6ES5955-7NC126ES5955-7NC12

匹配區(qū)域太小會(huì)導(dǎo)致目標(biāo)動(dòng)態(tài)特性變差,過(guò)大又會(huì)導(dǎo)致計(jì)算量大幅度增加,具體選擇需要權(quán)衡設(shè)備參數(shù)來(lái)決定。由于CCIR制式視頻信號(hào)是隔行掃描,系統(tǒng)出于實(shí)時(shí)性考慮,數(shù)據(jù)以場(chǎng)為單位處理,導(dǎo)致圖像比例為2:1狀態(tài)。為了保持水平、垂直方向的動(dòng)態(tài)特性*,圖像匹配區(qū)域也按2:1比例選擇。

在滿足實(shí)時(shí)性要求的情況下,選擇相對(duì)較大的匹配范圍,可提高設(shè)備的動(dòng)態(tài)特性,從表1實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)可以看出,選擇匹配區(qū)域100×50點(diǎn)、模板32×16點(diǎn)時(shí),動(dòng)態(tài)范圍為69×35,時(shí)間消耗為13ms。光電探測(cè)設(shè)備系統(tǒng)目標(biāo)動(dòng)態(tài)特性要求處理區(qū)域不小于40×20點(diǎn)?？梢?jiàn)以上選擇可以很好地滿足動(dòng)態(tài)特性和實(shí)時(shí)性要求。

表1 匹配區(qū)域與*優(yōu)化處理時(shí)間對(duì)比表

匹配區(qū)域 256×128 200×100 150×75 100×50 70×35 
直接處理時(shí)間（ms） 320 177 88 30 13 
優(yōu)化處理時(shí)間（ms） 90 72 55 13 5 

*數(shù)據(jù)測(cè)試平臺(tái)為：PIII933CPU、256MB內(nèi)存、Win2000操作系統(tǒng)

**數(shù)據(jù)是在加入算法優(yōu)化、模板尺寸為32×16的情況下獲取的。

3 數(shù)學(xué)模型優(yōu)化方法

數(shù)學(xué)模型結(jié)合選擇的模板和搜索區(qū)域大小,可以知道模板*匹配點(diǎn)計(jì)算公式如下：

由公式（7）可以看出,程序需要進(jìn)行大量的循環(huán)計(jì)算,整體運(yùn)算量仍然不小,需要進(jìn)一步優(yōu)化,減少處理時(shí)間。運(yùn)用如下優(yōu)化算法進(jìn)一步減少實(shí)際運(yùn)算量。

3.1 粗精匹配結(jié)合

觀察實(shí)際模板匹配運(yùn)算結(jié)果可以發(fā)現(xiàn),匹配點(diǎn)附近的匹配誤差迅速下降,有顯區(qū)別于其它位置。針對(duì)這一特點(diǎn),采用粗精匹配結(jié)合的算法迅速鎖定匹配點(diǎn)大致區(qū)域,可大大降低整體匹配次數(shù)。

具體實(shí)現(xiàn)方法：先跳動(dòng)著隔幾個(gè)點(diǎn)進(jìn)行一次粗匹配,大致框定匹配區(qū)域,然后在附近區(qū)域逐一檢索獲得*匹配點(diǎn)。運(yùn)算量可減少到三分之一以下,且目標(biāo)提取效果相當(dāng)好。

3.2 限制zui大匹配誤差

因?yàn)橹恍枵业絲ui小匹配誤差的位置,不必完整計(jì)算每一位置的匹配誤差,而以已經(jīng)計(jì)算zui小匹配誤差作為zui大允許誤差。若計(jì)算誤差大于該zui大允許誤差,就肯定不是*匹配點(diǎn),可以提前結(jié)束計(jì)算,進(jìn)入下一匹配位置的計(jì)算;如果匹配完成后仍小于zui大允許誤差,就用當(dāng)前誤差替換zui大允許誤差,并把該點(diǎn)作為潛在的匹配位置記錄下來(lái)。

