[發明專利]環2π空間成像與無縫拼接方法

在審

• 申請號: 202011415952.1
• 申請日: 2020-12-07
• 公開（公告）號: CN114612311A
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發明（設計）人: 楊秀彬;高隨寧;常琳;張德福;永強
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T3/40;G06T7/80
• 代理公司: 長春中科長光知識產權代理事務所(普通合伙) 22218
• 代理人: 高一明;郭婷

1.一種近距離環2π空間的光學成像與無縫拼接方法，其特征在于，包括：

S1、子圖像處理：運用坐標變換原理獲取像素坐標系和地面坐標系之間的矩陣變換關系，完成對每個相機的標定，求出每個所述相機的內參數和外參數；對相機拍攝的圖像點的像素坐標(u，v)進行逆變換，得到消除畸變后所述相機拍攝的圖像點的像素坐標(x₀，y₀)，完成圖像的畸變矯正；對消除畸變后的所述圖像做柱面投影，獲取所述圖像對應的柱面坐標(x_柱，y_柱)；所述像素坐標系和地面坐標系之間的矩陣變換關系為：

其中，為已知物點在地面坐標系的坐標；

為對應的像點在像素坐標系的坐標；

f為透鏡焦距；

R為所述像素坐標系和地面坐標系的變換矩陣，T為平移量；

為相機內參；

為相機外參；

所述矯正畸變后圖像點像素坐標(x₀，y₀)通過以下公式求取：

其中：r²＝u²+v²；

k₁、k₂、k₃、p₁、p₂為畸變系數，由相機標定獲得；

S2、全圖拼接：利用轉換矩陣將位于不同相鄰像素坐標中的兩像點坐標(x_柱，y_柱)和(x′_柱，y′_柱)轉換到所述兩像點中任意一像點所在的像素坐標中，實現所述相鄰兩像點對應的兩幅圖像的柱面坐標系匹配；通過特征點的提取、剔除錯誤匹配點完成圖像匹配；求取所述兩像點所在的柱面圖像在(x，y)點的重疊部分光強值F(x，y)完成圖像拼接的過渡；所述重疊部分光強值F(x，y)的數學模型為：

F(x，y)＝w_A·A(x，y)+w_B·B(x，y) (2)

其中，A(x，y)為待拼接第一幅圖像的在(x，y)點的光強；

B(x，y)為待拼接第二副圖像在(x，y)點的光強；

w_A是指A點光強大小系數；w_B是指B點光強大小系數；

S3、輸出環2π空間圖像。

2.根據權利要求1所述的近距離環2π空間的光學成像與無縫拼接方法，其特征在于，所述圖像對應的柱面坐標(x_柱，y_柱)通過以下公式求取：

其中，f是柱面底面圓心到矩形面的距離；

W是相機坐標中物體的實際寬度，H是物體的高度；

θ可由三角函數求取。

3.根據權利要求1所述的近距離環2π空間的光學成像與無縫拼接方法，其特征在于，將所述位于不同像素坐標中的相鄰兩像點坐標轉換到其中任意像點的像素坐標公式如下：

4.根據權利要求6所述的近距離環2π空間的光學成像與無縫拼接方法，其特征在于，所述轉換矩陣由以下公式求取：

其中，R₁和R₂分別為相鄰兩臺相機的像素坐標系和地面坐標系的變換矩陣。

5.根據權利要求1所述的近距離環2π空間的光學成像與無縫拼接方法，其特征在于，針對非整數坐標中無法取值從而出現大量空白像素塊的問題，采用雙線性內插法實現像素取值，使得雙線性插值使圖像更加平滑。