本發(fā)明主要涉及到數(shù)字圖像處理領(lǐng)域，特指一種用于成像系統(tǒng)模糊核估計(jì)的高精度圖像配準(zhǔn)

方法。

背景技術(shù)：

在計(jì)算攝影、圖像復(fù)原等圖像處理領(lǐng)域，很多情況下都需要估計(jì)成像系統(tǒng)的模糊核，其中一種常用的方法是利用成像系統(tǒng)拍攝打印出的棋盤格標(biāo)定板得到對(duì)應(yīng)的模糊圖像與清晰圖像，再利用非盲卷積圖像復(fù)原算法進(jìn)行估計(jì)模糊核(thenon-parametricsub-pixellocalpointspreadfunctionestimationisawellposedproblemmaurcio,2012)。目前這種方法存在的主要問(wèn)題是所拍攝模糊圖像與清晰圖像之間配準(zhǔn)精度不高，因?yàn)槟：龍D像與清晰圖像是兩次單獨(dú)的拍攝，而且拍攝時(shí)相機(jī)參數(shù)不一樣，很難保證兩次拍攝的外界條件完全一致，模糊圖像與清晰圖像之間會(huì)存在偏差，這些偏差將直接影響模糊核的估計(jì)精度。所以在拍攝得到模糊圖像與清晰圖像之后還要進(jìn)行配準(zhǔn)操作，即使是比較高的配準(zhǔn)算法依然難以消除拍攝時(shí)導(dǎo)致的誤差。這也是影響模糊核估計(jì)精度的主要因素之一。除了估計(jì)圖像復(fù)原中的估計(jì)模糊核，還有圖像拼接等圖像處理領(lǐng)域也面臨這種配準(zhǔn)精度不高的問(wèn)題，因此，如何進(jìn)一步提高圖像配準(zhǔn)精度也是圖像處理領(lǐng)域急需解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于：針對(duì)目前圖像配準(zhǔn)精度有待提高的問(wèn)題，本發(fā)明提出一種用于成像系統(tǒng)模糊核估計(jì)的高精度圖像配準(zhǔn)方法。本方法不是拍攝打印出的標(biāo)定板，而是直接拍攝在電腦上生成的標(biāo)定板圖像。拍攝電腦上的標(biāo)定板圖像得到模糊圖像，通過(guò)檢測(cè)原始棋盤格與拍攝棋盤格的角點(diǎn)坐標(biāo)，推導(dǎo)二者之間的坐標(biāo)對(duì)應(yīng)關(guān)系式，依據(jù)該關(guān)系式進(jìn)行映射，將映射之后的圖像作為與模糊圖像對(duì)應(yīng)的清晰圖像。這樣可以避免另外單獨(dú)對(duì)清晰圖像進(jìn)行拍攝，通過(guò)映射方法的清晰圖像與模糊圖像是精確配準(zhǔn)的。而且根據(jù)實(shí)際圖像處理需要，得到對(duì)應(yīng)關(guān)系式后可將棋盤格圖像替換成所需要的具體圖像，方便后續(xù)圖像處理。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案是：

一種用于成像系統(tǒng)模糊核估計(jì)的高精度圖像配準(zhǔn)方法，其特征在于：

步驟一：在電腦上生成原始棋盤格圖像，其中的棋盤格圖像可在電腦上由matlab軟件直接生成，是黑白棋盤格圖像。

步驟二：利用成像設(shè)備拍攝電腦上的棋盤格圖像得到模糊圖像，其中成像設(shè)備可以是手機(jī)或者相機(jī)等實(shí)際需要的成像設(shè)備。

步驟三：將步驟一和步驟二中的棋盤格圖像對(duì)進(jìn)行角點(diǎn)檢測(cè)，得到對(duì)應(yīng)的原始棋盤格圖像與拍攝棋盤格圖像對(duì)應(yīng)的角點(diǎn)坐標(biāo)矩陣mat1和mat2，其中的角點(diǎn)檢測(cè)方法可以采用常用的角點(diǎn)檢測(cè)方法，得到的角點(diǎn)坐標(biāo)矩陣mat1和mat2的大小為2*row*col，其中row表示所用棋盤格圖像中橫向棋盤的數(shù)量，col表示所用棋盤格圖像中列向棋盤的數(shù)量。

步驟四：計(jì)算求出原始棋盤格圖像與拍攝棋盤格圖像之間的坐標(biāo)對(duì)應(yīng)關(guān)系，并將原始棋盤格圖像按照對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)關(guān)系映射到拍攝棋盤格圖像相應(yīng)區(qū)域處，即可得到精準(zhǔn)匹配的清晰與實(shí)際拍攝棋盤格圖像。

