摆块运动曲线拟合方法、装置、设备与可读存储介质

1.本发明涉及图像处理技术领域，尤其涉及摆块运动曲线拟合方法、装置、设备与可读存储介质。


背景技术：

2.在离心摆式减振器的动态特性的研究过程中，尤其是建立数学模型进行正向分析的过程，需要获得摆块的真实运动来补偿校对模型对于离心摆式减振器的运动的拟合性能。通常的方法是安装角度传感器来测量摆块的运动生成摆块的运动曲线，一方面，传感器的安装会对摆块运动过程起到一定的影响，从而使得生成的运动曲线与实际运动过程不符，另一方面，摆块的运动并非是单一的绕离心摆式减振器转子中心轴线的旋转运动，其自身还存在一定的自转，因此，仅由角度传感器难以获得较为准确的运动曲线。因此，如何提高摆块运动曲线拟合的准确率，是急需解决的问题。


技术实现要素：

3.本发明的主要目的在于提出一种摆块运动曲线拟合方法、装置、设备与可读存储介质，旨在解决如何提高摆块运动曲线拟合的准确率的问题。
4.为实现上述目的，本发明提供一种摆块运动曲线拟合方法，所述摆块运动曲线拟合方法包括如下步骤：
5.获取摆块运动影像，对所述摆块运动影像中的标志物进行特征点检测，得到特征点描述子集合，并根据所述特征点描述子集合进行像素点匹配，以确定匹配像素点集合；
6.根据所述匹配像素点集合计算得到所述摆块的旋转运动中心坐标和旋转角度，并根据所述旋转运动中心坐标和所述旋转角度，拟合得到所述摆块的运动曲线。
7.优选地，对所述摆块运动影像中的标志物进行特征点检测，得到特征点描述子集合的步骤包括：
8.获取所述摆块运动影像的帧数，并根据所述帧数和所述摆块运动影像得到摆块运动图像集合；
9.获取所述摆块运动图像集合中的每个摆块运动图像中的标志物的位置信息，并基于所述标志物的位置信息确定识别区域；
10.获取所述摆块运动图像集合中相邻两帧摆块运动图像，并对所述相邻两帧摆块运动图像中的所述识别区域中的所述标志物进行特征点检测，得到特征点描述子集合。
11.优选地，根据所述特征点描述子集合进行像素点匹配，以确定匹配像素点集合的步骤包括：
12.将所述特征点描述子集合中分别代表相邻两帧摆块运动图像的特征点描述子进行对比，以确定所述特征点描述子的相似程度；
13.根据所述相似程度进行像素点匹配，以确定所述特征点描述子集合在所述相邻两帧摆块运动图像对应的匹配像素点集合。
14.优选地，根据所述匹配像素点集合计算得到所述摆块的旋转运动中心坐标和旋转角度的步骤包括：
15.根据所述匹配像素点集合确定齐次坐标，并根据所述匹配像素点集合和所述齐次坐标，构建目标变换矩阵；
16.根据所述匹配像素点集合和所述目标变换矩阵计算得到所述摆块的旋转运动中心坐标和旋转角度。
17.优选地，根据所述匹配像素点集合和所述齐次坐标，构建目标变换矩阵的步骤包括：
18.根据所述匹配像素点集合确定相邻两帧摆块运动图像的变换过程，根据所述变换过程和所述齐次坐标，构建所述变换过程对应的变换矩阵集合；
19.根据所述变换过程，将变换矩阵集合中的每个变换矩阵依次左乘，得到目标变换矩阵。
20.优选地，根据所述匹配像素点集合和所述目标变换矩阵计算得到所述摆块的旋转运动中心坐标和旋转角度的步骤包括：
21.根据所述匹配像素点集合确定相邻两帧摆块运动图像的匹配像素点矩阵集合，并根据匹配像素点矩阵集合和所述目标变换矩阵，结合拉格朗日乘数法，计算得到所述摆块的旋转运动中心坐标和旋转角度。
22.优选地，根据所述旋转运动中心坐标和所述旋转角度，拟合得到所述摆块的运动曲线的步骤包括：
23.根据所述摆块运动影像中相邻两帧摆块运动图像对应的所述旋转运动中心坐标和所述旋转角度，确定所述相邻两帧摆块运动图像对应的运动曲线；
24.将所有所述相邻两帧摆块运动图像对应的运动曲线进行拼接，以拟合得到所述摆块的运动曲线。
25.此外，为实现上述目的，本发明还提供一种摆块运动曲线拟合装置，所述摆块运动曲线拟合装置包括：
