[發(fā)明專利]場景和光照變化條件下的圖像高精度配準(zhǔn)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611080132.5
• 申請日: 2016-11-30
• 公開（公告）號(hào): CN106780297B
• 公開（公告）日: 2019-10-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮偉;孫濟(jì)洲;田飛鵬;張乾;周策
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T3/00
• 分類號(hào): G06T3/00;G06T5/00;G06T7/00
• 代理公司: 天津盛理知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12209
• 代理人: 陳娟

1.一種場景和光照變化條件下的圖像高精度配準(zhǔn)方法，步驟如下：

⑴收集不同時(shí)間的場景觀測樣本，在一個(gè)場景中采集N張圖片：1個(gè)環(huán)境照明和N-1個(gè)定向側(cè)照明，這些圖片被存儲(chǔ)為列向量，

給定X作為上述N個(gè)照明所組成的矩陣如下：

其中，1≤k≤K，K為側(cè)照明定向的個(gè)數(shù)，

將當(dāng)前的相機(jī)重定位到與上次觀測相近的角度和位置，通過與上次觀測的多張DSL比對(duì)后粗略調(diào)整，獲取當(dāng)前的觀測矩陣Y：

⑵L與F的初始化：

L代表光照差，F(xiàn)代表相機(jī)的幾何校正流，

由(1)中給出的X、Y，假設(shè)有圖像x_i和y_i：其中，i＝0時(shí)代表EL圖像，1≤i≤K時(shí)代表DSL圖像，得到了全局線性光度校正矩陣和一個(gè)偏移向量的公式：

其中，和分別代表圖像x_i和y_i的匹配SIFT特征點(diǎn)的RGB顏色，(*)為準(zhǔn)規(guī)范光照模型，在封閉的形式下可解；

⑶正常感知照明校正：

基于朗伯反射模型：

I_p＝∫<n_p,w>ρ_pL(w)dw

其中，I_p、n_p和ρ_p分別代表像素p的顏色、常態(tài)和反照率，L(w)為照明函數(shù)、w代表球坐標(biāo)系下的一個(gè)方向，

通過給X_F中加入虛擬光L^v(.)來校正其與當(dāng)前觀測Y的光照偏差，得到如下公式：

其中，是像素p校正后的顏色，是加入虛擬光度后產(chǎn)生的顏色增量，L^x(w)表示圖像X看到的在w方向下的光照強(qiáng)度，表示經(jīng)過相機(jī)位姿矯正后X中第p個(gè)像素的顏色，

用下面的函數(shù)平衡X與Y的光度差，即將下面的函數(shù)最小化：

其中，Lⁱ是第i個(gè)光照下X與Y的空間變化正常感知照明差，公式的前半部分鼓勵(lì)了與yⁱ的光度一致性，是可變的，其中0≤C_p≤1是像素p變化的可能性，公式的后半部分鼓勵(lì)虛擬光空間的連續(xù)性，w_pq代表p和q的相似性、p～q表示p與q相鄰，q表示像素p正右方或正下方的相鄰像素，

⑷相機(jī)幾何位置校正：

根據(jù)正常感知照明差Lⁱ，可以得到一個(gè)新的被校正過的光度X_L，通過擴(kuò)展SIFT框架，修正其能量函數(shù)如下：

其中，與(3)中相同，

通過上述步驟得到與上次拍攝的圖片位置、光照完全相同的圖片，進(jìn)行探測發(fā)現(xiàn)其細(xì)密的紋理變化。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的場景和光照變化條件下的圖像高精度配準(zhǔn)方法，其特征在于：所述的相機(jī)重定位步驟：

(a)初始化當(dāng)前相機(jī)到合理的位置，使得這個(gè)位置足夠大以至于包含真正的目標(biāo)區(qū)域，I_c代表當(dāng)前圖片對(duì)應(yīng)照相機(jī)的姿勢和位置；

(b)保持一個(gè)藍(lán)色的矩形框R_b在I_c的中心，一個(gè)紅色的導(dǎo)航矩形框R_r代表當(dāng)前相機(jī)姿勢與目標(biāo)區(qū)域的相對(duì)幾何差，動(dòng)態(tài)調(diào)整相機(jī)的姿勢及位置直至有如下等式成立：

R_r＝HR_b

其中H是由I_c和X_EL計(jì)算出的單位矩陣。