原始棋盤格圖像與拍攝棋盤格圖像之間的坐標(biāo)對(duì)應(yīng)關(guān)系推導(dǎo)如下：

針對(duì)步驟三中所求出的角點(diǎn)坐標(biāo)矩陣mat1和mat2，第i塊棋盤格的上下左右四個(gè)角點(diǎn)的坐標(biāo)索引可以表示為：

（1）

其中，c1p、c2p、c3p和c4p分別表示第i塊棋盤格上下左右四個(gè)角點(diǎn)的坐標(biāo)索引；floor表示取最接近的下整數(shù)操作符號(hào)；row表示棋盤格圖像中橫向棋盤的數(shù)量。

由公式（1）得到的索引值，可分別由步驟三中得到的角點(diǎn)坐標(biāo)矩陣mat1和mat2得到原始棋盤圖像和拍攝棋盤圖像中第i個(gè)棋盤格對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)，如公式（2）和公式（3）所示：

（2）

（3）

其中，c1、c2、c3和c4分別表示原始棋盤圖像第i個(gè)棋盤格對(duì)應(yīng)的上下左右四個(gè)角點(diǎn)的坐標(biāo)，cc1、cc2、cc3和cc4分別表示拍攝棋盤圖像第i個(gè)棋盤格對(duì)應(yīng)的上下左右四個(gè)角點(diǎn)的坐標(biāo)。

由原始棋盤圖像中第i個(gè)棋盤格對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)可得到參數(shù)α與β：

（4）

其中，c1(2)表示原始棋盤圖像坐標(biāo)點(diǎn)c1的縱坐標(biāo)，β表示拍攝棋盤圖像坐標(biāo)點(diǎn)c3的橫坐標(biāo)。

基于上述參數(shù)，可以求出原始棋盤圖像與拍攝棋盤圖像之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系式：

（5）

其中，cc1、cc2、cc3和cc4分別表示拍攝棋盤圖像第i個(gè)棋盤格對(duì)應(yīng)的上下左右四個(gè)角點(diǎn)的坐標(biāo)，[x,y]表示由拍攝棋盤格上一點(diǎn)映射到原始棋盤格圖像上對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)。

由對(duì)應(yīng)關(guān)系式（5）即可將原始棋盤格圖像一一映射到拍攝棋盤格圖像的對(duì)應(yīng)位置，從而得到精確配準(zhǔn)的棋盤格圖像。

本發(fā)明有益效果：

與參考文獻(xiàn)[1]中提到的分別拍攝模糊圖像與清晰圖像，然后再進(jìn)行配準(zhǔn)的方法相比，本發(fā)明只需拍攝電腦上的標(biāo)定板得到模糊圖像，然后通過(guò)推導(dǎo)相應(yīng)的映射公式，通過(guò)映射的方法得到與模糊圖像對(duì)應(yīng)的清晰圖像，避免后續(xù)配準(zhǔn)過(guò)程，而且得到的清晰圖像可與之前拍攝的模糊精準(zhǔn)匹配，能保證誤差在一個(gè)像素之內(nèi)。這種配準(zhǔn)方法能很好地避免拍攝過(guò)程所導(dǎo)致的誤差，從而最終提高后續(xù)圖像處理精度。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明所述方法的流程圖；

圖2為原始棋盤格圖像；

圖3為拍攝棋盤格圖像；

圖4為映射后精確匹配的棋盤格圖像。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖1對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。

本實(shí)施例提供的一種用于成像系統(tǒng)模糊核估計(jì)的高精度圖像配準(zhǔn)方法，包括如下步驟：步驟一：電腦上生成原始棋盤格圖像，如圖2所示，棋盤格圖像可在電腦上由matlab軟件直接生成，是黑白棋盤格圖像。

步驟二：利用成像設(shè)備拍攝電腦上的棋盤格圖像得到模糊圖像，其中成像設(shè)備可以是手機(jī)或者相機(jī)等實(shí)際需要的成像設(shè)備。在具體實(shí)施例中，用相機(jī)拍攝電腦上的棋盤格圖像。

