一种特征点标定和匹配的图像拼接方法
【专利摘要】本发明提供了一种特征点标定和匹配的图像拼接方法，拍摄得到30％重叠的参考基准图像和观察配准图像，在参考基准图像的重叠区域中设置4个特征点，并在观察配准图像中找到对应的4个特征点，对观察配准图像进行投影变换，进行基于渐入渐出视频图像无缝拼接处理，得到拼接图像，若拼接图像有重影和缝隙，则调整特征点重新拼接。本发明能够省略图像特征点检测、特征匹配计算，减少图像拼接算法的计算量。
【专利说明】一种特征点标定和匹配的图像拼接方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于图像拼接【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 图像拼接技术是数字图像处理一个重要的研究领域，就是将多幅相互间存在重叠 部分的图像序列进行空间配准，经重采样融合后形成一幅包含各图像序列信息、宽视角场 景、完整和高清晰的新图像，其本质是对待拼接图像重复区域配准和图像融合的过程。在图 像拼接技术中，基于特征点提取是一种较为行之有效的常规方法。该方法遵循步骤如下：首 先提取两幅待拼接图像的特征点，然后将两幅图像中的特征点配对，最后求解投影变换矩 阵及配准图像矩阵转换，最终完成两幅图像同一空间的拼接。
[0003] 对图像拼接效果、处理速度起重要作用的是特征点检测和特征点匹配。两幅图像 特征点检测、匹配的方法多种多样，然而这些方法要么是拼接质量高、计算量大，要么就是 计算量小、拼接质量低。如何快速地检测特征点，并完成特征点的准确匹配，是有效完成图 像拼接的关键。
[0004] 传统图像拼接算法描述如下：
[0005] 1)检测基准图像、配准图像特征点或特征模块；
[0006] 2)完成两幅图像的特征点匹配；
[0007] 3)选择匹配最优的4对特征点；
[0008] 4)根据4对特征点求解投影变换矩阵；
[0009] 5)进行基于投影变换矩阵的配准图像投影变换；
[0010] 6)最后完成基准图像、配准图像同一空间的无缝拼接。
[0011] 传统图像拼接算法通用性广，能完成动态拍摄两幅图像自动拼接，但具有计算量 大缺陷。例如，Zhang等学者提出的一种图像拼接中筛选特征点匹配对的方法，该方法通过 有针对性地优先抽取特征更为相似的、空间上更为分散的特征点对，较快较好地筛选出正 确的匹配对。
【发明内容】
[0012] 为了克服现有技术的不足，本发明提供一种特征点手动标定和匹配的图像拼接方 法，能够省略图像特征点检测、特征匹配计算，减少图像拼接算法的计算量。
[0013] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：
[0014] 步骤1 :固定两个摄像头，使得采集的图像与水平面的夹角在20°之内，且两个摄 像头采集的图像在水平方向具有30%以上重叠区域；以其中一个摄像头采集的图像作为 参考基准图像，另一个摄像头采集的图像作为观察配准图像，参考基准图像的重叠区域具 有4个以上特征点，所述的特征点两两之间像素距离大于30,且任意三个特征点不在一条 直线上，每个特征点周边相邻的8个点中有1、3、5或7个点和该特征点的像素值之差大于 64 ；
[0015] 步骤2:以某一个特征点J为中心提取5X5像素区域的像素值矩阵f(Xi，y」），i =0, 1，2, 3, 4, j = 0, 1，2, 3, 4,以像素值矩阵f(Xi，yj)为模板，在观察配准图像的重叠区 域中全局搜索，当发现配准图像中某个点P对应的局部领域5X5像素矩阵gOiii，η」）满足
【权利要求】
1. 一种特征点标定和匹配的图像拼接方法，其特征在于包括下述步骤： 步骤1 :固定两个摄像头，使得采集的图像与水平面的夹角在20°之内，且两个摄像头 采集的图像在水平方向具有30%以上重叠区域；以其中一个摄像头采集的图像作为参考 基准图像，另一个摄像头采集的图像作为观察配准图像，参考基准图像的重叠区域具有4 个以上特征点，所述的特征点两两之间像素距离大于30,且任意三个特征点不在一条直线 上，每个特征点周边相邻的8个点中有1、3、5或7个点和该特征点的像素值之差大于64 ; 步骤2 :以某一个特征点J为中心提取5X5像素区域的像素值矩阵f(Xi，yj)，i = 0, 1，2, 3, 4, j = 0, 1，2, 3, 4,以像素值矩阵f(Xi，yj)为模板，在观察配准图像的重叠区域 中全局搜索，当发现配准图像中某个点P对应的局部领域5X5像素矩阵gOiii，η」）满足
条件时，即找到观察配准图像中对应的匹配特征点P ;遍历 参考基准图像中的每一个特征点并重复本步骤，得到4对特征点； 步骤3 :对4对特征点从观察配准图像到参考基准图像的投影变换矩阵进行求解，计算 出投影变换的8个参数，包括尺度和旋转量，水平、垂直方向位移和水平、垂直方向的变形 量，然后对观察配准图像进行投影变换，最后进行基于渐入渐出视频图像无缝拼接处理，得 到拼接图像； 步骤4:对参考基准图像、观察配准图像和拼接图像进行分屏显示，判断重叠区域是否 有重影和缝隙，若有，则对4对特征点的标定位置进行调整，返回步骤1，若无，则进入下一 步；所述的调整是指将特征点上下或左右移位不超过3个像素； 步骤5 :撤销参考基准图像、观察配准图像和拼接图像的分屏显示，全屏显示拼接图 像。
【文档编号】G06T5/50GK104299215SQ201410535666
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年10月11日 优先权日:2014年10月11日
【发明者】赵凯, 耿修堂, 石德乾, 杨维 申请人:中国兵器工业第二O二研究所