[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

本發明屬于光學成像領域，提出一種基于圖像信息邊緣匹配和拼接的環2π空間成像實現方法。利用定標得到的相機內外參數，采用坐標矩陣變換糾正圖像畸變，通過相機成像幾何關系反演實現柱面投影。尋找兩張圖片的重合部分，快速準確的完成相似點提取和匹配。用坐標轉換將所有處理過的圖像進行拼接。通過雙線性內插法對原坐標中非整數坐標值的灰度進行估計，采用漸入漸出的方式實現兩圖像亮度之間的平滑過渡。本發明適合于環2π空間的近距離全景圖像的拼接。

技術領域

本發明屬于光學成像領域，特別涉及一種環2π空間成像與無縫拼接方法。

背景技術

環2π空間的光學成像具有全視場、大信息量和高靈敏度等特點，能廣泛應用于光學系統周圍的動態感知和星載成像的實時環境變量獲取。但是，如果不經過圖像處理，環2π空間成像圖像會因相機自帶的畸變導致成像質量下降，圖像變形明顯。現有的圖像處理與拼接的方法在成像過程也存在很多問題，導致拼接出的圖像存在間隙誤差，無法滿足高精度的星載成像。因此，一種新的圖像處理與拼接方法有待提出。

發明內容

本發明設計了一種基于圖像邊緣特征點融合的方式實現圖像精準拼接的環2π空間成像與無縫拼接方法，可以解決現有技術在成像過程中拼接出的圖像存在間隙誤差，無法滿足高精度的星載成像的問題，為實現上述目的，本發明采用以下具體技術方案：

一種環2π空間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；對消除畸變后的圖像做柱面投影，獲取圖像對應的柱面坐標(x_柱,y_柱)；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；

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)轉換到兩像點中任意一像點所在的像素坐標中，實現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；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；