[發明專利]基于陣列鏡頭的圖像拼接方法

在審

• 申請號: 201711089467.8
• 申請日: 2017-11-08
• 公開（公告）號: CN107886577A
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發明（設計）人: 鄒建成;顏培州
• 申請（專利權）人: 北方工業大學
• 主分類號: G06T19/20
• 分類號: G06T19/20;G06T5/00;G06T5/40;G06T7/13
• 代理公司: 北京北新智誠知識產權代理有限公司11100
• 代理人: 朱麗華

技術領域

本發明涉及一種基于陣列鏡頭的圖像拼接方法，屬于圖像處理及計算機視覺處理技術領域。

背景技術

通常獲取圖像的場景的大小與拍攝裝置的分辨率之間是矛盾的關系，即要想獲取全場景的圖像則圖像分辨率較低，想得到高分辨率的圖像則圖像的拍攝范圍有限。圖像拼接技術的產生解決了這一矛盾，通過將多張高分辨率的圖像拼接得到全景的完整圖像，既滿足了場景大小的需要，又達到了圖像分辨率的要求。隨著圖像處理技術的不斷發展，圖像拼接技術逐漸成為圖像處理領域的一個熱點問題之一。

現有的圖像拼接方法，需要先利用同一相機拍攝多張圖像，然后對多張圖像進行拼接，靜態場景拼接效果良好，對于三維場景及動態場景，圖像拼接效果并不理想。

發明內容

鑒于上述原因，本發明的目的在于提供一種基于陣列鏡頭的圖像拼接方法，利用陣列鏡頭獲取的陣列圖像組，對陣列圖像組進行多視立體匹配，然后進行圖像拼接，拼接效果較為理想。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種基于陣列鏡頭的圖像拼接方法，包括：

對陣列鏡頭進行標定，得到陣列鏡頭的內參數；該陣列鏡頭由若干鏡頭模組按照N*M陣列形式排列組合而成；

利用陣列鏡頭擷取陣列圖像組，利用相應鏡頭的內參數對陣列圖像中的相應圖像進行校正，得到校正后的陣列圖像組；

對校正后的陣列圖像組，進行預處理；

對預處理后的陣列圖像組，進行多視立體匹配，得到重建圖像；

對重建圖像進行拼接。

所述多視立體匹配的方法是：

從預處理后的陣列圖像組中選取位于中心位置的圖像作為參考圖像，將參考圖像的每個像素點作為網格點，建立空間曲面網，初始深度設為0；將場景空間沿參考圖像的主軸方向劃分成若干深度層，建立深度集合L；兩兩深度層的間隔根據兩相鄰深度層在參考圖像上對應的像素位置差確定；

根據公式：

確定每個網格點的深度，其中f_x∈L，N是參考圖像相鄰像素集合，其中D_x(f_x)表示參考圖像像素點X在深度f_x處的灰度一致性，表示參考圖像兩相鄰像素點x₁，x₂分別取深度對應的光滑能量項；

求解能量函數確定每個網格點的深度，基于MRF模型算法得到參考圖像上每個像素的深度，得到場景的重建表面。

對重建圖像進行拼接的方法是：利用sift算法確定特征點，進行特征點對齊；利用ransac算法去除噪聲；圖像融合。

本發明的優點是：

1、本發明的圖像拼接方法，利用陣列鏡頭重疊的小光圈代替單個鏡頭的一個大光圈，模擬了昆蟲的復眼，可獲得更多的圖像信息，利用陣列圖像的相互信息可得到拼接效果較為理想的圖像；

2、本發明的圖像拼接方法，利用陣列鏡頭獲取的陣列圖像組，對陣列圖像組進行多視立體匹配，對重建圖像進行拼接，對于三維場景及動態場景，避免了幀間運動估計問題，拼接效果較為理想。

附圖說明

圖1是本發明的方法流程示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖和實施例對本發明作進一步詳細的說明。

如圖1所示，本發明公開的基于陣列鏡頭的圖像拼接方法，包括：

S1：對陣列鏡頭進行標定，得到陣列鏡頭的內參數；

陣列鏡頭由若干鏡頭模組按照N*M陣列形式排列組合而成，對N*M個鏡頭進行標定。

S2：利用陣列鏡頭擷取陣列圖像組，利用相應鏡頭的內參數對陣列圖像中的相應圖像進行校正，得到校正后的陣列圖像組；

N*M個鏡頭擷取N*M個圖像，構成陣列圖像組，對其中的每個圖像，利用相應的鏡頭內參數進行校正，得到校正后的陣列圖像組。

待拼接的陣列圖像組至少為兩組。

S3：對校正后的陣列圖像組，進行預處理；

對各圖像進行預處理，包括去噪、邊緣提取、直方圖處理等。

S4：對預處理后的陣列圖像組，進行多視立體匹配，得到一幅重建圖像；

從校正后的陣列圖像組中選取位于中心位置的圖像作為參考圖像，將參考圖像的每個像素點作為網格點，建立空間曲面網，初始深度設為0。將場景空間沿參考圖像的主軸方向劃分成若干深度層，建立深度集合L。兩兩深度層的間隔可以根據兩相鄰深度層在參考圖像上對應的像素位置差確定。

根據公式：