[發明專利]一種自適應分塊估算位移的多曝光圖像配準方法、裝置及設備

在審

• 申請號: 202310348503.7
• 申請日: 2023-04-03
• 公開（公告）號: CN116503448A
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發明（設計）人: 陳闊;王緒斌
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: G06T7/30
• 分類號: G06T7/30
• 代理公司: 重慶輝騰律師事務所 50215
• 代理人: 王詩思

本發明涉及一種自適應分塊估算位移的多曝光圖像配準方法、裝置及設備，該方法屬于計算機視覺領域；所述方法包括獲取至少兩幅不同曝光量圖像，并從中確定出參考圖像和源圖像；將所述源圖像按照梯度強度方差進行自適應分塊，劃分為多個分塊圖像；按照所述源圖像的自適應分塊和所述參考圖像進行局部匹配，估計出空間變換參數；根據所述空間變換參數，將所述源圖像映射到參考圖像的空間，得到配準后的源圖像。本發明能恰當地把控局部位移的粒度，提高運算效率。本發明從最大類間方差二值化映射到像素值排序二值化，利用兩個方向上的雙向位移檢驗，進一步提升了局部位移向量的魯棒性。本發明具有計算量小，速度快、易實施等優點。

技術領域

本發明涉及一種自適應分塊估算位移的多曝光圖像配準方法、裝置及設備，屬于計算機視覺領域。

背景技術

現有成像設備往往無法直接捕獲自然場景中的高動態范圍亮度信息，受計算機視覺技術的發展，高動態范圍成像技術通過多曝光的方式一定程度可解決成像設備在動態范圍上的限制，當前廣泛應用在手機攝像、安防監控、智能汽車等領域。高動態范圍成像技術的一種主要實現手段是將多張低動態范圍圖像融合為一張包含足夠多高動態范圍信息的低動態范圍圖像，即多曝光圖像融合。在多曝光圖像序列拍攝過程中，拍攝設備和場景間往往會存在一定的相對移動，直接實施圖像融合將不可避免地產生偽影，因此需對多曝光圖像序列進行配準操作。

圖像配準方法大致可分為兩類：基于圖像塊的方法和基于特征點的方法。前者利用圖像塊之間的空間域相似度或變換域相似度進行估計，因直接依賴圖像塊的像素值，而受光照、噪聲、形變等影響較大，在復雜應用情況下易造成配準失敗；后者通過從圖像提取穩定的、魯棒的特征點，再基于特征點坐標建立圖像間的空間變換關系，能夠較穩定地實現復雜應用情況下的圖像配準，然而其時間復雜度較高。

基于圖像塊的配準方法，由于其本質是相似度的衡量，當受到光照、噪聲等干擾時，容易產生估計誤差。此外，當圖像塊間存在較大的形變時，基于圖像塊的配準方法在局部也不能獲得較好的效果，例如MTB算法(Ward?G.Fast,robust?image?registration?forcompositing?high?dynamic?range?photographs?from?hand-held?exposures[J].Journal?of?graphics?tools,2003,8(2):17-30.)就無法解決局部位移下的多曝光圖像配準問題。基于特征點的方法包括特征點提取、特征描述符估計和特征點的匹配等步驟，其中特征點的檢測和匹配搜索過程往往需要較大的時間消耗，對于終端設備來說難以承受。并且，由于終端設備在高動態范圍成像應用中，往往在多曝光圖像拍攝期間的移動較小，直接使用基于特征點的配準也不是最好的選擇。

發明內容

本發明的目的在于，面向移動終端應用，提供一種自適應分塊估算位移的多曝光圖像配準方法、裝置及設備。考慮如手機等移動終端在實現高動態范圍成像時，一方面多曝光圖像間的位移和形變量相對較小，另一方面計算資源和用戶體驗要求時間消耗要低。本發明為盡可能從局部較好地較快地配準多曝光圖像，提出一種自適應分塊估算位移的多曝光圖像配準方法、裝置及設備。

本發明的改進點主要包括：提出一種利用自適應分塊來計算圖像間局部位移的方法。其中，自適應分塊利用圖像分塊內梯度的方差來判別，使梯度方差較小的區域分塊較大，梯度方差較大的區域分塊較小；圖像間局部位移通過比較分塊間的二值圖來判別，并利用分塊內的圖像梯度值大小篩選分塊，同時使用一種雙向檢驗的方法來保證位移的有效性。

在本發明的第一方面，本發明提供了一種自適應分塊估算位移的多曝光圖像配準方法，所述方法包括：

獲取至少兩幅不同曝光量圖像，并從中確定出參考圖像和源圖像；

將所述源圖像按照梯度強度方差進行自適應分塊，劃分為多個分塊圖像；

按照所述源圖像的自適應分塊和所述參考圖像進行局部匹配，估計出空間變換參數；