[發明專利]基于多圖配準復原三維圖像的方法

有效

• 申請號: 201510574881.2
• 申請日: 2015-09-10
• 公開（公告）號: CN105260989B
• 公開（公告）日: 2019-01-29
• 發明（設計）人: 岑豫皖;王天翔;張捍東;黃建中
• 申請（專利權）人: 安徽工業大學;馬鞍山機床及刃模具產品質量監督檢驗中心
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T3/00
• 代理公司: 江蘇樓沈律師事務所 32254
• 代理人: 呂欣

1.一種基于多圖配準復原三維圖像的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

(1)以獲取被復原三維圖像時圖像采集設備的位置為基準，偏轉圖像采集設備的角度、移動攝像頭的位置，得到多幅用來輔助復原的輔助圖像；

(2)以被復原三維圖像為基圖像，根據圖像采集設備的旋轉角度、移動矢量，創建各輔助圖像對應的坐標系轉換矩陣，對輔助圖像分別進行粗配準；

(3)運用“偏移矢量”概念和隨機算法，以基圖像為標尺，對每個粗配準后的輔助圖像分別進行基圖像的點與輔助圖像的點之間的精配準，得到輔助圖像上所有點的偏移矢量和估計偏移量，具體流程為：

首先對輔助圖像A_k中的每一個采樣點的距離值a_kij都用對應于基圖像中的a_1ij按照如下準則進行度量：

若|a_1ij-a_kij|<h，則認為a_kij與a_1ij相對應，a_kij的偏移矢量其中h稱為相似度閾值；否則，在以ω為搜索半徑的范圍內進行以一個采樣點間距為步長的逐步搜索，若遇到|a_1,i+e,j+f-a_kij|<h則認為否則其中-ω≤e,f≤ω；

然后以輔助圖像中滿足上述準則要求的采樣點來求取偏移矢量，得出一個向量組若同時有多個點滿足上述準則要求，則取與基圖像中的采樣點a_1ij距離模值最小的那個點來求取偏移矢量；如果距離模值最小的點有若干個，且這若干個距離模值最小的點連續相連形成一個集合，則用隨機算法配準：求取該集合中每個點的偏移矢量，并把這個點集合中每個點的偏移矢量進行向量求和，最終生成一個向量稱為點集偏移矢量；否則，即這若干個距離模值最小的點不連續，則將這些點的偏移矢量設為(0,0)，不參與配準；

最后根據得到圖像A_k上點a_kij的估計偏移量，從而得到圖像A_k上所有點的估計偏移量；

(4)進行每個輔助圖像和基圖像之間的面與面精配準，最終得到一組精配準的圖像；

(5)有損去噪：針對基圖像和所述步驟(4)得到的一組精配準的圖像，利用腐蝕法將圖像上的位置隨機出現、形狀為點狀、線狀的噪聲去除；

(6)圖像信息修補：用經過有損去噪的輔助圖像，對基圖像由于有損去噪而造成信息缺失的部位進行信息修補，最后得到復原后的圖像。

2.根據權利要求1所述的基于多圖配準復原三維圖像的方法，其特征在于，所述步驟(4)的具體流程為：

根據每幅輔助圖像上所有點的估計偏移量，求出各輔助圖像估計偏移量向量組中x分量的期望Ex_k和方差Dx_k，以及y分量的期望Ey_k、方差Dy_k；

對于每個輔助圖像，當Dx_k<δ且Dy_k<δ時，則表明絕大多數采樣點的偏移量相同，認為該圖像精配準成功，將其按向量(Ex_k，Ey_k)移動，否則認為該圖像精配準失敗，舍棄該圖像，其中，δ為方差閾值。

3.根據權利要求1或2所述的基于多圖配準復原三維圖像的方法，其特征在于，所述步驟(2)中各輔助圖像對應的坐標系轉換矩陣為：

其中，θ、γ為掃描輔助圖像時，圖像采集設備相對于獲取被復原三維圖像時的位置在x軸、y軸、z軸的旋轉角度。

4.根據權利要求1或2所述的基于多圖配準復原三維圖像的方法，其特征在于，所述步驟(2)中粗配準之后得到的結果為：

其中，Xs、Ys、Zs是掃描輔助圖像時，圖像采集設備相對于獲取被復原三維圖像時的位置在x軸、y軸、z軸的位移，為各輔助圖像對應的坐標系轉換矩陣，θ、γ為掃描輔助圖像時，圖像采集設備相對于獲取被復原三維圖像時的位置在x軸、y軸、z軸的旋轉角度，為經映射得到圖像的采樣點相對掃描中心的平面坐標，為最終目標地物在同一坐標系下的坐標值。