匹配點(diǎn)和非匹配點(diǎn)的誤差常常相差2～3個(gè)數(shù)量級(jí)。經(jīng)過(guò)這種處理后,匹配點(diǎn)后剩余的計(jì)算量可以大大降低。

3.3 亂序匹配

目標(biāo)出現(xiàn)在匹配區(qū)域中的位置不確定。不固定順序算法可以更快地檢索到匹配區(qū)域,迅速降低zui大匹配誤差,減少剩余非匹配點(diǎn)的計(jì)算一,降低整體運(yùn)算量。

針對(duì)光電探測(cè)設(shè)備的實(shí)際工作情況,在跟蹤狀態(tài)下,目標(biāo)位移角速度和角加速度有限,導(dǎo)致目標(biāo)常處于匹配區(qū)域中心附近。選擇由中心向周圍輻射匹配的方式效果。

4 程序樣本

以下程序樣本綜合使用了上面的優(yōu)化算法,成功應(yīng)用于紅外熱成像跟蹤技術(shù)的原理樣機(jī),達(dá)到了預(yù)期效果。

該函數(shù)用于圖像模板匹配運(yùn)算,適用于256灰度值的黑白圖像數(shù)據(jù)。

Deal_With:TemplateMatch(unsigned char* lpSource,LONGlWidth,LONG lHeight,unsigned char* lpTemplate,LONG lTemplateWidth,LONG lTemplateHeight,)

{

unsigned char* Source; //指向待處理圖像的指針

unsigned char*Template; //指向模板圖像的指針

int i,j,m,n; //循環(huán)變量

unsigned char lMaxWidth,lMaxHeigth,//匹配位置

unsigned long D; //相似誤差

unsigned long MaxD; //zui大允許相似誤差

//粗相關(guān)

MaxD=0x10000000; //約定zui大匹配誤差

for(j=0;j<lHeight-lTemplateHeight +1 ;j+=2){

for(i=0;i<lWidth-lTemplateWidth+1;i+=2){

D=0;

Source=(unsigned char *)lpSource+lWidth*j+i;

Template=(unsigned char *)lpTemplate;

for(n=0;n<lTemplateHeight && D<MinD;n++){

for(m=0;m<lTemplateWidth && D<MinD;m++)

D+=(*Source++-*Template++)*(*Source++-*Template++);

Source+=lWidth-lTemplateWidth;

}

if(D<MaxD){

MaxD=D;

lMaxWidth=i;

lMaxHeight=j;

}

}

}

//精相關(guān)

lMaxWidthExact=lMaxWidth;

lMaxHeightExact=lMaxHeight;

for(j=lMaxHeight-2;j<=lMaxHeight+2;j++){

for(i=lMaxWidth-2;i<=lMaxWidth+2;i++){

D=0;

Source=(unsigned char *)lpSource+lWidth*j+i;

Template=(unsigned char *)lpTemplate;

for(n=0;n<lTemplateHeight && D<MinD;n++){

for(m=0;m<lTemplateWidth && D<MinD;m++)

D+=(*Source++-*Template++)*(*Source++-*Template++);

Source+=lWidth-lTemplateWidth;

}

if(D<MaxD){

MaxD=D;

