[發明專利]一種基于先驗信息的快速圖像拼接方法

有效

• 申請號: 202110895003.6
• 申請日: 2021-08-05
• 公開（公告）號: CN113344795B
• 公開（公告）日: 2021-10-29
• 發明（設計）人: 曲東升;李長峰;冀偉;陳輝;查進;張文曄;羅文;朱華波;陶友瑞;韓旭
• 申請（專利權）人: 常州銘賽機器人科技股份有限公司
• 主分類號: G06T3/40
• 分類號: G06T3/40
• 代理公司: 常州至善至誠專利代理事務所(普通合伙) 32409
• 代理人: 趙旭

1.一種基于先驗信息的快速圖像拼接方法，其特征在于，具體步驟如下：

第一步驟、首先利用標定板計算出三軸機器人固定運動軌跡中拍攝圖像的重疊關系以及圖像間的單應性矩陣；

第二步驟、將該單應性矩陣用于輸入圖像的粗配準，根據先驗信息對固定軌跡的任意工件圖像進行粗配準，此步驟不依賴任何圖像特征；

第三步驟、在先驗信息中，根據圖像重疊區域的寬高比取整確定四叉樹的初始節點數目，利用四叉樹算法快速提取一定數量的點特征，在拼接縫附近提取線特征，依據點和線約束優化圖像配準關系，在點和線約束中，相機位姿參數在每一幀都用光速平差法進行優化，然后將優化后的位姿用于更新單應性矩陣，其中為相機位姿參數中的旋轉參數；為相機位姿參數中的平移參數；

第四步驟、針對特征稀疏而導致點和線約束失敗的圖像使用四叉樹算法在各個小區域計算圖像互信息來精細化圖像配準；

第五步驟、利用精確的配準關系拼接出待測工件表面的完整圖像信息。

2.根據權利要求1所述的一種基于先驗信息的快速圖像拼接方法，其特征在于：所述三軸機器人的相機坐標系為，像素坐標系為，根據相機模型可得兩坐標系之間的變換關系：

（1）

其中，表示相機感光芯片X方向在u軸方向上的尺度因子；是相機感光芯片Y方向在v軸方向上的尺度因子；（，）表示相機中心點；K表示相機內參；在相機掃描軌跡已知的情況下，通過等距拍攝可輕易計算出圖像對的重疊程度和圖像對的變換關系。

3.根據權利要求1所述的一種基于先驗信息的快速圖像拼接方法，其特征在于：所述單應性矩陣涉及兩個平面之間的變換，通過兩個相機位置查看的平面，根據單應性可以投影到同一個平面，變換公式如下：

（2）

其中，u表示像素的橫坐標；v表示像素的縱坐標；和表示兩圖像上的像點且它們是一對匹配的點對；表示單應性矩陣；、、、、、、、以及均表示為矩陣元素。

4.根據權利要求3所述的一種基于先驗信息的快速圖像拼接方法，其特征在于：設有對匹配點和，， 最少4對匹配的點對，且任意3點不共線，就可以求出兩幅圖像的單應性矩陣；其中，n表示匹配點的數量，且n是大于等于4的正整數。

5.根據權利要求1所述的一種基于先驗信息的快速圖像拼接方法，其特征在于：所述線特征的線段使用LSD算法進行檢測，并使用LBD算法進行線段匹配， 線特征的重投影誤差等于投影線的端點到在圖像平面上檢測到的直線的距離之和。

6.根據權利要求1所述的一種基于先驗信息的快速圖像拼接方法，其特征在于：用光束平差法優化包含點和線這兩種幾何元素的誤差函數，最主要的三項是3D點的重投影誤差、線特征的端點P重投影線段的誤差和端點Q重投影線段的誤差。