[发明专利]一种用于智能AR设备的图像处理方法

权利要求书

1.一种用于智能AR设备的图像处理方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

S1:实时采集环境图像，检测采集的环境图像的初始帧图像的AR交互区域作为目标区域，并提取目标区域的特征点；

S2:将当前帧图像之前的每张环境图像转换至包括色调的颜色空间，并提取色调图像，获取每张色调图像中的连通域，将每相邻两帧色调图像中的连通域基于色调进行匹配，每个连通域得到一个匹配链，根据匹配链的长度获取每个连通域的共现性，进而筛选出载体连通域；

S3:在每帧色调图像中，以载体连通域的中心点作为节点，构建拓扑结构，基于拓扑结构中相邻拓扑边缘之间的角度差将相邻帧的拓扑结构进行匹配，组成多个拓扑边缘对，根据每个拓扑结构的所有拓扑边缘对的方向变化获取AR设备的旋转方向；

S4:获取每个载体连通域的面积变化情况，根据每帧色调图像中的所有面积变化情况得到AR设备的前进方向；将所述旋转方向和所述前进方向组成AR设备的状态参数，根据状态参数获取所述目标区域在当前帧图像中的候选区域，将候选区域与所述目标区域进行特征点匹配，完成目标跟踪。

2.根据权利要求1所述的一种用于智能AR设备的图像处理方法，其特征在于，获取所述匹配链之前，还包括以下步骤：

构建每张色调图像中所有连通域的面积直方图，进而进行阈值分割得到面积阈值，将大于面积阈值的连通域保留，进行匹配链的获取。

3.根据权利要求2所述的一种用于智能AR设备的图像处理方法，其特征在于，步骤S2中的所述匹配链的获取过程包括：

S21:对于相邻两帧色调图像，以前面一帧色调图像中的所有连通域组成第一集合，后面一帧色调图像中的所有连通域组成第二集合，在第一集合和第二集合中分别选取一个连通域，根据对应的色调获取这两个连通域之间的边权值，基于边权值将第一集合中的连通域和第二集合中的连通域进行匹配，得到相互匹配的多个连通域对；

S22:获取每两帧相邻色调图像的连通域对，对于其中任一连通域，由所有色调图像中对应的连续相互匹配的所有连通域组成该连通域的匹配链。

4.根据权利要求3所述的一种用于智能AR设备的图像处理方法，其特征在于，步骤S21中所述得到相互匹配的多个连通域对之后还包括以下步骤：

对于相互匹配的连通域对，以前面一帧色调图像中的连通域中心点作为起点，以后面一帧色调图像中的连通域中心点作为终点，形成一个方向向量，获取所有方向向量的方向，以数量最多的同一方向作为标准方向，基于标准方向将非标准方向的方向向量进行修正，得到修正后的连通域对。

5.根据权利要求1所述的一种用于智能AR设备的图像处理方法，其特征在于，步骤S2中的所述载体连通域的筛选方法为：

获取每个连通域对应的匹配链的长度，以及所有匹配链中的最长值，以每个连通域的匹配链的长度与所述最长值的比值作为所述共现性，选取共现性大于共现阈值的连通域作为所述载体连通域。

6.根据权利要求1所述的一种用于智能AR设备的图像处理方法，其特征在于，步骤S3中的所述拓扑边缘对的获取步骤包括：

S31：获取每条拓扑边缘的角度，任意选取一个角度作为初始角度，从初始角度开始选取一个方向进行角度的记录，按序排列的所有角度组成拓扑结构的角度序列；

S32：获取相邻拓扑边缘之间的角度差，根据相邻帧的拓扑结构对应的角度差获取拓扑边缘之间的边权值，将相邻帧对应的拓扑结构的拓扑边缘进行匹配，组成所述拓扑边缘对。

7.根据权利要求1所述的一种用于智能AR设备的图像处理方法，其特征在于，步骤S3中的所述拓扑边缘的获取方法为：

获取拓扑结构的边界轮廓，以边界轮廓上的节点作为边界节点，每两个相邻的边界节点组成一条所述拓扑边缘。

8.根据权利要求1所述的一种用于智能AR设备的图像处理方法，其特征在于，步骤S3中的所述旋转方向的获取方法为：

获取每个拓扑边缘对中两条拓扑边缘的中心点连线，以相邻帧的拓扑结构中所有拓扑边缘对的中心点连线的矢量加和的结果作为所述旋转方向。