lMaxWidthExact=i; //x方向*匹配點(diǎn)位置

lMaxHeightExact=j; //y方向*匹配點(diǎn)位置

}

Siemens 6AV3688-3CD13-0?AX0 PP17-I 6AV3 688-3CD13-0AX0

Junkers 8 748 300 281 0 Grundmodul 87483002810 Neu OVP

Landis & Staefa SQX31.00 Slenantrieb Neu OVP SQX 31

Wolf Heizkreispumpe TGB-40/60 Artnr. 8602521 Neu OVP

Centra MCR 52-12Z Honeywell MCR 52 - 12 Z

Centra MCR 32 Honeywell MCR32

Landis & Gyr RVP41.180 RVP 41.180

SIEMENS 6ES7158-3AD01-0?XA0 // 6ES7 158-3AD01-0XA0

Honeywell Centra ZG252 /// ZG 252 Heizungsregelun?g

Honeywell Centra ZG252 /// ZG 252 Heizungsregelun?g

Siemens S5 6ES5 921-3WB11 Simatic 6ES5921-3WB11

Heizungsregler Siemens RVP 300 RVP300

Heizungsregler Siemens RVP 340 RVP340

Heizungsregler Siemens RVP 300 RVP300

Siemens RVL 471 Heizungsregler RVL471

Vaillant 360 f CalorMATIC 360f für Osteuropa

Junkers Heizungsregler TA 21E/A TA 21 E/A

Honeywell Centra ZG252 E /// ZG 252E // ZG 252 E Heiz

Landis & Gyr RVP21.6 RVP 21.6

Siemens RVD115 Heizungsregler RVD 115

Centra MCR 52-10 Honeywell MCR 52 - 10

Centra MCR 32 Honeywell MCR32

Landis & Gyr RVP41.100 RVP 41.100

Landis & Gyr RVP45.500 Heizungsregler RVP 45.500

Landis & Gyr RVP21.82 RVP 21.82

Hydrotherm 170562 Eurotron HRA 7655

Junkers Heizungsregler TA 21E TA 21 E

Siemens RVD230 Heizungsregler RVD 230

SIEMENS RVL480 Heizungsregler RVL 480

Siemens 6GK1503-2CA00 // 6GK1 503-2CA00

Centra VMM30 Honeywell VMM 30 Mischer Motor

SIEMENS 6ES7 151-3BA23-0AB0 simatic 6ES7151-3BA23-0?AB0

Siemens 6ES7 332-5HB01-0AB0 // 6ES7332-5HB01-0?AB0

Kieback & Peter DDC -Zentrale DDC10 KRD-DDC DDC 10

Junkers 87483004830 Leiterplatte 8 748 300 483 0

Vaillant 06-5129 W?rmetauscher 065129

Vaillant 06-1835 W?rmetauscher 061835

Centra VMM30 Honeywell VMM 30 Mischer Motor

Junkers Heizungsregler TA 213E TA 213 E 77190007

Siemens 6ES7 332-5HB01-0AB0 // 6ES7332-5HB01-0?AB0

Junkers 87483002810 Leiterplatte 8 748 300 281 0

Junkers 87483002830 Leiterplatte 8 748 300 283 0

Siemens 6GK1143-0AA01 CP 143 6GK1 143-0AA01

Vaillant 06-1835 W?rmetauscher 061835

Vaillant 06-1835 W?rmetauscher 061835

Honeywell Centra ZG252 E /// ZG 252E // ZG 252 E Heiz

Vaillant VRT-PF 300905 VRT - PF Funkregler VRT-PFS

Vaillant Raumtemperaturr?egler calorMATIC 340F // 340

Siemens 6FX1112-1AB01 // 6FX1 112-1AB01

Siemens 6ES7 322-1FH00-0AA0 simatic 6ES7322-1FH00-0?AA0

Vaillant VRT-PF 300905 VRT - PF Funkregler VRT-PFS

Heizungsregler Delt2 // Delta 2

Junkers 87172043263 Bosch 8 717 204 263 Pumpe Neu

Centra MCR 36 Honeywell MCR36

Landis & Staefa RVA53.140/100 RVA 53.140/100

Junkers W?rmeübertr?ger 18 kw für ZSN/ZWN 18-7 AE/AME.