26.确定模块，用于获取摆块运动影像，对所述摆块运动影像中的标志物进行特征点检测，得到特征点描述子集合，并根据所述特征点描述子集合进行像素点匹配，以确定匹配像素点集合；
27.计算模块，用于根据所述匹配像素点集合计算得到所述摆块的旋转运动中心坐标和旋转角度，并根据所述旋转运动中心坐标和所述旋转角度，拟合得到所述摆块的运动曲线。
28.优选地，所述确定模块还用于：
29.获取所述摆块运动影像的帧数，并根据所述帧数和所述摆块运动影像得到摆块运动图像集合；
30.获取所述摆块运动图像集合中的每个摆块运动图像中的标志物的位置信息，并基于所述标志物的位置信息确定识别区域；
31.获取所述摆块运动图像集合中相邻两帧摆块运动图像，并对所述相邻两帧摆块运动图像中的所述识别区域中的所述标志物进行特征点检测，得到特征点描述子集合。
32.优选地，所述确定模块还用于：
33.将所述特征点描述子集合中分别代表相邻两帧摆块运动图像的特征点描述子进行对比，以确定所述特征点描述子的相似程度；
34.根据所述相似程度进行像素点匹配，以确定所述特征点描述子集合在所述相邻两帧摆块运动图像对应的匹配像素点集合。
35.优选地，所述计算模块还用于：
36.根据所述匹配像素点集合确定齐次坐标，并根据所述匹配像素点集合和所述齐次坐标，构建目标变换矩阵；
37.根据所述匹配像素点集合和所述目标变换矩阵计算得到所述摆块的旋转运动中心坐标和旋转角度。
38.优选地，所述计算模块还用于：
39.根据所述匹配像素点集合确定相邻两帧摆块运动图像的变换过程，根据所述变换过程和所述齐次坐标，构建所述变换过程对应的变换矩阵集合；
40.根据所述变换过程，将变换矩阵集合中的每个变换矩阵依次左乘，得到目标变换矩阵。
41.优选地，所述计算模块还用于：
42.根据所述匹配像素点集合确定相邻两帧摆块运动图像的匹配像素点矩阵集合，并根据匹配像素点矩阵集合和所述目标变换矩阵，结合拉格朗日乘数法，计算得到所述摆块的旋转运动中心坐标和旋转角度。
43.优选地，所述计算模块还用于：
44.根据所述摆块运动影像中相邻两帧摆块运动图像对应的所述旋转运动中心坐标和所述旋转角度，确定所述相邻两帧摆块运动图像对应的运动曲线；
45.将所有所述相邻两帧摆块运动图像对应的运动曲线进行拼接，以拟合得到所述摆块的运动曲线。
46.此外，为实现上述目的，本发明还提供一种摆块运动曲线拟合设备，所述摆块运动曲线拟合设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的摆块运动曲线拟合程序，所述摆块运动曲线拟合程序被所述处理器执行时实现如上所述的摆块运动曲线拟合方法的步骤。
47.此外，为实现上述目的，本发明还提供一种可读存储介质，所述可读存储介质为计算机可读存储介质，所述可读存储介质上存储有摆块运动曲线拟合程序，所述摆块运动曲线拟合程序被处理器执行时实现如上所述的摆块运动曲线拟合方法的步骤。
48.本发明提出的摆块运动曲线拟合方法，获取摆块运动影像，对摆块运动影像中的标志物进行特征点检测，得到特征点描述子集合，并根据特征点描述子集合进行像素点匹配，以确定匹配像素点集合；根据匹配像素点集合计算得到摆块的旋转运动中心坐标和旋转角度，并根据旋转运动中心坐标和旋转角度，拟合得到摆块的运动曲线。本发明通过确定摆块运动影像中的标志物的特征点描述子集合，并根据特征点描述子集合确定匹配像素点集合，并根据转轴坐标和匹配像素点集合计算得到摆块的旋转运动中心坐标和旋转角度，进而拟合得到摆块的运动曲线，提高了摆块运动曲线拟合的准确率。
附图说明
49.图1是本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的设备结构示意图；
50.图2为本发明摆块运动曲线拟合方法第一实施例的流程示意图。
51.本发明目的的实现、功能特点及优点将集合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
