6ES5955-7NC126ES5955-7NC12
匹配区域太小会导致目标动态特性变差,过大又会导致计算量大幅度增加,具体选择需要权衡设备参数来决定。由于CCIR制式视频信号是隔行扫描,系统出于实时性考虑,数据以场为单位处理,导致图像比例为2:1状态。为了保持水平、垂直方向的动态特性*,图像匹配区域也按2:1比例选择。
在满足实时性要求的情况下,选择相对较大的匹配范围,可提高设备的动态特性,从表1实测数据可以看出,选择匹配区域100×50点、模板32×16点时,动态范围为69×35,时间消耗为13ms。光电探测设备系统目标动态特性要求处理区域不小于40×20点。可见以上选择可以很好地满足动态特性和实时性要求。
表1 匹配区域与*优化处理时间对比表
匹配区域 256×128 200×100 150×75 100×50 70×35
直接处理时间（ms） 320 177 88 30 13
优化处理时间（ms） 90 72 55 13 5
*数据测试平台为：PIII933CPU、256MB内存、Win2000操作系统
**数据是在加入算法优化、模板尺寸为32×16的情况下获取的。
3 数学模型优化方法
数学模型结合选择的模板和搜索区域大小,可以知道模板*匹配点计算公式如下：
由公式（7）可以看出,程序需要进行大量的循环计算,整体运算量仍然不小,需要进一步优化,减少处理时间。运用如下优化算法进一步减少实际运算量。
3.1 粗精匹配结合
观察实际模板匹配运算结果可以发现,匹配点附近的匹配误差迅速下降,有显区别于其它位置。针对这一特点,采用粗精匹配结合的算法迅速锁定匹配点大致区域,可大大降低整体匹配次数。
具体实现方法：先跳动着隔几个点进行一次粗匹配,大致框定匹配区域,然后在附近区域逐一检索获得*匹配点。运算量可减少到三分之一以下,且目标提取效果相当好。
3.2 限制zui大匹配误差
因为只需找到zui小匹配误差的位置,不必完整计算每一位置的匹配误差,而以已经计算zui小匹配误差作为zui大允许误差。若计算误差大于该zui大允许误差,就肯定不是*匹配点,可以提前结束计算,进入下一匹配位置的计算;如果匹配完成后仍小于zui大允许误差,就用当前误差替换zui大允许误差,并把该点作为潜在的匹配位置记录下来。
匹配点和非匹配点的误差常常相差2～3个数量级。经过这种处理后,匹配点后剩余的计算量可以大大降低。
3.3 乱序匹配
目标出现在匹配区域中的位置不确定。不固定顺序算法可以更快地检索到匹配区域,迅速降低zui大匹配误差,减少剩余非匹配点的计算一,降低整体运算量。
针对光电探测设备的实际工作情况,在跟踪状态下,目标位移角速度和角加速度有限,导致目标常处于匹配区域中心附近。选择由中心向周围辐射匹配的方式效果。
4 程序样本
以下程序样本综合使用了上面的优化算法,成功应用于红外热成像跟踪技术的原理样机,达到了预期效果。
该函数用于图像模板匹配运算,适用于256灰度值的黑白图像数据。
Deal_With:TemplateMatch(unsigned char* lpSource,LONGlWidth,LONG lHeight,unsigned char* lpTemplate,LONG lTemplateWidth,LONG lTemplateHeight,)
{
unsigned char* Source; //指向待处理图像的指针
unsigned char*Template; //指向模板图像的指针
int i,j,m,n; //循环变量
unsigned char lMaxWidth,lMaxHeigth,//匹配位置
unsigned long D; //相似误差
unsigned long MaxD; //zui大允许相似误差
//粗相关
MaxD=0x10000000; //约定zui大匹配误差
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;
}
}
}
//精相关
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*匹配点位置
lMaxHeightExact=j; //y方向*匹配点位置
}
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