Unical Regelung WNH2B

Siemens SIMATIC S5 6ES5530-3LA12 // 6ES5 530-3LA12

SIEMENS 6ES7 151-3BA23-0AB0 simatic 6ES7151-3BA23-0?AB0

Siemens Landis & Staefa RVA 53.140/380 RVA 53.140 /380

Junkers 8715406046 W?rmetauscher 8 715 406 046

Vaillant 06-5130 W?rmetauscher 065130

Siemens SQS35 Slantrieb SQS 35

Landis & Gyr RVP45.500 Heizungsregler RVP 45.500

Junkers Heizungsregler TA 21E TA 21 E

Siemens S5 6ES5 454-4UA11 // 6ES5454-4UA11

Siemens SIMATIC S5 6ES5530-3LA12 // 6ES5 530-3LA12

Siemens 6GK5005-0GA00-1?AB2 // 6GK5 005-0GA00-1AB2

Landis & Gyr RVP 54.100/109 RVP 54.100 /109

Siemens SQS35.50 Slantrieb SQS 35.50

SIEMENS 6ES7 405-0RA01-0AA0 simatic 6ES7405-0RA01-0?AA0

Siemens SQS65 Slantrieb SQS 65

Landis & Gyr RVP 97 Heizungsregler RVP97

Junkers Witterungsgefüh?rte Heizungsregelun?g TA 120E 7 7

Siemens SQS65 Slantrieb SQS 65

Siemens 6DS1602-8BA // 6DS1 602-8BA

Siemens 6DS1602-8BA // 6DS1 602-8BA

Landis & Gyr RVP54.130 Heizungsregler RVP 54.130/100

Wolf Bedienmodul 2745261

Siemens 6ES5 437-8EA12 SIMATIC 6ES5437-8EA12

Siemens S5 6ES5 415-7AB21 Simatic 6ES5415-7AB21

Vaillant 06-1849 W?rmetauscher 061849

Junkers Bosch Gasarmatur 8 717 001 330-0 PG58 Neu OVP

SIEMENS S5 6ES5 523-3UA11 E-Stand 05 6ES5523-3UA11

Vaillant VRC -SET CF VRC VC

Vaillant 05-3563 Gasarmatur 053563

Siemens 6ES7 332-7ND00-0AB0 simatic 6es7332-7ND00-0?AB0

Siemens 6SE3290-0XX87-8?BF0 OPM2 6SE3 290-0XX87-8BF0

Landis & Gyr RVP31.7 RVP 31.7

SIEMENS 6ES7 441-2AA01-0AE0 simatic 6ES7441-2AA01-0?AE0

Landis & Gyr RVP 40.2 Heizungsregler RVP40.2

Landis & Gyr RVP21.1 RVP 21.1

Landis & Gyr RVP45.500 Heizungsregler RVP 45.500/100

Landis & Gyr RVP21.1 RVP 21.1

Landis & Gyr RVP45.500 Heizungsregler RVP 45.500

Junkers 87154062000 W?rmetauscher 8 715 406 200 0

Siemens RVD110 Heizungsregler RVD 110

Landis & Gyr RVP 40.2 Heizungsregler RVP40.2

Landis & Gyr RVP45.500 Heizungsregler RVP 45.500

Rapido Reglung EB-WSP 4V EB WSP

Landis & Gyr RVP 97 Heizungsregler RVP97

Vaillant VRC-UBW Compaktregler VRC UBW 252988

Vaillant 161070 Pumpe 16-1070

Siemens 6DS1602-8BA E-Stand:05 6DS1 602-8BA

Centra VMM30 Honeywell VMM 30 Mischer Motor

Siemens 6GK1502-2CB10 // 6GK1 502-2CB10

Landis & Gyr RVP45.500 Heizungsregler RVP 45.500/109

Siemens Simatic Siwarex 7MH4405-1AA00 Wiegeprozessor

SIEMENS 6ES7 153-1AA03-0XB0 simatic 6ES7153-1AA03-0?XB0

Siemens VVG 41.25-10 Dreiwegeventil VVG41.25-10

Landis & Gyr RVP31.31 RVP 31.31

Siemens 6DS1605-8AA // 6DS1 605-8AA

Junkers 87172043340 Bosch 8 717 204 334 0 Gebl?se

Vaillant VRT370 calorMATIC 370 VRT 370

Siemens 6DS1605-8AA // 6DS1 605-8AA

Vaillant Ladepumpe 0020038578

Junkers Raumtemperaturr?egler TR 10 - 3F Herst-Nr.771900?

Vaillant VRT240f VRT240f VRT 240 f

SIEMENS SITOP PSU300M 6EP1436-3BA10