52.应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
53.如图1所示，图1是本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的设备结构示意图。
54.本发明实施例设备可以是pc机或服务器设备。
55.如图1所示，该设备可以包括：处理器1001，例如cpu，网络接口1004，用户接口1003，存储器1005，通信总线1002。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏(display)、输入单元比如键盘(keyboard)，可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如wi-fi接口)。存储器1005可以是高速ram存储器，也可以是稳定的存储器(non-volatile memory)，例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。
56.本领域技术人员可以理解，图1中示出的设备结构并不构成对设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
57.如图1所示，作为一种计算机存储介质的存储器1005中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及摆块运动曲线拟合程序。
58.其中，操作系统是管理和控制便携摆块运动曲线拟合设备与软件资源的程序，支持网络通信模块、用户接口模块、摆块运动曲线拟合程序以及其他程序或软件的运行；网络通信模块用于管理和控制网络接口1002；用户接口模块用于管理和控制用户接口1003。
59.在图1所示的摆块运动曲线拟合设备中，所述摆块运动曲线拟合设备通过处理器1001调用存储器1005中存储的摆块运动曲线拟合程序，并执行下述摆块运动曲线拟合方法各个实施例中的操作。
60.基于上述硬件结构，提出本发明摆块运动曲线拟合方法实施例。
61.参照图2，图2为本发明摆块运动曲线拟合方法第一实施例的流程示意图，所述方法包括：
62.步骤s10，获取摆块运动影像，对所述摆块运动影像中的标志物进行特征点检测，得到特征点描述子集合，并根据所述特征点描述子集合进行像素点匹配，以确定匹配像素点集合；
63.步骤s20，根据所述匹配像素点集合计算得到所述摆块的旋转运动中心坐标和旋转角度，并根据所述旋转运动中心坐标和所述旋转角度，拟合得到所述摆块的运动曲线。
64.本实施例摆块运动曲线拟合方法运用于摆块运动曲线拟合设备中，摆块运动曲线拟合设备可以是终端或者pc设备，摆块运动曲线拟合设备中包括但不限于高帧率的高速摄影机，用于拍摄离心摆式减振器中的摆块的运动影像，为描述方便，以摆块运动曲线拟合设备为例进行描述；摆块运动曲线拟合设备获取离心摆式减振器中的摆块运动影像，获取摆块运动影像的帧数，并根据帧数和摆块运动影像得到摆块运动图像集合；摆块运动曲线拟
合设备获取摆块运动图像集合中的每个摆块运动图像中的标志物的位置信息，并基于标志物的位置信息确定识别区域，获取摆块运动图像集合中相邻两帧摆块运动图像，并对相邻两帧摆块运动图像中的识别区域中的标志物进行特征点检测，得到特征点描述子集合；摆块运动曲线拟合设备将特征点描述子集合中分别代表相邻两帧摆块运动图像的特征点描述子进行对比，以确定特征点描述子的相似程度，根据相似程度进行像素点匹配，以确定特征点描述子集合在相邻两帧摆块运动图像对应的匹配像素点集合；摆块运动曲线拟合设备根据匹配像素点集合确定齐次坐标，并根据匹配像素点集合和齐次坐标，构建目标变换矩阵，根据匹配像素点集合和目标变换矩阵计算得到摆块的旋转运动中心坐标和旋转角度，根据旋转运动中心坐标和旋转角度，拟合得到摆块的运动曲线。需要说明的是，离心摆式减振器(centrifugal pendulum vibration absorber，简称cpva)可以用于吸收发动机变速运动时带来的扭振，同时可以用于是发动机输出端与变速器输入端之间传递扭矩。
