[發明專利]一種微觀打印圖案的圖像拼接方法及裝置

有效

• 申請號: 202010323764.X
• 申請日: 2020-04-22
• 公開（公告）號: CN111507904B
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發明（設計）人: 陳建魁;王培琳;徐洲龍
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G06T3/40
• 分類號: G06T3/40
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李智

本發明提供了一種應用于微觀打印圖案的圖像拼接方法及系統，屬于圖像處理領域。該方法為：在圖像重疊區域內計算對應的點特征和直線特征；將源圖像初步網格劃分，使用點特征和直線特征的對應性，計算每個網格的局部單應性變換矩陣，以此將兩幅圖像進行初步拼接；將初步變換的源圖像再次作網格劃分，使用網格頂點表示點特征和直線特征，結合局部相似性和全局一致性，進一步優化對齊。本發明引入直線特征來求解變換模型，避免了打印圖案部分區域特征點不足引起的誤匹配；使用局部變換模型，增加了變換模型的自由度，提高了拼接圖像的對齊精度；使用基于網格的變換模型，引入局部相似性和全局一致性，對初步對齊的拼接結果進行優化，提高對齊精度。

技術領域

本發明涉及圖像處理技術領域，尤其涉及一種微觀打印圖案優化拼接精度的方法和裝置。

背景技術

在許多科研領域需要對待檢測目標的微觀形貌進行觀測，比如醫療、生物、材料和精密制造等。為了獲取待檢測目標的微觀形貌，需要借助具有足夠分辨率的相機和鏡頭才能得到合適的觀測圖像。但分辨率的提高，不可避免的會造成相機視野的減少，這就造成只能直接對待檢測目標的局部進行觀測。而在保證合適的分辨率的前提下，通過直接增加相機的感光元件的尺寸，不但大幅度的增加成本，而且不能解決對更大的觀測范圍的需求，這就需要使用微觀圖像拼接技術。對于微觀打印圖案，由于是人為制造的結構化圖案，因此在可能存在規律化的直線特征，但卻缺少足夠的點特征，不能夠獲得足夠多的一致性特征，同時由于微觀打印圖案的精度高，對于拼接的結果中輕微的偏移就會造成打印直線的不連續，這就需要拼接精度更高的方法。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供一種微觀打印圖案的圖像拼接方法及裝置，可有效的改善現有微觀打印圖案拼接特征不足和對齊精度不夠的問題。

一種圖像拼接方法，包括以下步驟：

(1)從目標圖像和源圖像的重疊區域中提取對應的點特征和直線特征；

(2)將源圖像作初步網格劃分，使用點特征和直線特征的對應性，計算每個網格的局部單應性變換矩陣，以此將兩幅圖像進行初步拼接；

(3)將初步拼接的源圖像再次作網格劃分，將點特征和直線特征使用網格頂點表示，引入局部相似性和全局一致性，進一步優化對齊精度，完成拼接。

進一步地，所述步驟(2)的具體實現方式為：將源圖像I分割為r×c數量的網格，對于每一個網格單元使用其中心像素表示，第k個網格單元的中心像素的坐標，其中k＝{1,2,…,r×c}，求出該網格單元對應的局部變換

其中，為對角矩陣，diag(.)表示根據給定的向量生成一個對角矩陣，和分別是特征點和特征直線對應的權重因子組成的向量，根據N對點特征對和M對直線特征對，第k個網格單元對應的權重向量和具體的分別為其中表示第i個點特征對應第k個網格單元的權重值，表示第j個直線特征對應第k個網格單元的權重值。

進一步地，所述步驟(2)將點特征和直線特征使用網格頂點表示的具體實現方式為：

將初步拼接后的源圖像均勻劃分為R×C個網格單元，其網格頂點表示為則源圖像內的像素點使用包圍該像素點的四個網格頂點進行加權表示，對于最終拼接圖像中的網格頂點表示為

通過使用網格頂點表示點特征，構造的目標函數為：

其中，p_i'是目標圖像中第i個對應的特征點，g＝{1,2,3,4}，是包圍該對應特征點的四個網格頂點，w_i,g是該四個網格頂點對應的權重值；

通過使用網格頂點表示直線特征與網格邊界的各個交點及直線端點，構造的目標函數為：