[發明專利]一種全景影像無縫拼接方法

有效

• 申請號: 201910369949.1
• 申請日: 2019-05-06
• 公開（公告）號: CN110175011B
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發明（設計）人: 紀秀;楊華民;韓成;李華;胡漢平;張超;蔣振剛;權巍;耿雪娜;徐春鳳;徐超
• 申請（專利權）人: 長春理工大學
• 主分類號: G06F3/14
• 分類號: G06F3/14;G06T3/40;H04N5/265
• 代理公司: 北京中索知識產權代理有限公司 11640
• 代理人: 楊瑾

本發明涉及一種全景影像無縫拼接方法，主要包括包括步驟：步驟1、假設有若干個影像，每個影像分別由a1，a2，...，an；b1，b2，...，bn；...；d1，d2，...，dn；.....幀構成，分別對原始影像的a1～an幀圖像進行預處理，對a1、b1、...、d1；a2、b2、...、d2；.....幀圖像進行預處理并采用改進ORB算法對該幀圖像進行圖像配準；步驟2、PROSAC算法剔除虛假匹配；步驟3、計算上述步驟中已匹配特征點坐標關系的數學模型，即變換矩陣H；步驟4、計算接縫線；本發明實現將多段影像拼接成全景無縫影像，其拼接速度快，拼接質量良好，且有效的消除了重影。

技術領域

本發明涉及圖像處理技術領域，尤其涉及一種全景影像拼接方法。

背景技術

隨著各方面技術發展越來越廣泛和深入，對具有較大視域全景影像的需求也越來越大。全景影像拼接經過近幾年的迅速發展，受到研究人員越來越多的關注。目前全景影像拼接已經成為計算機領域、圖像處理領域、虛擬現實領域的關鍵技術，在地質勘探、軍事偵察、醫學微創手術及航空航天等領域發揮重要作用。

全景影像拼接即使用多個攝像機對同一場景在不同角度拍攝，把得到的影像無縫拼接成一段無縫連續的影像。其拼接過程主要是將影像分解為單幀圖像，然后把具有重疊區域的每一幀圖像對應拼接。圖像拼接有三個主要部分：圖像預處理、圖像配準和圖像融合。圖像配準作為圖像拼接的核心部分，是研究人員研究的重點，其方法基本包括兩類：基于頻域的方法和基于時域的方法，而后者又分為基于特征的方法和基于區域的方法，基于特征的方法是當前圖像配準的主流方法。2011年提出了能夠快速提取和描述特征點的ORB算法，該算法最大的特點就是計算速度快，且效果良好。

計算最佳接縫線是全景影像無縫拼接的重要步驟。確定了最佳的接縫線能有效消除重影和鬼影問題。理想的最佳接縫線應該具有如下特點：使接縫線上任意位置的兩點的顏色差異最小化；要求曲線上的點在原始圖像上有兩個相似的幾何結構。

圖像融合是將兩幅及多幅具有重疊區域的圖像融合成為一張無縫的全景圖像。一般情況下，圖像融合由低到高分為：信號級融合、像素級融合、特征級融合、決策級融合，當前研究和應用最多的就是像素級融合。常用的圖像融合算法包括：基于絕對值取大方法、基于金字塔變換的方法、基于小波變換的方法、加權平均融合方法等。基于絕對值取大方法優點在于邊緣強度高，紋理清晰，但是拼接感強，結構不完整；基于金字塔變換方法重建過程存在不確定性，不穩定性，可能會導致融合結果的模糊；基于小波變換的方法擁有水平，垂直和對角三種高頻子帶，但是它難以反映線和面的奇異行，還缺乏對自然圖像進行稀釋表示的能力；加權平均融合方法是最簡單、直接的圖像融合方法。它具有簡單易實現、運算速度快的優點，并能提高融合圖像的信噪比，但是這種方法削弱了圖像中的細節信息，降低了圖像的對比度，在一定程度上使得圖像中的邊緣變模糊。

在攝像機捕捉運動目標時，很難保持特征點的時態幀間一致性，這樣使用上述算法檢測到的特征點可能導致其坐標發生變化或被遮擋，或者離開重疊區域，然后將導致在幀之間獲得轉換不規則性，并且檢測每個幀中的特征點變得更加復雜和耗費時間。卡爾曼濾波結合交互式模型(IMM-FT)的方法能夠跟蹤前一幀的特征，找出其在當前幀中的位置，有效降低了特征檢測的復雜度。

近幾年，全景影像無縫拼接技術發展迅速，各種改進的拼接算法層出不窮，基本能夠起到一定的效果。但是仍然存在如速度慢、效率低及拼接后存在重影和鬼影等問題和難題。

發明內容

本發明目的在于提供一種全景影像無縫拼接方法，在保證拼接圖像質量的情況下大大提高了影像拼接的速度，并且對于消除拼接圖像的重影和鬼影起到良好的效果。

本發明的技術方案通過如下步驟實現：

一種全景影像無縫拼接方法，步驟主要包括：