65.本实施例的摆块运动曲线拟合方法，获取摆块运动影像，对摆块运动影像中的标志物进行特征点检测，得到特征点描述子集合，并根据特征点描述子集合进行像素点匹配，以确定匹配像素点集合；根据匹配像素点集合计算得到摆块的旋转运动中心坐标和旋转角度，并根据旋转运动中心坐标和旋转角度，拟合得到摆块的运动曲线。本发明通过确定摆块运动影像中的标志物的特征点描述子集合，并根据特征点描述子集合确定匹配像素点集合，并根据转轴坐标和匹配像素点集合计算得到摆块的旋转运动中心坐标和旋转角度，进而拟合得到摆块的运动曲线，提高了摆块运动曲线拟合的准确率。
66.以下将对各个步骤进行详细说明：
67.步骤s10，获取摆块运动影像，对所述摆块运动影像中的标志物进行特征点检测，得到特征点描述子集合，并根据所述特征点描述子集合进行像素点匹配，以确定匹配像素点集合；
68.在本实施例中，摆块运动曲线拟合设备通过高帧率的高速摄影机拍摄离心摆式减振器中的摆块运动影像，获取摆块运动影像，对摆块运动影像中的标志物进行特征点检测，得到特征点描述子集合，并根据特征点描述子集合进行像素点匹配，以确定匹配像素点集合，可以理解的是，相关研究人员在进行研究之前，在离心摆式减振器的摆块上贴上标志物，对于标志物的基本要求是背景色和标志物的颜色尽可能差异大，且标志物的角点尽可能多且尽可能分散，可以选择实心五角星等，便于摆块运动曲线拟合设备对摆块运动影像中的标志物进行特征点检测。
69.具体地，对所述摆块运动影像中的标志物进行特征点检测，得到特征点描述子集合的步骤包括：
70.步骤a，获取所述摆块运动影像的帧数，并根据所述帧数和所述摆块运动影像得到摆块运动图像集合；
71.在该步骤中，摆块运动曲线拟合设备获取离心摆式减振器中的摆块运动影像后，获取摆块运动影像的帧数，根据摆块运动影像的帧数对摆块运动影像进行拆分，得到摆块运动图像集合，可以理解的是，摆块运动影像是一段摆块运动过程的视频，视频是由一帧一帧的图像构成的，因此每两帧摆块运动图像之间都是存在关联关系的。
72.步骤b，获取所述摆块运动图像集合中的每个摆块运动图像中的标志物的位置信息，并基于所述标志物的位置信息确定识别区域；
73.在该步骤中，摆块运动曲线拟合设备获取摆块运动图像集合中的每个摆块运动图像中的标志物的位置信息，并基于标志物的位置信息确定识别区域；如：摆块运动曲线拟合设备对摆块运动图像集合中的每个摆块运动图像进行扫描，并根据预设的标志物，确定每个摆块运动图像中的标志物的位置信息，并根据预设识别区域面积大小，结合标志物的位置信息确定识别区域；通过确定识别区域，使得摆块运动曲线拟合设备能针对性地对识别区域中的标志物进行识别，减低计算资源损耗。需要说明的是，识别区域内要求完整地包含标志物，且标志物尽量处于识别区域的中心位置。
74.步骤c，获取所述摆块运动图像集合中相邻两帧摆块运动图像，并对所述相邻两帧摆块运动图像中的所述识别区域中的所述标志物进行特征点检测，得到特征点描述子集合。
75.在该步骤中，摆块运动曲线拟合设备获取摆块运动图像集合中相邻两帧摆块运动图像，并对相邻两帧摆块运动图像中的识别区域中的标志物进行特征点检测，得到特征点描述子集合；在一实施例中，假设摆块运动图像集合中包含800张摆块运动图像，摆块运动曲线拟合设备根据摆块运动影像的时间顺序，对摆块运动图像集合中的相邻两帧摆块运动图像中的识别区域中的标志物进行特征点检测，即先对第一帧和第二帧摆块运动图像中的识别区域中的标志物进行特征点检测，得到第一帧和第二帧摆块运动图像的标志物对应的特征点描述子集合，再对第二帧和第三帧摆块运动图像中的识别区域中的标志物进行特征点检测，得到第二帧和第三帧摆块运动图像的标志物对应的特征点描述子集合，依次类推，直到得到第799帧和第800帧的摆块运动图像的标志物对应的特征点描述子集合。需要说明的是，由于标志物会跟随摆块做旋转运动，因此通过具有良好的旋转不变性的orb描述子对相邻两帧摆块运动图像中的识别区域中的标志物进行特征点检测。
