一种图像拼接方法及系统与流程

本发明属于二维图像处理，具体涉及一种图像拼接方法及系统。

背景技术：

1、由多个相机构成的面向平面对象的阵列式图像采集系统，在采集图像的过程中，需要通过图像特征确定不同相机拍摄的图像之间的拼接矩阵，通常情况下，图像拼接以自然纹理为依据，通过自然纹理提取可识别特征点实现图像之间的匹配，但自然纹理的可识别特征点的分布均匀性、提取准确性均不如人造特征，故自然纹理的可识别特征点存在分布不均匀、提取不准确的情况，在此情况下进行图像拼接时容易产生拼接误差。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种图像拼接方法，解决了阵列式图像采集系统在进行图像拼接时，因特征图像的可识别特征点分布不均、提取不准确而导致图像拼接质量较差的问题。

2、本发明通过下述技术方案实现：

3、一种图像拼接方法，用于在由阵列相机和拍摄平台所组成的成像系统中，对阵列相机所拍摄的图像进行拼接，采用随机圆斑图案获取用于对阵列相机所拍摄图像进行拼接的拼接矩阵，根据拼接矩阵对阵列相机所拍摄的图像进行拼接；所述随机圆斑图案为由随机生成的若干相互不重叠的圆斑构成的图案，且在同一随机圆斑图案中各圆斑的位置分布均不相同，不同的随机圆斑图案之间圆斑的位置分布均不相同。

4、在一些实施例中，采用随机圆斑图案获取用于对阵列相机所拍摄图像进行拼接的拼接矩阵的步骤，包括：

5、在拍摄平台上铺设多幅仅含有随机圆斑图案的图片，并使阵列相机中各相机的拍摄范围内至少有一幅所述图片且使相邻的相机所拍摄的图像中至少包含一幅相同的所述图片；

6、采用阵列相机对所述图片进行拍摄，提取各拍摄的图像中随机圆斑图案的拼接特性信息，根据提取的拼接特征信息获取用于对拍摄图像进行拼接的拼接矩阵。

7、在一些实施例中，随机圆斑图案的生成包括以下步骤：

8、s11、生成一幅白色图案，在白色图案上生成黑色边框；

9、s12、在黑色边框内随机选取一个点，在设定的半径范围内任意选取一个半径值，以所选取的点为圆心，所选取的半径值为半径，在黑色边框内生成一个黑色圆斑，且使黑色圆斑不与黑色边框重叠；

10、s13、重复步骤s12，直至黑色边框内圆斑的数量达到设定值。

11、在一些实施例中，步骤s13中，在黑色边框内生成圆斑时，使生成的圆斑之间相互不重叠的步骤包括：

12、s131、在生成新的圆斑时，以当前所选取的点为圆心，以当前所选取的半径值的倍数为半径，判断该圆形区域内是否存在黑色像素；

13、s132、若存在黑色像素，则重新选取其它的点和半径值，重复步骤s131；若不存在黑色像素，则以当前所选取的点和半径值生成圆斑。

14、在一些实施例中，步骤s12中，以黑色边框的长度乘以10再除以设定的圆斑数量为上界限值，以黑色边框的宽度乘以10再除以设定的圆斑数量为下界限值，以上界限值和下界限值作为所设定的半径范围。

15、在一些实施例中，提取各拍摄的图像中随机圆斑图案的拼接特性信息的步骤，包括：

16、对拍摄图像进行二值化处理，查找拍摄图像中的连通域；

17、将各连通域按面积从大到小依次排序，选取其中面积较大的多个连通域，对未选取的连通域进行填充；

18、对图像中位于所选取的连通域内的圆斑进行识别，获取所识别的圆斑的圆心；

19、计算所识别的圆斑的圆心的特征描述子。

20、在一些实施例中，根据提取的拼接特征信息获取用于对拍摄图像进行拼接的拼接矩阵的步骤，包括：

21、匹配从不同相机所拍摄图片中提取的特征描述子，以匹配得到的圆心坐标为依据计算单应矩阵，根据单应矩阵得到用于对拍摄图像进行拼接的拼接矩阵。

22、在一些实施例中，在获取拼接矩阵以及根据拼接矩阵对阵列相机所拍摄的图像进行拼接的操作中，阵列相机与拍摄平台之间相对位置保持不变。

23、本发明还涉及一种图像拼接系统，包括：

24、图像处理单元，所述图像处理单元用于对阵列相机拍摄的图像进行处理，并提取图像中随机圆斑图案的拼接特征信息；

25、拼接矩阵获取单元，所述拼接矩阵获取单元根据提取的拼接特征信息获取用于对拍摄图像进行拼接的拼接矩阵；

26、图像拼接单元，所述图像拼接单元用于根据拼接矩阵对阵列相机所拍摄的图像进行拼接。

27、在一些实施例中，所述图像拼接系统还包括随机圆斑图案生成单元，所述随机圆斑图案生成单元用于生成随机圆斑图案。

28、本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

29、1、本发明采用随机圆斑图案中圆斑圆心的特征描述子作为拍摄图像拼接的匹配特征点，使得特征提取更加简单，特征提取的信息更加准确，更有代表性，解决了因自然纹理的可识别特征点分布不均匀，使得可识别特征点的提取不准确，而影响图像匹配的有效性，导致图像拼接出现误差的问题。

