圖像處理在桿影桿長定位技術中的應用

唐鵬 張雷 張楓笛

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2016.18.170

摘 要：選取一段桿影隨太陽高度角變化而變化的視頻，通過Matlab提取部分包含主要信息的圖像，并進行灰度化和二值化等預處理。運用Canny邊緣檢測算法提取預處理后圖片的輪廓，得到失真度小、誤檢率較低的圖片，再進行相應的坐標轉化得到理想像素坐標，最后采用基于平面模板的兩步法來改進攝像機的標定方式，利用非線性優化算法求解出內外參數值，使得圖像處理在桿影桿長定位技術中得到更好的應用。

關鍵詞：灰度化 二值化 平面模板 Canny邊緣檢測

中圖分類號：P39 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）06（c）-0170-03

桿影桿長定位技術是通過一段桿影變化的視頻，依托相關地理學和天文學知識，尋找視頻拍攝地點或日期從而快速精確定位的新技術，能夠在救援搜索中發揮重要作用。其中視頻圖像的處理尤為重要，如何高效率處理圖像，并且提取有用信息是十分重要的。圖像是能在人的視覺系統中產生相關視覺印象的客觀對象，其包括有生活中的自然景物、機器拍攝到的圖片或視頻、用數學或者其他方式所表達描述的圖形信息。由于自然界中普遍存在的圖像都是模擬量，而目前普遍的計算機技術只能處理數字信號而不能處理模擬信號，故要對圖像先進行數字化處理，然后采用一系列方法提取圖像中的有用信息。

1 視頻及圖像的預處理

1.1 視頻圖像的提取

對一段桿影長度隨著太陽高度角變化而變化的視頻而言，首要任務是將視頻中的圖像進行提取，目前很多視頻播放或圖像處理軟件均有自動截屏的功能，但所提取視頻圖像信息量大，處理效率低。往往需要處理的圖像只是整張圖片的部分區域，因此，使用Matlab對圖像部分區域直接提取，從而減小工作量、增加其準確性。圖1為用Matlab得到圖片。

1.2 圖像的灰度化及二值化處理

圖像的灰度化處理是點運算的一種，即將圖像中的每個像素依次進行同樣的灰度變換運算。

為了進一步處理圖像，減小處理的數據量，同時得到研究的對象輪廓，將256個亮度等級的灰度圖像通過閾值選取以獲得仍然可以反映圖像整體和局部特征的二值化圖像，如圖2所示。

2 基于Canny邊緣檢測法的圖像輪廓提取

2.1 Canny邊緣檢測法基本原理

圖像邊緣檢測必須能有效地抑制噪聲且盡量精確確定邊緣位置，根據對信噪比與定位乘積的測度，得到最優化逼近算子即Canny邊緣檢測算子。為了盡可能多地標識出圖像中的實際邊緣，Canny邊緣檢測法采用了先平滑后求導的方法。