76.具体地，根据所述特征点描述子集合进行像素点匹配，以确定匹配像素点集合的步骤包括：
77.步骤d，将所述特征点描述子集合中分别代表相邻两帧摆块运动图像的特征点描述子进行对比，以确定所述特征点描述子的相似程度；
78.在该步骤中，摆块运动曲线拟合设备将特征点描述子集合中分别代表相邻两帧摆块运动图像的特征点描述子进行对比，以确定特征点描述子的相似程度，如：摆块运动曲线拟合设备将特征描述子集合中的第一帧摆块运动图像对应的特征点描述子与第二帧摆块运动图像对应的特征点描述子记性对比，例如标志物为五角星，则每个摆块运动图像对应的包括五个特征点描述子，摆块运动曲线拟合设备分别计算第一帧摆块运动图像的第一个特征点描述子与第二帧摆块运动图像的五个特征点描述子的hamming距离(汉明距离)，根据hamming距离确定相似程度，再分别计算第一帧摆块运动图像的第二个特征点描述子与第二帧摆块运动图像的五个特征点描述子的hamming距离，根据hamming距离确定相似程度，依次类推，得到第一帧摆块运动图像的每个特征点描述子与第二帧摆块运动图像的每个特征点描述子的相似程度。
79.步骤e，根据所述相似程度进行像素点匹配，以确定所述特征点描述子集合在所述相邻两帧摆块运动图像对应的匹配像素点集合。
80.在该步骤中，摆块运动曲线拟合设备根据相似程度进行像素点匹配，以确定特征点描述子集合在相邻两帧摆块运动图像对应的匹配像素点集合；如：摆块运动曲线拟合设
备确定第一帧和第二帧摆块运动图像对应的特征点描述子的相似程度后，通过bf匹配算法(暴力匹配算法)根据特征点描述子的相似程度进行像素点匹配，即第一帧摆块运动图像的特征点描述子对应的像素点与第二帧摆块运动图像中相似程度最高的特征点描述子对应的像素点为同一个像素点，由此便可得每个特征点描述子对应的像素点分别在第一帧和第二帧摆块运动图像上的坐标值，即得到匹配像素点集合。
81.步骤s20，根据所述匹配像素点集合计算得到所述摆块的旋转运动中心坐标和旋转角度，并根据所述旋转运动中心坐标和所述旋转角度，拟合得到所述摆块的运动曲线。
82.在本实施例中，摆块运动曲线拟合设备根据相邻两帧摆块运动图像的匹配像素点集合，计算得到相邻两帧摆块运动图像的摆块的旋转运动中心坐标和旋转角度，并根据相邻两帧摆块运动图像对应的旋转运动中心坐标和旋转角度，确定相邻两帧摆块运动图像对应的运动曲线，再将所有相邻两帧摆块运动图像对应的运动曲线进行拼接，以拟合得到摆块的运动曲线。
83.具体地，根据所述匹配像素点集合计算得到所述摆块的旋转运动中心坐标和旋转角度的步骤包括：
84.步骤f，根据所述匹配像素点集合确定齐次坐标，并根据所述匹配像素点集合和所述齐次坐标，构建目标变换矩阵；
85.在该步骤中，摆块运动曲线拟合设备根据相邻两帧摆块运动图像中的第一帧摆块运动图像的匹配像素点集合，确定第一帧摆块运动图像的匹配像素点集合对应的第一齐次坐标，根据相邻两帧摆块运动图像中的第二帧摆块运动图像的匹配像素点集合，确定第二帧摆块运动图像的匹配像素点集合对应的第二齐次坐标，并根据匹配像素点集合、第一齐次坐标和第二齐次坐标，构建目标变换矩阵。需要说明的是，齐次坐标在计算机图形学中是非常有用的基本概念，通过增加一个额外的维度后，可以用来对几何体进行缩放、旋转、平移、透视投影的矩阵变换。
86.进一步地，步骤f包括：
87.步骤f1，根据所述匹配像素点集合确定相邻两帧摆块运动图像的变换过程，根据所述变换过程和所述齐次坐标，构建所述变换过程对应的变换矩阵集合；
88.在该步骤中，摆块运动曲线拟合设备设定离心摆式减振器的摆块的转轴投影坐标，并根据匹配像素点集合和转轴投影坐标确定相邻两帧摆块运动图像的变换过程，根据变换过程和相邻两帧摆块运动图像中的每帧摆块运动图像对应的齐次坐标，构建相邻两帧摆块运动图像的变换过程对应的变换矩阵集合。如：设离心摆式减振器的摆块的转轴投影坐标为图像中的(a,b)点，设x为第一帧摆块运动图像对应的所有匹配像素点(x,y)