30、2、随机圆斑图案中黑色圆斑的位置和大小均为随机生成的，故每次生成的圆斑图案均为互相不重复的随机圆斑图案，且随机圆斑图案中的任意实心黑色圆斑都具有唯一的拓扑形态，因此，便于拍摄图像可识别特征点的匹配，提高了拍摄图像可识别特征点匹配的准确度。

31、3、本发明采用具有黑色边框的随机圆斑图案，可在拍摄成像时将随机圆斑图案黑色边框内部的区域独立为一个连通区域，不受背景图像的影响，且方便拍摄图像进行二值化处理后，查找拍摄图像中的连通域。

32、4、本发明采用以匹配得到的圆心坐标为依据计算单应矩阵，根据单应矩阵得到用于对拍摄图像进行拼接的拼接矩阵，实现高效高速的图像拼接，形成一幅无缝的完整图像。

33、5、本发明采用阵列相机与拍摄平台之间相对位置保持不变，使得在获取拼接矩阵以及根据拼接矩阵对阵列相机所拍摄的图像进行拼接的操作的拍摄环境一致，避免因拍摄环境不同而引起图像拼接误差，实现拍摄图像进行无缝拼接。

技术特征：

1.一种图像拼接方法，用于在由阵列相机和拍摄平台所组成的成像系统中，对阵列相机所拍摄的图像进行拼接，其特征在于：采用随机圆斑图案获取用于对阵列相机所拍摄图像进行拼接的拼接矩阵，根据拼接矩阵对阵列相机所拍摄的图像进行拼接；所述随机圆斑图案为由随机生成的若干相互不重叠的圆斑构成的图案，且在同一随机圆斑图案中各圆斑的位置分布均不相同，不同的随机圆斑图案之间圆斑的位置分布均不相同。

2.根据权利要求1所述的图像拼接方法，其特征在于，采用随机圆斑图案获取用于对阵列相机所拍摄图像进行拼接的拼接矩阵的步骤，包括：

3.根据权利要求1或2所述的图像拼接方法，其特征在于，随机圆斑图案的生成包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的图像拼接方法，其特征在于，步骤s13中，在黑色边框内生成圆斑时，使生成的圆斑之间相互不重叠的步骤包括：

5.根据权利要求3所述的图像拼接方法，其特征在于：步骤s12中，以黑色边框的长度乘以10再除以设定的圆斑数量为上界限值，以黑色边框的宽度乘以10再除以设定的圆斑数量为下界限值，以上界限值和下界限值作为所设定的半径范围。

6.根据权利要求2所述的图像拼接方法，其特征在于，提取各拍摄的图像中随机圆斑图案的拼接特性信息的步骤，包括：

7.根据权利要求6所述的图像拼接方法，其特征在于，根据提取的拼接特征信息获取用于对拍摄图像进行拼接的拼接矩阵的步骤，包括：

8.根据权利要求1所述的图像拼接方法，其特征在于：在获取拼接矩阵以及根据拼接矩阵对阵列相机所拍摄的图像进行拼接的操作中，阵列相机与拍摄平台之间相对位置保持不变。

9.一种图像拼接系统，其特征在于，包括：

10.根据权利要求9所述的图像拼接系统，其特征在于：还包括随机圆斑图案生成单元，所述随机圆斑图案生成单元用于生成随机圆斑图案。

技术总结本发明公开了一种图像拼接方法及系统，用于在由阵列相机和拍摄平台所组成的成像系统中，对阵列相机所拍摄的图像进行拼接，采用随机圆斑图案获取用于对阵列相机所拍摄图像进行拼接的拼接矩阵，根据拼接矩阵对阵列相机所拍摄的图像进行拼接；所述随机圆斑图案为由随机生成的若干相互不重叠的圆斑构成的图案，且在同一随机圆斑图案中各圆斑的位置分布均不相同，不同的随机圆斑图案之间圆斑的位置分布均不相同。本发明解决了阵列式图像采集系统在进行图像拼接时，因特征图像的可识别特征点分布不均、提取不准确而导致图像拼接质量较差的问题。技术研发人员：韩利亚,缑建杰,文洲,陈代鑫,朱绪胜受保护的技术使用者：成都飞机工业（集团）有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/11/18