[發明專利]減少拼接圖像錯位的圖像融合方法

有效

• 申請號: 201710298031.3
• 申請日: 2017-04-29
• 公開（公告）號: CN107194866B
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發明（設計）人: 史再峰;高陽;龐科;高靜;徐江濤;劉銘赫
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G06T3/00
• 分類號: G06T3/00;G06T3/40
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 劉國威

本發明涉及圖像處理及計算機圖形學領域，為在拼接參數不變的情況下，提升拼接圖像質量，淡化錯位和拼接縫隙，獲得視覺上的自然連貫的融合圖像。為此，本發明采用的技術方案是，減少拼接圖像錯位的圖像融合方法，使用拼接參數對拼接輸入圖像進行處理，對處理后的圖像坐標重合的像素點進行處理，具體地：一、求兩幅拼接圖像重合區域像素點亮度差異：二、求安全的邊緣點和平滑區域；三、尋找融合路徑；四、進行圖像融合的優化。本發明主要應用于圖像處理及計算機圖形處理場合。

技術領域

本發明涉及圖像處理及計算機圖形學領域，尤其涉及進行圖像匹配拼接時，基于優化視覺感受的優化融合效果領域。具體講,涉及減少拼接圖像錯位的圖像融合方法。

背景技術

圖像拼接融合技術是常見的數字圖像處理技術，廣泛應用于汽車電子、無人機、軍事、遙感等實際應用領域。該技術是將兩幅或者多幅具有重合區域的圖像拼接融合為一幅視角寬廣的圖像。常用圖像拼接方法的步驟是(1)進行圖像中關鍵信息例如特征點的提??；(2)將兩幅圖中的這些關鍵信息進行匹配；(3)利用匹配的關鍵信息，計算用于融合的拼接參數。拼接參數包含圖像的旋轉，拉伸，平移等信息。(4)使用該拼接參數對拼接圖像進行處理后，以其中一幅圖像為基準，另一幅圖像去除重合區域與之融合，完成圖像拼接融合。

但是在實際應用中，用于拼接的圖像往往是不同攝像頭在不同角度拍攝的，導致拼接圖像之間存在較大的旋轉及拉伸變化。某些現行的圖像拼接算法對旋轉以及拉伸變化較為敏感，這導致計算所得拼接參數與真實的拼接參數之間存在一定的偏差。圖像依照此拼接參數進行拼接時會在拼接處產生一些錯位，從而造成圖像內容邊緣斷裂等現象。同時由于不同攝像頭的性能存在差異，拍攝環境(如光照等)存在差別，兩幅拼接圖像中的重合區域會存在亮度等的差異，導致融合圖像有較為明顯的拼接痕跡。從而降低了視覺感受。

發明內容

針對常用圖像拼接方法中圖像融合時出現的錯位，邊緣斷裂，拼接縫隙等問題，本發明的目的是在拼接參數不變的情況下，提升拼接圖像質量，淡化錯位和拼接縫隙，獲得視覺上的自然連貫的融合圖像。為此，本發明采用的技術方案是，減少拼接圖像錯位的圖像融合方法，使用拼接參數對拼接輸入圖像進行處理，對處理后的圖像坐標重合的像素點進行處理，具體地：

一、求兩幅拼接圖像重合區域像素點亮度差異：首先對用于拼接的圖像對的灰度圖進行中值濾波，得到每幅圖的像素亮度信息，在拼接圖像重合區域內，將經過處理的待拼圖像灰度值按照公式1相減并求絕對值：

D_(i,j)＝abs(A_(i,j)-B_(i,j)) (1)

公式1中，(i，j)為重合區域內的像素坐標，A表示經中值濾波后的左路拼接圖像的灰度值，B表示經中值濾波后的右路拼接圖像的灰度值，abs為求絕對值的函數，D表示兩圖的亮度差異；

二、求安全的邊緣點和平滑區域：使用邊緣檢測算法分別檢測兩圖重合區域的內容邊緣，將坐標重合的邊緣標記為安全邊緣點，表示作為融合路徑的像素，然后將圖像的邊緣圖進行形態學膨脹，兩圖中非邊緣的像素坐標的并集為拼接圖像的平滑區域，對平滑區域的像素坐標給額外的融合路徑選擇權重，如公式2所示：

M_(i,j)＝S_(i,j)-D_(i,j) (2)

式中，(i，j)為重合區域內的像素坐標，D表示兩圖的亮度差異，M表示最后的融合途徑選擇權重，S表示平滑區像素額外的權重；

三、尋找融合路徑，重合區域中處于兩圖邊界交界的兩個頂點分別為搜索融合路徑的起始點和終點，每個新的融合路徑像素位置的搜索范圍為當前像素坐標為中心n*n的窗口且去除不考慮像素坐標，從起始點出發，在搜索范圍內M值最大的點記為下一個融合路徑點，若存在數個最小值，則記距離終點最近的點為下一個路徑點，以此規律進行迭代，直到尋找到終點，融合路徑定位結束；