【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于多目视觉的广视场高速运动体速度测算与轨迹绘制方法，属于图像处理技术和视觉目标跟踪领域。
技术介绍
1、高速运动目标普遍存在于体育赛事、生物医学、智能交通、军事应用等领域，具有运动速度快、运动范围广、环境多变、规律性差等特点。高速运动体速度测算和轨迹绘制是物理学和工程学等领域中重要的技术和方法。在工业、交通运输、国防等领域中，经常需要对高速运动体的运动轨迹和速度进行精确测量和分析，以便进行相关研究和应用。
2、高速运动体的速度测算和轨迹绘制常常采用高速摄影、激光雷达等技术。高速摄影技术通过在运动体运动轨迹上放置高速摄像机来捕捉运动过程中的图像，然后通过分析这些图像来计算速度和轨迹。激光雷达技术通过发射激光束到运动体上，然后测量激光束返回的时间和距离，从而计算出物体的位置和速度。除了上述方法外，还可以采用gps测量、声波测量等方法。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种基于多目视觉的广视场高速运动体速度测算与轨迹绘制方法，可对广视场下的高速运动体进行速度测算和轨迹绘制。
2、一种基于多目视觉的广视场高速运动体速度测算与轨迹绘制方法，包括以下步骤：
3、步骤1：部署基于多目视觉采集系统并对高速运动体运动过程进行视频采集；
4、步骤2：对步骤1采集到的视频，使用已知信息进行标定，获得物体运动的实际距离与在图像上移动的像素距离之间的对应关系；
5、步骤3：对步骤1采集到的视频进行基于帧间差分的跟踪，利用步骤2
6、步骤4：对多目视觉采集系统获得的轨迹图进行拼接，得到全景轨迹图。
7、较佳的，所述的步骤1中，多目视觉采集系统是指使用多台相机进行广视场的视频采集；每个相机之间视野留有重叠以保证视频的完整性，并使得总视野中心轴线与高速运动体运动平面垂直。
8、较佳的，所述的步骤2中，获得物体运动的实际距离与在图像上移动的像素距离之间的对应关系的方法为：
9、在视频中点选出高速运动体两端的点位并计算两点之间的像素距离lp，计算其与高速运动体实际长度lr之间的比例关系，即为像素距离与实际距离的对应关系。
10、较佳的，所述的步骤3中，采用帧间差分的方法对高速运动体进行跟踪，包括：循环读取视频中的每一帧，将视频中当前帧和前一帧进行差分，得到差分图像；对差分图像进行二值化处理；对二值化后的图像进行形态学操作，先进行腐蚀操作，再进行膨胀操作，以去除噪声和填补空洞；对处理后的二值化图像进行轮廓检测，确定高速运动体位置，以实现跟踪。
11、较佳的，所述的步骤3中，基于像素大小lp对高速运动体所占像素的大小进行估计差分轮廓所占像素数目不小于lp且不大于lp2；根据该轮廓大小排除噪点干扰。
12、较佳的，所述的步骤3中，通过对位置-时间关系进行拟合计算，求出高速运动体速度。
13、较佳的，所述步骤4中，根据相机之间的相对位置关系，通过旋转矩阵和平移向量来表示相机之间的变换关系，求得变换矩阵；根据变换矩阵对轨迹图进行拼接。
14、本专利技术具有如下有益效果：
15、(1)本专利技术所提供的方法硬件部署便捷、检测范围广，适用于野外、体育场等复杂广阔环境，对于设备部署位置没有严格要求，不需要标定板等辅助标志物，且不需要远距离空间即可监测广视场的影像。
16、(2)本专利技术所提供的方法可以准确追踪到高速运动体位置并分析其速度，绘制出轨迹图，自动化程度高、分析速度快、精度高。
17、(3)本专利技术所提供的方法在野外复杂场景下仍能保持很好的鲁棒性。在较为空旷，在缺乏明显的纹理和特征的区域，仍能实现图像拼接。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于多目视觉的广视场高速运动体速度测算与轨迹绘制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的基于多目视觉的广视场高速运动体速度测算与轨迹绘制方法，其特征在于，所述的步骤1中，多目视觉采集系统是指使用多台相机进行广视场的视频采集；每个相机之间视野留有重叠以保证视频的完整性，并使得总视野中心轴线与高速运动体运动平面垂直。
3.如权利要求1所述的基于多目视觉的广视场高速运动体速度测算与轨迹绘制方法，其特征在于，所述的步骤2中，获得物体运动的实际距离与在图像上移动的像素距离之间的对应关系的方法为：
4.如权利要求3所述的基于多目视觉的广视场高速运动体速度测算与轨迹绘制方法，其特征在于，所述的步骤3中，采用帧间差分的方法对高速运动体进行跟踪，包括：循环读取视频中的每一帧，将视频中当前帧和前一帧进行差分，得到差分图像；对差分图像进行二值化处理；对二值化后的图像进行形态学操作，先进行腐蚀操作，再进行膨胀操作，以去除噪声和填补空洞；对处理后的二值化图像进行轮廓检测，确定高速运动体位置，以实现跟踪。
5.如权利要求4所述的基于多目
6.如权利要求4所述的基于多目视觉的广视场高速运动体速度测算与轨迹绘制方法，其特征在于，所述的步骤3中，通过对位置-时间关系进行拟合计算，求出高速运动体速度。
7.如权利要求1所述的基于多目视觉的广视场高速运动体速度测算与轨迹绘制方法，其特征在于，所述步骤4中，根据相机之间的相对位置关系，通过旋转矩阵和平移向量来表示相机之间的变换关系，求得变换矩阵；根据变换矩阵对轨迹图进行拼接。
...【技术特征摘要】
1.一种基于多目视觉的广视场高速运动体速度测算与轨迹绘制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的基于多目视觉的广视场高速运动体速度测算与轨迹绘制方法，其特征在于，所述的步骤1中，多目视觉采集系统是指使用多台相机进行广视场的视频采集；每个相机之间视野留有重叠以保证视频的完整性，并使得总视野中心轴线与高速运动体运动平面垂直。
3.如权利要求1所述的基于多目视觉的广视场高速运动体速度测算与轨迹绘制方法，其特征在于，所述的步骤2中，获得物体运动的实际距离与在图像上移动的像素距离之间的对应关系的方法为：
4.如权利要求3所述的基于多目视觉的广视场高速运动体速度测算与轨迹绘制方法，其特征在于，所述的步骤3中，采用帧间差分的方法对高速运动体进行跟踪，包括：循环读取视频中的每一帧，将视频中当前帧和前一帧进行差分，得到差分图像；对差分图像进行二值化处理；对...
【专利技术属性】
技术研发人员：邓方，周赞，王向阳，张乐乐，刘洋，刘道明，刘文彬，黄奕鹏，王雪旖，付海岭，吕茂斌，甘明刚，陈文颉，陈杰，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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