[发明专利]一种基于立体视觉的闪电三维定位方法

摘要

本发明提出了一种基于立体视觉的闪电三维定位方法，适用于闪电的空间重建和三维定位，涉及计算机视觉和航空航天等领域。该方法采用立体视觉技术对空间中的闪电进行三维定位，根据闪电的二维图像直观展示闪电的发展过程，以便于进一步探究和预警闪电活动。该方案包括：A、搭建双目立体视觉硬件系统，标定摄像机相关参数；B、采集闪电图像并进行预处理；C、分割提取闪电骨架线；D、匹配左右图像闪电序列点；E、利用双目立体视觉测量模型计算闪电的空间三维坐标。

主权项

1.一种基于立体视觉的闪电三维定位方法，其特征在于，包括以下步骤：A、搭建双目立体视觉硬件系统，标定摄像机相关参数；B、采集闪电图像并进行预处理；C、分割提取闪电骨架线；D、匹配左右图像闪电序列点；E、利用双目立体视觉测量模型计算闪电的空间三维坐标；步骤C中，所述分割提取闪电骨架线，具体包括：C1、利用阈值法或边缘检测分割方法二值化闪电图像；C2、采用两步迭代法细化二值化图像，得到只含一个像素点的闪电轮廓线；C3、提取细化后闪电轮廓的起始点和分支点；C4、分割闪电初始骨架线；步骤C2中，细化二值化图像的方法具体包括：扫描整幅二值化图像，定义待删除的像素为p1，p1周围的近邻像素位置关系为：以p1为中心，p2、p6、p8、p4分别位于p1的上、下、左、右位置，p9、p3、p7、p5分别位于p1的左上、右上、左下、右下位置；定义n(p1)和s(p1)两个参数，其中n(p1)表示与p1相邻的非零像素个数，s(p1)表示沿p2p3p4p5p6p7p8p9p2顺序由像素值0过渡到像素值1的总次数；对于某点p1＝1，如果同时满足下面四个条件，则将p1标记为“可删除”，将全部图像扫描一遍后再统一删除：条件1:2<＝n(p1)<＝6；条件2：s(p1)＝1；条件3：p2*p4*p6＝0；条件4：p4*p6*p8＝0；步骤C3中，所述提取细化后闪电轮廓的起始点和分支点，具体包括：闪电轮廓的起始点是闪电的端点，用TopPoint表示；闪电轮廓的分支点是闪电的分支处的结点，用BranchPoint表示：C31、遍历图像中的非零像素点p1；C32、计算以像素点p1为中心的3×3大小窗口的近邻像素非零个数pcount，以及在所述p1周围的近邻像素位置关系下，沿p9p2p3p4p5p6p7p8p9顺序由像素值1过渡到像素值1的总次数A；C33、根据pcount和A的关系判断该像素点的属性：当pcount‑A>＝3时，该点为闪电分支点BranchPoint；当pcount‑A＝1时，像素点p1为闪电起始点TopPoint；C34、当遍历完整幅图像后，结束搜索，完成闪电轮廓起始点和分支点的提取。