[發明專利]一種基于線特征的弱連接影像拼接方法

有效

• 申請號: 201611194009.6
• 申請日: 2016-12-21
• 公開（公告）號: CN106875374B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 鐘燦;文高進;姚娜;尚志鳴;張春曉;王洪民;李辰
• 申請（專利權）人: 北京空間機電研究所
• 主分類號: G06T7/73
• 分類號: G06T7/73;G06T5/00;G06T3/40
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

一種基于線特征的弱連接影像拼接方法，首先在左右兩幅影像同名區域內量測分布均勻的N對同名點對的影像坐標，并在左右兩幅影像中找到同名的相交直線對或平行直線；根據量測像點的影像坐標計算直線的方程，并計算得到直線交點的影像坐標；將對應的直線交點視作同名點，其影像坐標代入到影像上下視差的方程中，與普通同名點一起求解影像間的相對定向參數；依據求解得到的相對定向參數，對右影像進行幾何變換，并得到新的影像重疊區域，以重疊區域的中線為拼接線，將兩幅影像拼接起來。本發明充分不僅構造了更多的同名點觀測值，并能夠使點位分布更加理想，從而提高弱連接影像的拼接精度，可適用于各種弱連接條件影像的拼接處理。

技術領域

本發明涉及求解影像間相對位置關系的方法，特別是針對弱連接影像的相對位置關系確定及拼接方法，屬于測繪及計算機視覺領域。

背景技術

在利用航空影像進行地形圖測繪，或者通過場景拍攝的影像構建全景影像時，需要將影像拼接構建整個拍攝區的全幅影像，為保證影像的拼接精度，核心步驟就是確定各影像間的相對位置關系。目前大多通過影像匹配獲取兩幅影像間N對(N5)同名點對的影像坐標，通過影像相對定向來求解影像相對位置關系。一般來說，要獲得較高的相對定向精度，影像間的重疊度應不低于60％，且量測得到的同名點應均勻分布在影像間的重疊區域內。但在某些特殊情況下，影像間的連接條件很弱，重疊度甚至不超過10％，采用傳統同名點對應關系的相對定向方法很難得到較高精度的相對定向結果。因此，有必要研究一種能夠提高弱連接條件影像相對定向及拼接精度的方法。

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有方法的缺陷，提供了一種利用影像線特征的相對定向方法，通過影像直線特征的成像關系，計算出影像成像范圍以外像點的影像坐標，以增加相對定向求解的多余觀測量，并能夠擴展同名點的分布范圍，有效提高弱連接影像的相對定向精度。

本發明的技術解決方案是：一種基于線特征的弱連接影像拼接方法，步驟如下：

(1)在左右兩幅影像的重疊區域上量測N對同名點的影像坐標，N對同名點應均勻分布在影像重疊區域，將重疊區域從上到下等分為3部分，分別為重疊區域上方、中部和下方，重疊區域上方、中部和下方應至少各量測 2對同名點；

(2)在左右兩幅影像中找到同名的相交直線對或平行直線對(是指兩幅圖像的成像物方相交或平行，而不是僅在影像中相交或平行而實際不相交或平行)，每條直線上各量測兩個點的影像坐標(可以不必是同名點)，所選的直線對必須在兩幅影像上都出現；

(3)利用步驟(2)獲得在左影像上的某一直線上量測的兩個點的影像坐標，計算該直線在影像上的方程，同理計算與其相交或平行直線的方程，并計算其對應的同名直線對在右影像上的方程；

(4)根據步驟(3)計算的相交直線對或平行直線對的方程，求解相交直線對的交點或平行直線對的滅點在左影像上的影像坐標，并對應地計算右影像上同名直線對的同名交點或同名滅點；

(5)把步驟(4)計算得到的同名交點或同名滅點的影像坐標與步驟(1) 量測的N對同名點的影像坐標作為測量值，進行影像相對定向元素的解算；

(6)通過影像相對定向解算得到兩幅影像間的相對定向元素，并基于該參數以左影像為基準校正右影像；

(7)計算校正后左右影像的重疊區域，以重疊區中心線為拼接線，將左影像和校正后的右影像拼接起來，實現影像拼接。

所述步驟(3)中計算直線方程，根據步驟(2)中量測得到的兩個像點的影像坐標，計算其直線方程的具體步驟為：

假設所量測的直線上兩個點的坐標分別是(x₁,y₁)和(x₂,y₂)，則直線的方程式形如：

Ax+By+C＝0

其中