詹家鳍语 梁晨辉 黄凯鑫

【摘 要】数码拍摄设备有时被限制在低分辨率下以单色成像，希望实现在此条件下对视野区域低速运动方向的判断。构建两条思路：一，各个像素点的灰度随时间变化情况之间进行横向比较；二，每相邻帧图像之间进行纵向比较。

【关键词】单色成像；灰度对比；分布匹配

一、背景介绍

数码摄像技术被广泛使用于多种场合中。有时由于客观条件的限制，拍摄设备只能在较低的分辨率下单色成像（通常是黑色）。假设成像的分辨率为32×64，成像方式是将整个矩形视野划分成32×64个相同大小的矩形格子，图像中每个像素的取值为对应格子的亮度平均值。每间隔一段时间拍摄一帧图像，拍摄的画面体现为图像的序列。如果视野区域向某个方向缓慢移动，拍摄的画面实时地传输进电脑，有时需要在尽量短的时间内判断视野的移动方向。

二、思路构建

提出两种不同方向的思路：

思路一：各个像素点的灰度随时间变化情况之间进行横向比较

假设获取了n个连续帧的图像，那么对于视野中包含的32×64=2048个像素点来说都分别有一个长度为n的“灰度序列”（序列中的数都是0～255之间的整数），每个序列描述的是对应像素点在n个帧的时间中离散的灰度变化。

考虑到要“使用尽量少的时间”，模型求解时优先考虑只使用两帧图像来判断方向的情况，如果不可以保证精确度，则逐渐增加n的取值。

思路二：每相邻帧图像之间进行纵向比较

如果视野区域向一个方向移动，那么初始帧下图像某一部分像素点的灰度分布会与之后每一帧图像中沿着视野运动方向的那一部分的像素点的灰度分布相似（因为同一物体在时间上先后经过这些像素点）。……