一種特征點(diǎn)標(biāo)定和匹配的圖像拼接方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種特征點(diǎn)標(biāo)定和匹配的圖像拼接方法，拍攝得到30％重疊的參考基準(zhǔn)圖像和觀察配準(zhǔn)圖像，在參考基準(zhǔn)圖像的重疊區(qū)域中設(shè)置4個(gè)特征點(diǎn)，并在觀察配準(zhǔn)圖像中找到對(duì)應(yīng)的4個(gè)特征點(diǎn)，對(duì)觀察配準(zhǔn)圖像進(jìn)行投影變換，進(jìn)行基于漸入漸出視頻圖像無縫拼接處理，得到拼接圖像，若拼接圖像有重影和縫隙，則調(diào)整特征點(diǎn)重新拼接。本發(fā)明能夠省略圖像特征點(diǎn)檢測(cè)、特征匹配計(jì)算，減少圖像拼接算法的計(jì)算量。
【專利說明】一種特征點(diǎn)標(biāo)定和匹配的圖像拼接方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于圖像拼接【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 圖像拼接技術(shù)是數(shù)字圖像處理一個(gè)重要的研究領(lǐng)域，就是將多幅相互間存在重疊 部分的圖像序列進(jìn)行空間配準(zhǔn)，經(jīng)重采樣融合后形成一幅包含各圖像序列信息、寬視角場(chǎng) 景、完整和高清晰的新圖像，其本質(zhì)是對(duì)待拼接圖像重復(fù)區(qū)域配準(zhǔn)和圖像融合的過程。在圖 像拼接技術(shù)中，基于特征點(diǎn)提取是一種較為行之有效的常規(guī)方法。該方法遵循步驟如下：首 先提取兩幅待拼接圖像的特征點(diǎn)，然后將兩幅圖像中的特征點(diǎn)配對(duì)，最后求解投影變換矩 陣及配準(zhǔn)圖像矩陣轉(zhuǎn)換，最終完成兩幅圖像同一空間的拼接。
[0003] 對(duì)圖像拼接效果、處理速度起重要作用的是特征點(diǎn)檢測(cè)和特征點(diǎn)匹配。兩幅圖像 特征點(diǎn)檢測(cè)、匹配的方法多種多樣，然而這些方法要么是拼接質(zhì)量高、計(jì)算量大，要么就是 計(jì)算量小、拼接質(zhì)量低。如何快速地檢測(cè)特征點(diǎn)，并完成特征點(diǎn)的準(zhǔn)確匹配，是有效完成圖 像拼接的關(guān)鍵。
[0004] 傳統(tǒng)圖像拼接算法描述如下：
[0005] 1)檢測(cè)基準(zhǔn)圖像、配準(zhǔn)圖像特征點(diǎn)或特征模塊；
[0006] 2)完成兩幅圖像的特征點(diǎn)匹配；
[0007] 3)選擇匹配最優(yōu)的4對(duì)特征點(diǎn)；
[0008] 4)根據(jù)4對(duì)特征點(diǎn)求解投影變換矩陣；
[0009] 5)進(jìn)行基于投影變換矩陣的配準(zhǔn)圖像投影變換；
[0010] 6)最后完成基準(zhǔn)圖像、配準(zhǔn)圖像同一空間的無縫拼接。
[0011] 傳統(tǒng)圖像拼接算法通用性廣，能完成動(dòng)態(tài)拍攝兩幅圖像自動(dòng)拼接，但具有計(jì)算量 大缺陷。例如，Zhang等學(xué)者提出的一種圖像拼接中篩選特征點(diǎn)匹配對(duì)的方法，該方法通過 有針對(duì)性地優(yōu)先抽取特征更為相似的、空間上更為分散的特征點(diǎn)對(duì)，較快較好地篩選出正 確的匹配對(duì)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種特征點(diǎn)手動(dòng)標(biāo)定和匹配的圖像拼接方 法，能夠省略圖像特征點(diǎn)檢測(cè)、特征匹配計(jì)算，減少圖像拼接算法的計(jì)算量。
[0013] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案包括以下步驟：