步驟三：將步驟一和步驟二中的棋盤格圖像對(duì)進(jìn)行角點(diǎn)檢測(cè)，得到對(duì)應(yīng)的原始棋盤格圖像與拍攝棋盤格圖像對(duì)應(yīng)的角點(diǎn)坐標(biāo)矩陣mat1和mat2，其中的角點(diǎn)檢測(cè)方法可以采用常用的角點(diǎn)檢測(cè)方法，得到的角點(diǎn)坐標(biāo)矩陣mat1和mat2的大小為2*row*col，其中row表示所用棋盤格圖像中橫向棋盤的數(shù)量，col表示所用棋盤格圖像中列向棋盤的數(shù)量。在具體實(shí)施例中，選取row=18和col=30。

步驟四：計(jì)算求出原始棋盤格圖像與拍攝棋盤格圖像之間的坐標(biāo)對(duì)應(yīng)關(guān)系，并將原始棋盤格圖像按照對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)關(guān)系映射到拍攝棋盤格圖像相應(yīng)區(qū)域處，即可得到精準(zhǔn)匹配的清晰與實(shí)際拍攝棋盤格圖像。

原始棋盤格圖像與拍攝棋盤格圖像之間的坐標(biāo)對(duì)應(yīng)關(guān)系推導(dǎo)如下：

針對(duì)步驟三中所求出的角點(diǎn)坐標(biāo)矩陣mat1和mat2，第i塊棋盤格的上下左右四個(gè)角點(diǎn)的坐標(biāo)索引可以表示為：

（1）

其中，c1p、c2p、c3p和c4p分別表示第i塊棋盤格上下左右四個(gè)角點(diǎn)的坐標(biāo)索引；floor表示取最接近的下整數(shù)操作符號(hào)；row表示棋盤格圖像中橫向棋盤的數(shù)量。

由公式（1）得到的索引值，可分別由步驟三中得到的角點(diǎn)坐標(biāo)矩陣mat1和mat2得到原始棋盤圖像和拍攝棋盤圖像中第i個(gè)棋盤格對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)，如公式（2）和公式（3）所示：

（2）

（3）

其中，c1、c2、c3和c4分別表示原始棋盤圖像第i個(gè)棋盤格對(duì)應(yīng)的上下左右四個(gè)角點(diǎn)的坐標(biāo)，cc1、cc2、cc3和cc4分別表示拍攝棋盤圖像第i個(gè)棋盤格對(duì)應(yīng)的上下左右四個(gè)角點(diǎn)的坐標(biāo)。

由原始棋盤圖像中第i個(gè)棋盤格對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)可得到參數(shù)α與β：

（4）

其中，c1(2)表示原始棋盤圖像坐標(biāo)點(diǎn)c1的縱坐標(biāo)，β表示拍攝棋盤圖像坐標(biāo)點(diǎn)c3的橫坐標(biāo)。

基于上述參數(shù)，可以求出原始棋盤圖像與拍攝棋盤圖像之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系式：

（5）

其中，cc1、cc2、cc3和cc4分別表示拍攝棋盤圖像第i個(gè)棋盤格對(duì)應(yīng)的上下左右四個(gè)角點(diǎn)的坐標(biāo)，[x,y]表示由拍攝棋盤格上一點(diǎn)映射到原始棋盤格圖像上對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)。

由對(duì)應(yīng)關(guān)系式（5）即可將原始棋盤格圖像一一映射到拍攝棋盤格圖像的對(duì)應(yīng)位置，從而得到精確配準(zhǔn)的棋盤格圖像。在具體實(shí)施例中，總共有18*30=540個(gè)棋盤格，需要按照上述對(duì)應(yīng)關(guān)系式依次遍歷，進(jìn)行映射。

如上所述，針對(duì)目前圖像配準(zhǔn)精度有待提高的問(wèn)題，本發(fā)明提出一種用于成像系統(tǒng)模糊核估計(jì)的高精度圖像配準(zhǔn)方法。本方法避免了兩次拍攝打印出的標(biāo)定板圖像，直接拍攝電腦上生成的標(biāo)定板圖像作為模糊圖像，通過(guò)檢測(cè)原始棋盤格與拍攝棋盤格的角點(diǎn)坐標(biāo)，推導(dǎo)二者之間的坐標(biāo)對(duì)應(yīng)關(guān)系式，依據(jù)該關(guān)系式進(jìn)行映射，通過(guò)映射得到與模糊圖像對(duì)應(yīng)的清晰圖像，從而可以得到精確配準(zhǔn)的圖像。根據(jù)實(shí)際需要得到對(duì)應(yīng)關(guān)系式后可將棋盤格圖像替換成所需要的圖像，方便后續(xù)圖像處理。這種方法很好地避免了拍攝過(guò)程所產(chǎn)生的誤差，在圖像處理具有非常重要的意義。