[發明專利]一種面向森林防火的全景拼接方法

在審

• 申請號: 201710079900.3
• 申請日: 2017-02-15
• 公開（公告）號: CN106952225A
• 公開（公告）日: 2017-07-14
• 發明（設計）人: 房勝;李哲;趙建立;崔建明;劉絮絮;高秀陽;李賓
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: G06T3/40
• 分類號: G06T3/40;G06T7/33;G06T7/35
• 代理公司: 青島智地領創專利代理有限公司37252
• 代理人: 肖峰

1.一種面向森林防火的全景拼接方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟1：啟動用于森林防火監控的攝像頭，將沿特定方向轉動過程中獲得的視頻幀經過預處理后輸入給拼接線程，具體包括如下步驟：

步驟1.1：啟動拼接線程，在拼接線程啟動的同時啟動預處理線程，裁剪從攝像頭中獲取的一幀圖像的邊緣部分；

步驟1.2：將步驟1.1預處理完成的一幀圖像傳送到拼接線程中；

步驟2：對預處理后的每一幀圖像提取特征點；

步驟3：對于相鄰圖像的每個特征點，使用k-d樹算法尋找最鄰近的匹配特征點；

步驟4：根據步驟3中找到的匹配特征點，用RANSAC算法選取4對特征匹配對求解對應矩陣；具體包括如下步驟：

步驟4.1：隨機地從所提取的特征點中抽出4對特征點，計算出變換矩陣H，記為模型M；

其中，H的形式為：

其中，H_ij為從圖像j向圖像i變換時的矩陣；

K_i是源圖像的相機模型，R_i為向圖像i變換時的旋轉參數，用對數表示：

R_j、K_j是和R_i、K_i形式相同的參數；

步驟4.2：根據實際情況設置一個閾值；

步驟4.3：計算特征點中所有數據與模型M的誤差，并判斷誤差與閾值的大小；

若：判斷結果是誤差小于閾值，則將誤差小于閾值的特征點加入到內點集I中；

或判斷結果是誤差大于閾值，則重復步驟4.3；

步驟4.4：判斷步驟4.3中內點集I中元素個數與最優內點集I_optimal中元素個數的大小；

若：判斷結果是步驟4.3中內點集I中元素個數大于最優內點集I_optimal中元素個數，則更新I_{_optimal} =I，同時更新迭代次數k；

或判斷結果是步驟4.3中內點集I中元素個數小于或者等于最優內點集I_optimal中元素個數，則重復步驟4.3-步驟4.4；

步驟4.5：判斷迭代次數k與總迭代次數K的大小；

若：判斷結果是迭代次數k大于總迭代次數K，則退出；

或判斷結果是迭代次數k小于或者等于總迭代次數K，則迭代次數k加1，并重復步驟4.3-步驟4.5，直至迭代次數k大于總迭代次數K；

步驟5：對于步驟4求出的對應矩陣，利用捆綁調整算法估計具有最小誤差的相機參數值，并以此計算出初步的全景拼接圖像；

步驟6：對于步驟5中所得到的全景拼接圖像，使用多波段融合的方法消除拼接縫隙，得到最終的全景拼接圖像。

2.根據權利要求1所述的面向森林防火的全景拼接方法，其特征在于：在步驟3中，具體包括如下步驟：

步驟3.1：用待拼接圖像的左側的圖和待拼接圖像的右側的圖的特征初始化k-d樹；

步驟3.2：對待拼接圖像的左側圖中的每個特征執行優先搜索以查找最鄰近的匹配特征點。

3.根據權利要求1所述的面向森林防火的全景拼接方法，其特征在于：在步驟6中，具體包括如下步驟：

步驟6.1：為每個圖像i分配一個加權函數w(x,y)＝w(x)w(y)；

其中，從中心到邊緣w(x)的值從1到0線性變化；

步驟6.2：對加權函數在球形坐標系wⁱ(θ,φ)內重新采樣，采樣后的加權函數的圖像強度的加權總和如公式(1)所示：

其中，I^liner(θ,φ)是使用線性融合形成的復合球面圖像；上標i是每個需要融合的圖像的編號，i的取值范圍為[1， n]，n是需要融合的圖像的總數量；wⁱ(θ,φ)是圖像i的權重；θ、分別是圖像i的水平和縱向角度參數；Iⁱ(θ,φ)為第i個圖像在球形坐標系wⁱ(θ,φ)中的表示；

步驟6.3：通過找到圖像最有用的點集來初始化每個圖像的混合權重，混合權重表示如下：

這些最大權值的映射連續混合形成了每個波段的混合權值，所呈現圖像的高通版本形式如下：

其中，g_σ(θ,φ)是標準偏差為σ的高斯分布；*操作符表示卷積；Iⁱ(θ,φ)為第i個圖像在球形坐標系wⁱ(θ,φ)中的表示，i的取值范圍為[1， n]，n是需要融合的圖像的總數量；表示第i個圖像的高頻細節內容；為第i個圖像經過高斯濾波后的低頻概貌內容；

通過模糊這幅圖像的最大權值映射，形成融合權值，表示如下：

其中，為波長在[0,σ]的波段內的融合權值；后續的頻段使用低頻帶通圖像和模糊融合權值來融合；

步驟6.4：對每個波段，使用對應的融合權值線性合并重疊的圖像，如下所示：

其中，下標k指的是各個波段；為將i個圖像在k個波段上融合后的最終結果；為第i個圖像在第k個波段上的融合權值；為圖像i在第k個波段上濾波后的圖像。