[發明專利]一種螺紋全景圖像合成方法

在審

• 申請號: 201611241853.X
• 申請日: 2016-12-29
• 公開（公告）號: CN106657789A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 畢昆;李莉;龔衛民;楊斌;蔣興福
• 申請（專利權）人: 核動力運行研究所;中核武漢核電運行技術股份有限公司
• 主分類號: H04N5/232
• 分類號: H04N5/232;G06T3/40
• 代理公司: 核工業專利中心11007
• 代理人: 高尚梅

1.一種螺栓孔內壁全景圖像合成方法，其特征在于，包括：

步驟一：現場實測，選定攝像頭參數；將若干個攝像頭豎直排列，由機械臂送入螺栓孔內，根據現場實測，選定鏡頭焦距與光圈大小，確保上下相鄰圖片重疊高度為兩個螺紋間距，左右相鄰圖片重疊寬度為圖片寬度的15％；

步驟二、采集圖像：以螺栓孔軸心為旋轉心將攝像頭旋轉若干個角度拍攝螺紋內壁圖像，采集螺栓孔內壁全景分塊圖像并現場標定重疊區域；

步驟三、枕形畸變校正：對步驟二中拍攝的所有圖片建立枕形畸變模型，進行畸變矯正，枕形畸變矯正具體方法為：

步驟四、橫向拼接重疊像素數確定：對步驟三中左右相鄰圖像重疊區域內提取SURF特征，根據快速最近鄰算法匹配特征，利用RANSAC算法剔除誤匹配點，計算待拼接圖像間的變換關系，確定橫向拼接重疊像素數；

步驟五、縱向拼接重疊像素數確定：對步驟三中上下相鄰圖像中采用霍夫直線檢測算法，提取每一根螺紋的位置信息，確定縱向拼接重疊像素數；

步驟六、全景圖像合成：選取左上方第一張圖像為基準圖像，根據步驟四和步驟五確定的重疊區域先橫向拼接后縱向拼接，對拼接區域采用漸入漸出方式融合，最終合成螺栓孔內壁全景圖像。

2.如權利要求1所述一種螺栓孔內壁全景圖像合成方法，其特征在于，所述步驟二中現場標定重疊區域時，上下相鄰圖片重疊高度為兩個螺紋間距，左右相鄰圖片重疊寬度為圖片寬度的15％。

3.如權利要求1所述一種螺栓孔內壁全景圖像合成方法，其特征在于，所述步驟三枕形畸變矯正的具體方法為：

步驟3.1建立攝像機模型，確定相機內參數矩陣；

將坐標為(X_i,Y_i,Z_i)的物理點Q_i映射到投影平面上坐標為(x_i,y_i)的變換表示為：

q＝MQ

其中，M為攝像機內參數矩陣，且z＝Z。f_x、f_y為有效焦距，(c_x,c_y)為光學中心；

步驟3.2根據透鏡畸變原理，建立相機畸變模型，確定相機畸變參數矩陣；

具體地，由于成像儀中心畸變為0，用r＝0(r為像點到中心點的距離)位置周圍的泰勒級數展開的前幾項來定量描述畸變情況，徑向畸變通過三個參數k₁,k₂,k₃來描述，表達式為：

x_corrected＝x(1+k₁r²+k₂r⁴+k₃r⁶)

y_corrected＝y(1+k₁r²+k₂r⁴+k₃r⁶)

切向畸變通過參數p₁,p₂來描述，表達式為：

x_corrected＝x+[2p₁y+p₂(r²+2x²)]

y_corrected＝y+[p₁(r²+2y²)+2p₂y]

其中，(x,y)是畸變點在成像儀上的原始位置，(x_corrected,y_corrected)是校正后的新位置，畸變向量為[k₁,k₂,p₁,p₂,k₃]^T；

步驟3.3對于每一個不同內徑的螺栓孔及每一個攝像頭，選擇一副螺紋圖片，調整畸變向量至最佳矯正效果，記錄不同內徑螺栓孔及不同攝像頭的畸變向量；

步驟3.4將記錄的畸變系數應用于將要矯正的螺栓孔及攝像頭拍攝的圖片；

步驟3.5得到校正圖片。