图像水平重力方向的检测方法
【专利摘要】本发明涉及一种图像水平重力方向的检测方法，方法包括：以注意焦点检测器的采样圆半径为间隔，在图像中等间距的选取采样点；将注意焦点检测器采样圆的圆心置于每一个采样点上，利用注意焦点检测器获取注意焦点坐标及相应的显著朝向角，由所有注意焦点坐标和相应的显著朝向角组成集合Ωp；利用朝向感知机根据灰度图像信息确定注意焦点处的局部朝向角和权值，生成局部朝向函数；每个局部朝向函数的和为图像方向函数；得到函数MCGCS(β)，进而得到水平重力辨识角对。本发明图像水平重力方向的检测方法，处理速度快，效果好，可适用于绘画、自然图像、文本等存在实际重力或感官重力的图像的方向检测。
【专利说明】图像水平重力方向的检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及图像处理领域，尤其涉及一种图像水平重力方向的检测方法。
【背景技术】
[0002] 图像水平重力方向的检测可用于车辆侧翻预警和图像倾斜检测等。其中，图像倾 斜检测用于图片自动扫描、图像校正等应用。
[0003] 在车辆控制领域，防止侧翻是一个重要的内容。现有的基于视觉的方法往往利用 特定参照物，或基于已知环境的先验知识，因而适用于结构化程度较高的公路环境，缺乏未 知环境下的通用性和适应性。
[0004] 另一方面，使用广泛采用的惯性导航系统进行横滚姿态估计、进而达到防止侧翻 目的的方式具有误差累计问题，且价格昂贵。
[0005] 就图片自动扫描和图像校正而言，现有技术大多集中于检测文本图像的倾斜角， 对于非文本图像，尚缺乏通用的解决方案。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种图像水平重力方向的检测方法， 可以实现高效和准确的检测。
[0007] 为实现上述目的，本发明提供了一种图像水平重力方向的检测方法，所述方法针 对灰度数字图像，包括：
[0008] 步骤S1、以注意焦点检测器的采样圆半径为间隔，在图像中等间距的选取采样 占.
[0009] 步骤S2、将所述注意焦点检测器采样圆的圆心置于每一个所述采样点上，利用所 述注意焦点检测器获取注意焦点坐标（ Xi，yi)及相应的显著朝向角L，所述显著朝向角L 的角度范围为〇度到180度，由所有所述注意焦点坐标和相应的显著朝向角组成集合Ωρ ;
[0010] 步骤S3、对于集合Ωρ中的每个元素（Xi，yi， Yi)，利用朝向感知机根据灰度图像 信息在注意焦点（Xi，yi)处、显著朝向角L附近确定注意焦点处的局部朝向角^和权值 L，所述局部朝向角^的取值范围为〇度至180度，利用注意焦点处的局部朝向角和权值 生成局部朝向函数」
【权利要求】
1. 一种图像水平重力方向的检测方法，其特征在于，所述方法包括： 步骤S1、以注意焦点检测器的采样圆半径为间隔，在图像中等间距的选取采样点； 步骤S2、将所述注意焦点检测器采样圆的圆心置于每一个所述采样点上，利用所述注 意焦点检测器获取注意焦点坐标（Xi， yi)及相应的显著朝向角L，所述显著朝向角、的 角度范围为0度到180度，由所有所述注意焦点坐标和相应的显著朝向角组成集合Ω ρ ; 步骤S3、对于集合Ωρ中的每个元素（Xi，yi，Yi)，利用朝向感知机根据灰度图像信息在 注意焦点（Xi，yi)处、显著朝向角L附近确定注意焦点处的局部朝向角^和权值I，所 述局部朝向角a i的取值范围为0度至180度，利用注意焦点处的局部朝向角和权值生成 局部朝向函·
^，其中S为给定常数； 步骤S4、每个所述局部朝向函数的和为图像方向函数
