РАСЧЕТ ЛИНЕЙНЫХ СМЕЩЕНИЙ И УГЛА ПОВОРОТА ИЗОБРАЖЕНИЯ ПРИ ДВИЖЕНИИ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОЙ СИСТЕМЫ ОТНОСИТЕЛЬНО НАБЛЮДАЕМОЙ СЦЕНЫ
КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ
УДК 621.384.3 РАСЧЕТ ЛИНЕЙНЫХ СМЕЩЕНИЙ И УГЛА ПОВОРОТА ИЗОБРАЖЕНИЯ ПРИ ДВИЖЕНИИ
ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОЙ СИСТЕМЫ ОТНОСИТЕЛЬНО НАБЛЮДАЕМОЙ СЦЕНЫ А.Ю. Поляков, В.В. Тресков, В.М. Демидов
Предлагаемый метод расчета позволяет точно вычислять линейные смещения и угол поворота между последовательными кадрами, получаемыми при помощи оптико-электронной системы, движущейся относительно наблюдаемой ею неподвижной сцены. Ключевые слова: итерационный анализ изображения, модель межкадрового преобразования.
При движении оптико-электронной системы относительно наблюдаемой ею неподвижной сцены в плоскости, перпендикулярной ее оптической оси, и вращении вокруг этой оси преимущественно происходят линейные смещения Δx , Δy и поворот изображений f1(x,y) и f2 (x,y) , являющихся последова-
тельно получаемыми кадрами, в ортогональной системе координат (x,y) :
f2 (x, y) f1(x, y), x cos x sin y x,
y sin x cos y y.
Разность двух последовательно получаемых кадров в случае высокой скорости накопления сигнала на приемнике можно представить как
f (x, y)
f2 (x, y)
f1(x, y)
f1(x, y)
f1(x, y)
f1 x
(x, y)dx
f1 y
(x, y)dy.
Если угол поворота составляет по модулю менее 5°, тогда dx x x y x ,
dy y y x y . Минимизируя сумму квадратов невязок F (x, y, ) ( fxdx f ydy f )2 , поx, y
лучим систему линейных уравнений
fx
(
fx
y
fy
x)
x
f
x
2
y
fx
fy
f fx ,
x,y
x,y x,y
x,y
fy
(
fx
y
fy
x)
x
fx
fy
y
fy2
f f y ,
x,y
x,y
x,y
x,y
(
fx
y
fy
x)2
x
fx
(
fx
y
fy
x)
y
f y ( fx y f y x)
x,y x,y
x,y
f ( fx y f y x), x, y
решение которой дает искомые параметры (φ,Δx,Δy) .
Для практической реализации метода можно многократно последовательно применить к обоим изображениям пространственный фильтр формата 3 3 пикселя, реализующий взвешенное среднее, а
затем производить вычисление и уточнение параметров (, x, y) по указанным выше соотношениям.
Поляков Александр Юрьевич – ОАО «Центральный научно-исследовательский институт «Циклон», аспирант Московского государственного университета геодезии и картографии (МИИГАиК), apolyakov1985@rambler.ru; Тресков Виктор Викторович – ОАО «Центральный научноисследовательский институт «Циклон», dep140@yandex.ru; Демидов Владимир Михайлович – ОАО «Центральный научно-исследовательский институт «Циклон», кандидат технических наук, demidovvova@yandex.ru.
118
Научно-технический вестник Санкт-Петербургского государственного университета информационных технологий, механики и оптики, 2010, № 4(68)
УДК 621.384.3 РАСЧЕТ ЛИНЕЙНЫХ СМЕЩЕНИЙ И УГЛА ПОВОРОТА ИЗОБРАЖЕНИЯ ПРИ ДВИЖЕНИИ
ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОЙ СИСТЕМЫ ОТНОСИТЕЛЬНО НАБЛЮДАЕМОЙ СЦЕНЫ А.Ю. Поляков, В.В. Тресков, В.М. Демидов
Предлагаемый метод расчета позволяет точно вычислять линейные смещения и угол поворота между последовательными кадрами, получаемыми при помощи оптико-электронной системы, движущейся относительно наблюдаемой ею неподвижной сцены. Ключевые слова: итерационный анализ изображения, модель межкадрового преобразования.
При движении оптико-электронной системы относительно наблюдаемой ею неподвижной сцены в плоскости, перпендикулярной ее оптической оси, и вращении вокруг этой оси преимущественно происходят линейные смещения Δx , Δy и поворот изображений f1(x,y) и f2 (x,y) , являющихся последова-
тельно получаемыми кадрами, в ортогональной системе координат (x,y) :
f2 (x, y) f1(x, y), x cos x sin y x,
y sin x cos y y.
Разность двух последовательно получаемых кадров в случае высокой скорости накопления сигнала на приемнике можно представить как
f (x, y)
f2 (x, y)
f1(x, y)
f1(x, y)
f1(x, y)
f1 x
(x, y)dx
f1 y
(x, y)dy.
Если угол поворота составляет по модулю менее 5°, тогда dx x x y x ,
dy y y x y . Минимизируя сумму квадратов невязок F (x, y, ) ( fxdx f ydy f )2 , поx, y
лучим систему линейных уравнений
fx
(
fx
y
fy
x)
x
f
x
2
y
fx
fy
f fx ,
x,y
x,y x,y
x,y
fy
(
fx
y
fy
x)
x
fx
fy
y
fy2
f f y ,
x,y
x,y
x,y
x,y
(
fx
y
fy
x)2
x
fx
(
fx
y
fy
x)
y
f y ( fx y f y x)
x,y x,y
x,y
f ( fx y f y x), x, y
решение которой дает искомые параметры (φ,Δx,Δy) .
Для практической реализации метода можно многократно последовательно применить к обоим изображениям пространственный фильтр формата 3 3 пикселя, реализующий взвешенное среднее, а
затем производить вычисление и уточнение параметров (, x, y) по указанным выше соотношениям.
Поляков Александр Юрьевич – ОАО «Центральный научно-исследовательский институт «Циклон», аспирант Московского государственного университета геодезии и картографии (МИИГАиК), apolyakov1985@rambler.ru; Тресков Виктор Викторович – ОАО «Центральный научноисследовательский институт «Циклон», dep140@yandex.ru; Демидов Владимир Михайлович – ОАО «Центральный научно-исследовательский институт «Циклон», кандидат технических наук, demidovvova@yandex.ru.
118
Научно-технический вестник Санкт-Петербургского государственного университета информационных технологий, механики и оптики, 2010, № 4(68)