相关问题研究
【摘要】:摄像机标定是计算机视觉中获取物体空间信息的前提,是三维重建中必不可少的一个步骤,也是立体视觉研究的重要组成部分。标定结果的好坏影响着三维测量的精度和三维重建的结果,同时实时的标定也可以更好的满足导航等机器视觉的需要,因此研究摄像机标定方法具有重要的理论研究意义和实际应用价值。
本文围绕摄像机标定这个主题,对摄像机标定的相关问题进行了总结、分析和研究,主要内容包括以下几个方面:
1、作为摄像机标定的第一步,角点坐标的准确提取会对标定的精度产生很大的影响。本文在Harris角点检测的基础上,提出了一种新的角点检测方法。该方法先遍历图像的每一个像素,计算像素周围8邻域内与其灰度值相似的点的数目,根据相似点数目的大小,选出部分像素点作为角点候选点;然后再对候选点进行Harris角点提取,这样便缩小了复杂的高斯滤波运算的范围,提高了运算速度;最后对提取出的单像素角点进行亚像素精度提取,提高了角点检测的精度。
2、分析和总结了国内外几种摄像机标定方法,对传统标定方法中的两步法进行了深入的研究。针对第二步中最小化重投影误差求出标定参数的最优解这个非线性最小二乘问题,提出了改进的LM法。该方法在增量迭代公式前乘以一个下降因子,在迭代的前期降低对初始值的要求,且不减慢迭代速度。用内部参数的相对变化量作为收敛的判断依据,使算法更加简便实用。
3、设计了仿真实验,整个实验在Matlab标定工具箱上进行,采用改进的Harris算法提取亚像素级角点,改进的LM法解非线性最小二乘方程,与传统的张正友方法在精度和运算时间方面进行比较。实验结果表明算法精度在0.1个像素以内,高于传统的张正友标定方法。
4、分析了摄像机自标定的基本方法。考虑到自标定方法灵活,但是精度和鲁棒性不高的特点,提出了一种新的自标定方法。先通过两幅或以上的图像匹配点间的几何关系,建立了关于摄像机内外参数的约束,然后用遗传算法求得摄像机的内外参数。最后用两幅图像的角点数据对摄像机进行标定,实验结果表明,标定结果接近传统标定结果,标定过程较传统标定方法简单。
【学位授予单位】:南京理工大学【学位级别】:硕士【学位授予年份】:2012【分类号】:TP391.41
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吕文松;[D];华中科技大学;2011年
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王荣一;[D];哈尔滨理工大学;2011年
葛涛;[D];东北大学;2009年
高忠国;[D];江南大学;2012年
田震;[D];国防科学技术大学;2010年
刘俏;[D];大连理工大学;2007年
常欣;[D];山东大学;2012年
王晓华;[D];山东科技大学;2004年
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[函数名称]
Harris角点检测函数&&&&HarrisDetect(WriteableBitmap&src,&int&CRF)
[算法说明]
&&目前的角点检测算法可归纳为3类:基于灰度图像的角点检测、基于二值图像的角点检测、基于轮廓曲线的角点检测。基于灰度图像的角点检测又可分为基于梯度、基于模板和基于模板梯度组合3类方法,其中基于模板的方法主要考虑像素领域点的灰度变化,即图像亮度的变化,将与邻点亮度对比足够大的点定义为角点。本文将介绍一种改进的Harris角点检测算法,该算法是一种基于模板与梯度组合的方法。
&strong&&span style=&font-size:14&&[函数代码]&/span&&/strong&
/// &summary&
/// Harris counter-detect.
/// &/summary&
/// &param name=&src&&The source image.&/param&
/// &param name=&v&&The threshould to control counters number.&/param&
/// &returns&&/returns&
public static int[,] HarrisDetect(WriteableBitmap src, int CRF)
int x = src.PixelW
int y = src.PixelH
double[,] Ix = new double[x, y];
double[,] Iy = new double[x, y];
double[,] Ixy = new double[x, y];
double[,] cim = new double[x, y];
int[,] re = new int[x, y];
double[,] srcBytes = GetImageBytes(src);
GetIV(srcBytes, Ix, Iy, Ixy,x,y);
GaussFilter(Ix, Iy, Ixy,x,y);
cim = GetCim(Ix, Iy, Ixy,x,y);
for (int j = 1; j & y - 1; j++)
for (int i = 1; i & x - 1; i++)
if ((cim[i, j] == GetMax(cim[i - 1, j - 1], cim[i, j - 1], cim[i + 1, j - 1], cim[i - 1, j], cim[i, j], cim[i + 1, j], cim[i - 1, j + 1], cim[i, j + 1], cim[i + 1, j + 1])) && (cim[i, j] & CRF))
re[i, j] = 1;
//获得角点图像的 原始 信息
public static double[,] GetImageBytes(WriteableBitmap src)
if (src != null)
int w = src.PixelW
int h = src.PixelH
double[,] imageBytes = new double[w, h];
int b = 0, g = 0, r = 0;
byte[] temp = src.PixelBuffer.ToArray();
for (int y = 0; y & y++)
for (int x = 0; x & w * 4; x += 4)
b = temp[x + y * w * 4];
g = temp[x + 1 + y * w * 4];
r = temp[x + 2 + y * w * 4];
imageBytes[x, y] = (b * 0.114 + g * 0.587 + r * 0.299);
return imageB
//梯度求取函数
private static void GetIV(double[,] src, double[,] Ix, double[,] Iy, double[,] Ixy,int x,int y)
for (int j = 1; j & y - 1; j++)