t
的集合，x’为第二帧图像中运动区域内的所有匹配像素点(x’，y’)
t
的集合，匹配像素点指的是同一物体上的同一点在相邻两帧摆块运动图像上的像素点，x的齐次坐标为(x，y，1)
t
，x’的齐次坐标为(x’，y’，1)
t
。相邻两帧摆块运动图像的变换过程可以分为以下三步基础变换，第一步为第一帧摆块运动图像向(-a,-b)
t
平移；第二步为摆块运动图像以坐标原点为旋转中心做角度为θ的转动(顺时针为正方向)；第三步为摆块运动图像向(a,b)
t
平移，得到第二帧摆块运动图像；三步基础变换对应的齐次坐标下的变换矩阵依次为：
[0089][0090][0091][0092]
根据三步基础变换对应的齐次坐标下的变换矩阵，得到变换过程对应的变换矩阵集合。
[0093]
步骤f2，根据所述变换过程，将变换矩阵集合中的每个变换矩阵依次左乘，得到目标变换矩阵。
[0094]
在该步骤中，摆块运动曲线拟合设备根据相邻两帧摆块运动图像的变换过程，将变换矩阵集合中的每个变换矩阵按照变换书顺序依次左乘，得到目标变换矩阵；如：相邻两帧摆块运动图像的变换过程可以分为以下三步基础变换，第一步为第一帧摆块运动图像向(-a,-b)
t
平移；第二步为摆块运动图像以坐标原点为旋转中心做角度为θ的转动(顺时针为正方向)；第三步为摆块运动图像向(a,b)
t
平移，得到第二帧摆块运动图像；摆块运动曲线拟合设备根据三步基础变换的变换顺序，将第一步对应的变换矩阵左乘第二步对应的变换矩阵再左乘第三步对应的变换矩阵，最终得到相邻两帧摆块运动图像的变换过程对应的目标变换矩阵：
[0095][0096]
步骤g，根据所述匹配像素点集合和所述目标变换矩阵计算得到所述摆块的旋转运动中心坐标和旋转角度。
[0097]
在该步骤中，摆块运动曲线拟合设备根据相邻两帧摆块运动图像的匹配像素点集合和目标变换矩阵。构成第一等式，再通过使用拉格朗日法引进辅助方程对第一等式进行优化求解，计算得到摆块的旋转运动中心坐标和旋转角度。
[0098]
具体地，步骤g包括：
[0099]
步骤g1，根据所述匹配像素点集合确定相邻两帧摆块运动图像的匹配像素点矩阵集合，并根据匹配像素点矩阵集合和所述目标变换矩阵，结合拉格朗日乘数法，计算得到所述摆块的旋转运动中心坐标和旋转角度。
[0100]
在该步骤中，摆块运动曲线拟合设备根据匹配像素点集合确定相邻两帧摆块运动图像的匹配像素点矩阵集合，并根据匹配像素点矩阵集合和目标变换矩阵，结合拉格朗日
乘数法，计算得到摆块的旋转运动中心坐标和旋转角度。如：摆块运动曲线拟合设备设目标变换矩阵e：
[0101][0102]
其中：
[0103]
e1＝cosθ，e2＝sinθ，e3＝-acosθ-bsinθ a，e4＝asinθ-bcosθ b
[0104]
则相邻两帧摆块运动图像的变换过程为对应的第一等式为：
[0105]
x
′
＝ex
[0106]
确定相邻两帧摆块运动图像的匹配像素点矩阵集合x和x
′
以及第i对匹配点xi，x’i
的表达式分别如下：
[0107][0108][0109]
通过运算可得关于向量e的线性方程，其中e为
[0110]
e＝[e
1 e
2 e
3 e4]
t
[0111]
则第一等式可以对应地变化为：
[0112][0113]
第一等式为对e的优化求解，由于e的求解为一带有等式约束的最小二乘问题；其中等式约束来自于e1和e2的余弦和正弦的平方和约束，因此该最小二乘问题可以表述为：
[0114]
s.t.e
t
λe＝1，其中
[0115]
使用拉格朗日乘法对上述问题进行优化求解，引进辅助方程：
[0116][0117]
对辅助方程进行求导：
[0118][0119]
辅助方程进行求导后再进行化简可得：
[0120][0121]
