基于图像矫正与拍摄路径的拼接方法与流程

本发明涉及图像处理，具体涉及一种基于图像矫正与拍摄路径的拼接方法。

背景技术：

1、目前国内外均开始尝试使用智能机器人代替人工对桥梁进行养护检测。通过计算机视觉技术获取高质量的桥梁表面图像进行病害识别是当下研究热点。然而对于大尺度桥梁来说，一张照片不可能覆盖整个构件或者不能完全覆盖一个病害，必须对构件的检测图像进行图像拼接，才能全面还原构件表面及病害真实情况，从而进一步完成对构件病害的识别和标度评判。

2、图像拼接技术需要综合考虑多个因素，包括几何、颜色、光照等，以获得高质量的拼接结果。目前大多数拼接算法都是基于特征点匹配、光流估计、深度信息等不同的数据来源来实现图像拼接。这些方法存在图像对齐度不准，拼接边缘区域不连续或不平滑，摄像头的透视畸变导致图像变形等问题，不能实现高效的桥梁表面病害图像拼接。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明提出一种基于图像矫正与拍摄路径的拼接方法，可以显著提高图像拼接的质量，呈现出更加无缝、真实的图像拼接效果。具体的技术方案如下：

2、提供了一种基于图像矫正与拍摄路径的拼接方法，在第一种可实现方式中，包括：

3、根据事先确定好的拍摄角度、拍摄距离、剪裁比率、相机参数计算拍摄步长；

4、根据被拍摄物实际情况设置拍摄路径，并结合拍摄步长对现场拍摄的照片进行编号；

5、根据拍摄角度、相机参数计算矫正系数，并利用照片编号逐张对照片进行矫正；

6、根据剪裁比率利用照片编号逐张对矫正后的照片进行剪裁；

7、根据照片编号将剪裁后的照片进行拼接，得到完整图像。

8、结合第一种可实现方式中，在第二种可实现方式中，所述矫正系数包括与y轴方向相匹配的y轴矫正系数，y轴矫正系数的具体计算式为：

9、

10、

11、其中，为y轴放大系数，为y轴缩小系数，θy为y轴方向上的光束视角，αy为y轴方向上的拍摄角度。

12、结合第一种可实现方式中，在第三种可实现方式中，所述矫正系数包括与x轴方向相匹配的x轴矫正系数，x轴矫正系数的具体计算式为：

13、

14、

15、其中，为x轴放大系数，为x轴缩小系数，θx为x轴方向上的光束视角，αx为x轴方向上的拍摄角度。

16、结合第一种可实现方式中，在第四种可实现方式中，根据像素单元在水平、竖直方向的位置排序将相机视场角fovx、fovy等分得到所述光束视角θy和θx，第(m，n)号像素单元对应的和的具体计算式为：

17、

18、m和n取值如下：

19、m＝-m,···,-1,1,···,m

20、n＝-n,···,-1,1,···,n

21、其中，相机视场角fovx、fovy可由相机镜头参数确定，m、n可由相机像素参数确定。

22、结合第四种可实现方式中，在第五种可实现方式中，通过所述矫正系数对像素单元的顶点坐标进行矫正，包括：

23、根据x、y轴方向的拍摄角度和各像素单元所处的位置排序确定对应的x、y轴矫正系数，并将各像素单元的顶点坐标乘以对应的x、y轴矫正系数即可得到矫正后的顶点坐标。

24、结合第一种可实现方式中，在第六种可实现方式中，确定矫正后图像的像素尺寸，包括采用以下计算式确定矫正后图像的像素尺寸：

25、

26、

27、其中，l为拍摄距离，l为矫正后图像的像素长度，w为矫正后图像的像素宽度。

28、结合第一种可实现方式中，在第七种可实现方式中，确定矫正图像裁剪后像素的最大列数和最大行数，包括采用向下取整函数计算矫正图像裁剪后像素的最大列数和最大行数：

29、

30、

31、其中，int为向下取整函数，δ为裁剪比率，j为矫正图像裁剪后像素的最大列数，k为矫正图像裁剪后像素的最大行数。

32、结合第一种可实现方式中，在第八种可实现方式中，根据矫正后图像像素尺寸和裁剪后像素的最大列数和最大行数，包括采用以下计算式分别确定矫正前x、y轴方向相匹配的移动步长：

33、或

34、或

35、其中，λx、λy分别为矫正前x、y轴方向相匹配的移动步长。

36、有益效果：本发明基于图像矫正与拍摄路径的拼接方法，能够用于无特征点的图像拼接，所涉及的计算量和方法步骤较少，易于实现的同时能够降低计算资源消耗，提高图像拼接效率，确保在后续分析和处理过程中获得准确的图像信息。

技术特征：

1.一种基于图像矫正与拍摄路径的拼接方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于图像矫正与拍摄路径的拼接方法，其特征在于，所述矫正系数包括与y轴方向相匹配的y轴矫正系数，y轴矫正系数的具体计算式为：

3.根据权利要求1所述的基于图像矫正与拍摄路径的拼接方法，其特征在于，所述矫正系数包括与x轴方向相匹配的x轴矫正系数，x轴矫正系数的具体计算式为：

4.根据权利要求1所述的基于图像矫正与拍摄路径的拼接方法，其特征在于，根据像素单元在水平、竖直方向的位置排序将相机视场角fovx、fovy等分得到所述光束视角θy和θx，第(m，n)号像素单元对应的和的具体计算式为：

5.根据权利要求4所述的基于图像矫正与拍摄路径的拼接方法，其特征在于，通过所述矫正系数对像素单元的顶点坐标进行矫正，包括：

6.根据权利要求1所述的基于图像矫正与拍摄路径的拼接方法，其特征在于，确定矫正后图像的像素尺寸，包括采用以下计算式确定矫正后图像的像素尺寸：

7.根据权利要求1所述的基于图像矫正与拍摄路径的拼接方法，其特征在于，确定矫正图像裁剪后像素的最大列数和最大行数，包括采用向下取整函数计算矫正图像裁剪后像素的最大列数和最大行数：

8.根据权利要求1所述的基于图像矫正与拍摄路径的拼接方法，其特征在于，根据矫正后图像像素尺寸和裁剪后像素的最大列数和最大行数，包括采用以下计算式分别确定矫正前x、y轴方向相匹配的移动步长：

技术总结
本发明公开了一种基于图像矫正与拍摄路径的拼接方法，包括：首先根据事先确定好的拍摄角度、拍摄距离、剪裁比率、相机参数计算拍摄步长并设置拍摄路径，对现场拍摄的照片进行编号；然后计算矫正系数，并根据剪裁比率逐张对照片进行先矫正和后剪裁；最后根据照片编号将剪裁后的照片进行拼接，得到完整图像。本发明基于图像矫正与拍摄路径的拼接方法，能够用于无特征点的图像拼接，所涉及的计算量和方法步骤较少，易于实现的同时能够降低计算资源消耗，提高图像拼接效率，确保在后续分析和处理过程中获得准确的图像信息。

技术研发人员：熊邵辉,陈斌,王鹏,游佐巧,龚元昊,陈亨驰,王万恩,朱俊良
受保护的技术使用者：招商局重庆交通科研设计院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/12