for (int i = 1; i & x - 1; i++)
Ix[i, j] = Math.Abs(src[i + 1, j - 1] + src[i + 1, j] + src[i + 1, j + 1] - src[i - 1, j - 1] - src[i - 1, j] - src[i - 1, j + 1]);
Iy[i, j] = Math.Abs(src[i - 1, j + 1] + src[i, j + 1] + src[i + 1, j + 1] - src[i - 1, j - 1] - src[i, j - 1] - src[i + 1, j - 1]);
Ixy[i, j] = Math.Abs(Ix[i, j] * Iy[i, j]);
//高斯滤波函数(对梯度图像进行高斯滤波,这里采用的是3*3的高斯滤波模板)
private static void GaussFilter(double[,] Ix, double[,] Iy, double[,] Ixy,int x,int y)
for (int j = 1; j & y - 1; j++)
for (int i = 1; i & x - 1; i++)
Ix[i, j] = (Ix[i - 1, j - 1] + Ix[i, j - 1] * 2 + Ix[i + 1, j - 1] + 2 * Ix[i - 1, j] + 4 * Ix[i, j] + 2 * Ix[i + 1, j] + Ix[i - 1, j + 1] + 2 * Ix[i, j + 1] + Ix[i + 1, j + 1]) / 16;
Iy[i, j] = (Iy[i - 1, j - 1] + Iy[i, j - 1] * 2 + Iy[i + 1, j - 1] + 2 * Iy[i - 1, j] + 4 * Iy[i, j] + 2 * Iy[i + 1, j] + Iy[i - 1, j + 1] + 2 * Iy[i, j + 1] + Ix[i + 1, j + 1]) / 16;
Ixy[i, j] = (Ixy[i - 1, j - 1] + Ixy[i, j - 1] * 2 + Ixy[i + 1, j - 1] + 2 * Ixy[i - 1, j] + 4 * Ixy[i, j] + 2 * Ixy[i + 1, j] + Ixy[i - 1, j + 1] + 2 * Ixy[i, j + 1] + Ix[i + 1, j + 1]) / 16;
//图像角点求取函数
private static double[,] GetCim(double[,] Ix, double[,] Iy, double[,] Ixy,int x,int y)
double cim = 0;
double[,] results = new double[x, y];
for (int j = 1; j & y - 1; j++)
for (int i = 1; i & x - 1; i++)
if (Ix[i, j] != 0 || Iy[i, j] != 0)
cim = Math.Abs(Ix[i, j] * Iy[i, j] - Ixy[i, j] * Ixy[i, j]) / (Ix[i, j] * Ix[i, j] + Iy[i, j] * Iy[i, j]);
results[i, j] =
//最大值获取函数
private static double GetMax(params double[] src)
double tMax = 0;
for (int i = 0; i & src.L i++)
if (tMax & src[i])
tMax = src[i];
&strong&&span style=&font-size:14&&[图像效果]&/span&&/strong&
阅读(...) 评论()基于FPGA的双目视觉图像预处理系统设计与实现--《南京理工大学》2015年硕士论文
基于FPGA的双目视觉图像预处理系统设计与实现
【摘要】:随着计算机视觉理论与技术的发展,双目视觉逐渐成为计算机视觉领域中一个重要的组成部分,许多高校和研究所在该领域做了大量研究工作,取得了可观的技术成果。双目视觉技术在航空航天、移动机器人、工业检测、智能交通等领域中有着广阔的应用前景。随着双目视觉应用复杂程度的提高,基于传统嵌入式设备开发的双目视觉系统性能逐渐难以满足实际需要。在传统的双目视觉系统的图像预处理阶段,利用软件控制通用CPU进行图像预处理工作代价较大。为了提升图像预处理阶段的效率,可以通过改进算法或者使用更为高效的硬件平台来满足要求。本文从硬件平台的改进入手,使用FPGA对图像的预处理阶段进行并行化设计,减少预处理阶段的执行时间,从而提升嵌入式双目视觉系统的整体效率。系统选则使用Xilinx提供的FPGA+ARM结构的ZYNQ系列芯片。在ISE集成开发环境中用Verilog HDL完成硬件上的开发,使用C语言完成ARM上程序的开发。利用芯片中FPGA部分优化耗时的预处理算法,利用ARM完成系统的整体控制。本文主要工作:根据ZYNQ芯片的特点,利用软硬件协同设计的方法对软、硬件功能进行划分。使用ARM控制整个系统运行,将预处理阶段耗时的部分用FPGA进行优化设计,从而使图像数据能够在系统中较为高效的转移、存储、运算等。针对双目视觉应用中常用的预处理算法,结合FPGA的特点进行优化设计,实现中值滤波、基于排序的图像增强、高斯滤波、拉普拉斯锐化、Sobel算子梯度检测这些图像预处理算法,以获取比纯软件方式实现更好的执行效率。将芯片中的FPGA与ARM部分相结合,利用FPGA加速Harris角点检测中的梯度计算以及高斯滤波这两个阶段,使用ARM完成角点响应值计算以及角点选取工作。通过软硬件相结合方式设计实现的Harris角点检测,在保证算法执行效率的基础上又有较好的灵活性。本文对于使用软硬件协同设计方法,通过FPGA加速图像预处理的过程做了有益尝试,为双目视觉系统的图像特征匹配、目标物体距离计算做了铺垫。同时,本文也是ZYNQ系列芯片应用在图像处理中的一次实践,有一定的应用价值。
【学位授予单位】:南京理工大学【学位级别】:硕士【学位授予年份】:2015【分类号】:TP391.41
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张辉;曲仕茹;;[J];计算机仿真;2010年03期
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付昱强;[D];南昌大学;2006年
张春生;[D];国防科学技术大学;2006年
郭帅;[D];中国科学院研究生院(光电技术研究所);2007年
李浩;[D];华南理工大学;2012年
王美丽;[D];西安电子科技大学;2012年
陈海波;[D];浙江大学;2013年
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