由上式可知，对任意λ而言，e3和e4的求解值始终不变；由此，可令λ＝0，求解得e3、e4。
[0122]
辅助方程进行求导后再进行化简可得：
[0123][0124]
进行整理得：
[0125][0126]
设：
[0127][0128][0129]
其中，a
ij
与bi都为已知值，因此可得：
[0130][0131]
化简得：
[0132][0133]
为上式为关于θ的三角函数方程组，由此便可解的e1和e2；由于e1、e2、e3和e4都已确定，将e1、e2、e3和e4结合以下公式：
[0134]
e1＝cosθ，e2＝sinθ，e3＝-acosθ-bsinθ a，e4＝asinθ-bcosθ b
[0135]
可计算出摆块的旋转运动中心坐标(a，b)和旋转角度θ。
[0136]
具体地，根据所述旋转运动中心坐标和所述旋转角度，拟合得到所述摆块的运动曲线的步骤包括：
[0137]
步骤h，根据所述摆块运动影像中相邻两帧摆块运动图像对应的所述旋转运动中心坐标和所述旋转角度，确定所述相邻两帧摆块运动图像对应的运动曲线；
[0138]
在该步骤中，摆块运动曲线拟合设备根据摆块运动影像中相邻两帧摆块运动图像对应的旋转运动中心坐标和旋转角度，确定相邻两帧摆块运动图像对应的运动曲线；如：假设摆块运动图像集合中包含800张摆块运动图像，摆块运动曲线拟合设备先计算出第一帧和第二帧摆块运动图像对应的旋转运动中心坐标和旋转角度，进而确定第一帧和第二帧摆块运动图像的对应的运动曲线，再计算第二帧和第三帧摆块运动图像对应的旋转运动中心
坐标和旋转角度，进而确定第二帧和第三帧摆块运动图像对应的运动曲线，依次类推，直到确定第799帧和第800帧的摆块运动图像对应的运动曲线为止。
[0139]
步骤i，将所有所述相邻两帧摆块运动图像对应的运动曲线进行拼接，以拟合得到所述摆块的运动曲线。
[0140]
在该步骤中，摆块运动曲线拟合设备将所有相邻两帧摆块运动图像对应的运动曲线进行拼接，以拟合得到摆块的运动曲线，如：假设摆块运动图像集合中包含800张摆块运动图像，摆块运动曲线拟合设备将第一帧和第二帧摆块运动图像的对应的运动曲线与第二帧和第三帧摆块运动图像对应的运动曲线进行拼接，直到将第799帧和第800帧的摆块运动图像对应的运动曲线拼接，最终得到拟合得到摆块的运动曲线。
[0141]
本实施例的摆块运动曲线拟合设备获取离心摆式减振器中的摆块运动影像，获取摆块运动影像的帧数，并根据帧数和摆块运动影像得到摆块运动图像集合；摆块运动曲线拟合设备获取摆块运动图像集合中的每个摆块运动图像中的标志物的位置信息，并基于标志物的位置信息确定识别区域，获取摆块运动图像集合中相邻两帧摆块运动图像，并对相邻两帧摆块运动图像中的识别区域中的标志物进行特征点检测，得到特征点描述子集合；摆块运动曲线拟合设备将特征点描述子集合中分别代表相邻两帧摆块运动图像的特征点描述子进行对比，以确定特征点描述子的相似程度，根据相似程度进行像素点匹配，以确定特征点描述子集合在相邻两帧摆块运动图像对应的匹配像素点集合；摆块运动曲线拟合设备根据匹配像素点集合确定齐次坐标，并根据匹配像素点集合和齐次坐标，构建目标变换矩阵，根据匹配像素点集合和目标变换矩阵计算得到摆块的旋转运动中心坐标和旋转角度，根据旋转运动中心坐标和旋转角度，拟合得到摆块的运动曲线，进而提高了摆块运动曲线拟合的准确率。
[0142]
本发明还提供一种摆块运动曲线拟合装置。本发明摆块运动曲线拟合装置包括：
[0143]
确定模块，用于获取摆块运动影像，对所述摆块运动影像中的标志物进行特征点检测，得到特征点描述子集合，并根据所述特征点描述子集合进行像素点匹配，以确定匹配像素点集合；
[0144]
计算模块，用于根据所述匹配像素点集合计算得到所述摆块的旋转运动中心坐标和旋转角度，并根据所述旋转运动中心坐标和所述旋转角度，拟合得到所述摆块的运动曲线。
[0145]
优选地，所述确定模块还用于：
[0146]