[0014] 步驟1 :固定兩個(gè)攝像頭，使得采集的圖像與水平面的夾角在20°之內(nèi)，且兩個(gè)攝 像頭采集的圖像在水平方向具有30%以上重疊區(qū)域；以其中一個(gè)攝像頭采集的圖像作為 參考基準(zhǔn)圖像，另一個(gè)攝像頭采集的圖像作為觀察配準(zhǔn)圖像，參考基準(zhǔn)圖像的重疊區(qū)域具 有4個(gè)以上特征點(diǎn)，所述的特征點(diǎn)兩兩之間像素距離大于30,且任意三個(gè)特征點(diǎn)不在一條 直線上，每個(gè)特征點(diǎn)周邊相鄰的8個(gè)點(diǎn)中有1、3、5或7個(gè)點(diǎn)和該特征點(diǎn)的像素值之差大于 64 ；
[0015] 步驟2:以某一個(gè)特征點(diǎn)J為中心提取5X5像素區(qū)域的像素值矩陣f(Xi，y」），i =0, 1，2, 3, 4, j = 0, 1，2, 3, 4,以像素值矩陣f(Xi，yj)為模板，在觀察配準(zhǔn)圖像的重疊區(qū) 域中全局搜索，當(dāng)發(fā)現(xiàn)配準(zhǔn)圖像中某個(gè)點(diǎn)P對(duì)應(yīng)的局部領(lǐng)域5X5像素矩陣gOiii，η」）滿足

【權(quán)利要求】
1. 一種特征點(diǎn)標(biāo)定和匹配的圖像拼接方法，其特征在于包括下述步驟： 步驟1 :固定兩個(gè)攝像頭，使得采集的圖像與水平面的夾角在20°之內(nèi)，且兩個(gè)攝像頭 采集的圖像在水平方向具有30%以上重疊區(qū)域；以其中一個(gè)攝像頭采集的圖像作為參考 基準(zhǔn)圖像，另一個(gè)攝像頭采集的圖像作為觀察配準(zhǔn)圖像，參考基準(zhǔn)圖像的重疊區(qū)域具有4 個(gè)以上特征點(diǎn)，所述的特征點(diǎn)兩兩之間像素距離大于30,且任意三個(gè)特征點(diǎn)不在一條直線 上，每個(gè)特征點(diǎn)周邊相鄰的8個(gè)點(diǎn)中有1、3、5或7個(gè)點(diǎn)和該特征點(diǎn)的像素值之差大于64 ; 步驟2 :以某一個(gè)特征點(diǎn)J為中心提取5X5像素區(qū)域的像素值矩陣f(Xi，yj)，i = 0, 1，2, 3, 4, j = 0, 1，2, 3, 4,以像素值矩陣f(Xi，yj)為模板，在觀察配準(zhǔn)圖像的重疊區(qū)域 中全局搜索，當(dāng)發(fā)現(xiàn)配準(zhǔn)圖像中某個(gè)點(diǎn)P對(duì)應(yīng)的局部領(lǐng)域5X5像素矩陣gOiii，η」）滿足
條件時(shí)，即找到觀察配準(zhǔn)圖像中對(duì)應(yīng)的匹配特征點(diǎn)P ;遍歷 參考基準(zhǔn)圖像中的每一個(gè)特征點(diǎn)并重復(fù)本步驟，得到4對(duì)特征點(diǎn)； 步驟3 :對(duì)4對(duì)特征點(diǎn)從觀察配準(zhǔn)圖像到參考基準(zhǔn)圖像的投影變換矩陣進(jìn)行求解，計(jì)算 出投影變換的8個(gè)參數(shù)，包括尺度和旋轉(zhuǎn)量，水平、垂直方向位移和水平、垂直方向的變形 量，然后對(duì)觀察配準(zhǔn)圖像進(jìn)行投影變換，最后進(jìn)行基于漸入漸出視頻圖像無縫拼接處理，得 到拼接圖像； 步驟4:對(duì)參考基準(zhǔn)圖像、觀察配準(zhǔn)圖像和拼接圖像進(jìn)行分屏顯示，判斷重疊區(qū)域是否 有重影和縫隙，若有，則對(duì)4對(duì)特征點(diǎn)的標(biāo)定位置進(jìn)行調(diào)整，返回步驟1，若無，則進(jìn)入下一 步；所述的調(diào)整是指將特征點(diǎn)上下或左右移位不超過3個(gè)像素； 步驟5 :撤銷參考基準(zhǔn)圖像、觀察配準(zhǔn)圖像和拼接圖像的分屏顯示，全屏顯示拼接圖 像。
【文檔編號(hào)】G06T5/50GK104299215SQ201410535666
【公開日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年10月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月11日
【發(fā)明者】趙凱, 耿修堂, 石德乾, 楊維 申請(qǐng)人:中國兵器工業(yè)第二O二研究所