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专利号: 2025106608574
申请人: 南京信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种真实水面场景光流数据集的制作方法,其特征在于,具体包括如下步骤:步骤1:获取水域表面流动的动态图像,得到连续帧图像序列;

步骤2:根据拍摄图像时的位置姿态信息和相机内方位元素 ,对图像进行正射校正;其中 表示像主点的偏移量,f表示相机的焦距;

步骤3:将当前帧图像 和下一帧图像 组成图像对,采用改进的多级金字塔网格迭代插值流场估计方法,获取图像对的光流场;

步骤4:对所有的光流场进行流场运动的误差剔除;

步骤5:将误差剔除后的光流场作为光流标签,通过该光流标签,对当前帧图像使用特征扭曲映射方法进行前向扭曲映射,得到新图像帧 ;将 ,,以及 对应的光流标签作为光流影像对;

步骤6:对 进行插值填充;

步骤7:将 ,填充后的 以及对应的光流标签作为数据集样本;

步骤8:重复步骤1到步骤7,直至获取到的数据样本的数量满足需求;

所述步骤2具体为:

步骤2.1:将当前帧图像从扫描坐标系转换到地面坐标系;得到当前帧图像的四个顶角在地面坐标系上的坐标;

步骤2.2:得到四个顶角坐标中横坐标的最大最小值 , ,纵坐标的最大最小值, ;基于 , , 和 构建当前帧图像的投影范围;

步骤2.3:计算出校正后图像的宽度与高度,通过共线条件方程将当前帧图像投影至地面坐标系,删除投影在投影范围外的像素点;

步骤2.4:采用双线性内插的方法对投影后的图像进行插值校正。

2.根据权利要求1所述的一种真实水面场景光流数据集的制作方法,其特征在于,所述步骤2.1具体为:步骤2.1.1:建立扫描坐标系和像空间坐标系的转换关系:;

其中, 为扫描坐标系下像素点的坐标, 为 转换到像空间坐标系下的坐标;为像素点的物理尺寸, 分别表示图像的宽度和高度;

步骤2.1.2:建立像空间坐标系到像空间辅助坐标系的转换关系:;

其中, 表示像空间辅助坐标系中与像空间坐标系中,(x,y,‑f)相应的坐标点,, 以及 均表示两个坐标轴之间的方向余弦值, ,表达式为:;

其中,表示无人机的俯仰角,表示无人机的航偏角,表示无人机的横滚角;

步骤2.1.3:建立像空间辅助坐标系到地面坐标系的转换关系:;

其中, 为点 在地面坐标系的坐标; 为摄影中心S在地面坐标系中的坐标,为比例因子;

步骤2.1.4:根据步骤2.1.3的像空间辅助坐标系到地面坐标系的转换关系和步骤

2.1.2的像空间坐标系到像空间辅助坐标系的转换关系,构建像空间坐标系到地面坐标系的转换关系:;

3.根据权利要求1所述的一种真实水面场景光流数据集的制作方法,其特征在于,步骤

2.3中校正后图像的宽度 与高度 的表达式如下所示:;

其中,为图像的单像素所对应的地面空间分辨率, ,H为拍摄图像时的航高,s表示像素点的物理尺寸。

4.根据权利要求1所述的一种真实水面场景光流数据集的制作方法,其特征在于,步骤

3具体为:

步骤3.1:设置第一~三窗口,第一窗口的尺寸大于第二窗口的尺寸,第二窗口的尺寸大于第三窗口的尺寸;

步骤3.2:采用第一窗口,基于互相关匹配方法获得图像对间的初次的稀疏光流场Flow1;

步骤3.3:通过第一窗口内的邻域特征,采用插值函数,将稀疏光流场Flow1插值为密集光流场 ;

步骤3.4:基于密集光流场 ,采用图像特征扭曲映射方法将当前帧图像 映射到新的位置,得到中间图像img1;

步骤3.5:利用互相关匹配方法计算在第二窗口下当前帧图像 与中间图像img1之间的稀疏光流场Flow2,并对Flow2进行插值,获得与Flow2对应的密集光流场 ;

步骤3.6:基于密集光流场 ,采用图像特征扭曲映射方法将当前帧图像 映射到新的位置,得到中间图像img2;

步骤3.7:利用互相关匹配方法计算在第三窗口下当前帧图像 与中间图像img2之间的稀疏光流场Flow3;

步骤3.8:按照第三窗口的采样点节点,提取 和 的光流值 , ;然后通过如下公式计稀疏光流场 :

步骤3.9:采用高斯径向插值基函数对 进行插值填充。

5.根据权利要求1所述的一种真实水面场景光流数据集的制作方法,其特征在于,步骤

4具体为:

步骤4.1:设置最大光流阈值 ,并在光流场中剔除光流大于 的像素点:;

其中, 为光流场的均值, 为光流场的标准差,n为标准差的比例倍数;

步骤4.2:设置最小光流阈值 :;

其中,为经验比例因子;

步骤4.3:统计光流场中光流小于 的像素点的总个数,得到光流小于 的像素点的占比 ,当 超过预设的阈值 时,剔除光流场中光流小于 的像素点。

6.根据权利要求1所述的一种真实水面场景光流数据集的制作方法,其特征在于,该方法还包括对构建完成的光流数据集进行统计分析,具体为:计算最大位移值及最小位移值,并设置位移区间,统计不同位移区间的像素占比,如果所需要的位移区间的像素占比小于预设的阈值,则调整图像帧间的间隔帧数或放大光流场幅度。

7.一种计算机设备,包括存储器、处理器,以及存储在所述存储器中并能够在所述处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至6任意一项所述的一种真实水面场景光流数据集的制作方法的步骤。

8.一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任意一项所述的一种真实水面场景光流数据集的制作方法的步骤。