获取所述摆块运动影像的帧数，并根据所述帧数和所述摆块运动影像得到摆块运动图像集合；
[0147]
获取所述摆块运动图像集合中的每个摆块运动图像中的标志物的位置信息，并基于所述标志物的位置信息确定识别区域；
[0148]
获取所述摆块运动图像集合中相邻两帧摆块运动图像，并对所述相邻两帧摆块运动图像中的所述识别区域中的所述标志物进行特征点检测，得到特征点描述子集合。
[0149]
优选地，所述确定模块还用于：
[0150]
将所述特征点描述子集合中分别代表相邻两帧摆块运动图像的特征点描述子进行对比，以确定所述特征点描述子的相似程度；
[0151]
根据所述相似程度进行像素点匹配，以确定所述特征点描述子集合在所述相邻两
帧摆块运动图像对应的匹配像素点集合。
[0152]
优选地，所述计算模块还用于：
[0153]
根据所述匹配像素点集合确定齐次坐标，并根据所述匹配像素点集合和所述齐次坐标，构建目标变换矩阵；
[0154]
根据所述匹配像素点集合和所述目标变换矩阵计算得到所述摆块的旋转运动中心坐标和旋转角度。
[0155]
优选地，所述计算模块还用于：
[0156]
根据所述匹配像素点集合确定相邻两帧摆块运动图像的变换过程，根据所述变换过程和所述齐次坐标，构建所述变换过程对应的变换矩阵集合；
[0157]
根据所述变换过程，将变换矩阵集合中的每个变换矩阵依次左乘，得到目标变换矩阵。
[0158]
优选地，所述计算模块还用于：
[0159]
根据所述匹配像素点集合确定相邻两帧摆块运动图像的匹配像素点矩阵集合，并根据匹配像素点矩阵集合和所述目标变换矩阵，结合拉格朗日乘数法，计算得到所述摆块的旋转运动中心坐标和旋转角度。
[0160]
优选地，所述计算模块还用于：
[0161]
根据所述摆块运动影像中相邻两帧摆块运动图像对应的所述旋转运动中心坐标和所述旋转角度，确定所述相邻两帧摆块运动图像对应的运动曲线；
[0162]
将所有所述相邻两帧摆块运动图像对应的运动曲线进行拼接，以拟合得到所述摆块的运动曲线。
[0163]
本发明还提供一种摆块运动曲线拟合设备。
[0164]
本发明的摆块运动曲线拟合设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的摆块运动曲线拟合程序，所述摆块运动曲线拟合程序被所述处理器执行时实现如上所述的摆块运动曲线拟合方法的步骤。
[0165]
其中，在所述处理器上运行的摆块运动曲线拟合程序被执行时所实现的方法可参照本发明摆块运动曲线拟合方法各个实施例，此处不再赘述。
[0166]
本发明还提供一种可读存储介质。
[0167]
本发明可读存储介质上存储有摆块运动曲线拟合程序，所述摆块运动曲线拟合程序被处理器执行时实现如上所述的摆块运动曲线拟合方法的步骤。
[0168]
其中，在所述处理器上运行的摆块运动曲线拟合程序被执行时所实现的方法可参照本发明摆块运动曲线拟合方法各个实施例，此处不再赘述。
[0169]
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。
[0170]
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
[0171]
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下
前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在如上所述的一个存储介质(如rom/ram、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
[0172]
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书与附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。