步骤S5、利用函数0〗（θ) = pjeHpje + ji/〗)，Θ e [0, JI/2)，并将0〗（θ)延拓为 周期函数&( θ+31) = oj θ )，θ e R，然后G
为核函 +〇〇 数与其做卷积，得到函数M CGCS (/一 巧〇/⑷洲，其中a为给定常数，进而得到水 -〇〇 平重力辨识角对{argmaxMCG〔:s ( β )，argmaxMCG〔:s ( β ) + π /?。
2. 如权利要求1所述的图像水平重力方向的检测方法，其特征在于，所述步骤S1中所 述注意焦点检测器的采样圆的直径为所述图像短边长度的〇. 06倍。
3. 如权利要求1所述的图像水平重力方向的检测方法，其特征在于，所述步骤S2具体 包括： 步骤S21、对于采样圆经过的每个像素点，以该像素点为中点沿法线方向做长度为直径 五分之一的法线段，并计算每条法线段所经过像素的灰度均值，然后，在采样圆上，对由间 隔直径十五分之一的像素点得到的两个灰度均值做差得差值的绝对值d k，如果最大的差值 的绝对值没有超过给定的阈值?；，则为没有检测到注意焦点，所述注意焦点检测器停止检 测，否则将最大的差值的绝对值所对应的两个像素点在采样圆上的短弧中点作为第一灰度 突变点P m ; 步骤S22、取所述第一灰度突变点pm的上下左右四个边长为直径十分之一的方形区域， 分别计算灰度均值Gup、Gd_、Glrft和Ghght，按如下公式计算角度C pm :
步骤S23、从第一灰度突变点pm出发，沿与Cpm垂直的方向构造一条弦，该弦与所述采样 圆的另一个交点为P。，沿所述采样圆，在所述交点P。附近寻找第二灰度突变点，如果所述第 二灰度突变点不存在，所述注意焦点检测器停止检测，如果所述第二灰度突变点存在，将其 记为Pm'，并将第一灰度突变点和第二灰度突变点连线pmpm'的中点作为注意焦点，所述注 意焦点坐标记为（ Xi，yi)，弦pmpm'的朝向作为所述相应显著朝向角Y i; 步骤S24,由所有所述注意焦点坐标和相应的显著朝向角组成集合Ωρ。
4. 如权利要求1所述的图像水平重力方向的检测方法，其特征在于，所述步骤S3中的 朝向感知机的感受野响应函数为：
{x-u VL(x,y) = ?β 2Tj (x,j-)g^ 其中，Φ为感受野覆盖的区域，用公式
表述；= 1，2, 3)，为感受野响应函数的参数。
5. 如权利要求1所述的图像水平重力方向的检测方法，其特征在于，所述步骤S3具体 包括： 步骤S31、在所述注意焦点（Xi，yi)处、显著朝向角Yi为中心的角度范围内，寻找 s'（Θ)的零点，具体为利用下式： s'（ Θ ) = / / VL' 0 (_xsin Θ +yc〇S Θ，-XCOS Θ -ysin Θ ) I (x「x，y「y) dxdy 其中，VL' 0 (_xsin Θ +ycos Θ，-xcos Θ -ysin Θ )为 VL(_xsin Θ +ycos Θ，-xcos Θ -ysin Θ )关于Θ的导函数，通过使用二分法求得δ范围 s'（ Θ ) = 〇的近似解α 土 ； 步骤S32、通过下式计算ni:
其中，为给定阈值，8_和8_分别为灰度数字图像中s(ai)可达到的最大值 与最小值，'V，
-VL(x,y))dxdy,
步骤S33、生成（Xi，yi，γ i)所对应的局部朝向函数。
【文档编号】G06T7/60GK104106097SQ201480000151
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年4月28日 优先权日:2014年4月28日
【发明者】曹志强, 刘希龙, 周超, 谭民, 艾坤 申请人:中国科学院自动化研究所