[发明专利]基于图割能量优化的影像间最优拼接线寻找方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于数字影像处理技术领域，特别是涉及一种基于图割(Graph-Cuts)能量优化的影像间最优拼接线寻找技术方案及系统。

背景技术

在数字影像拼接过程中，由于受到影像配准几何误差以及影像色差等因素的影响，在拍摄视角或目标运动等造成影像间差异较大的区域(如建筑物、车辆以及行人等明显地物)，拼接后的影像往往存在较为明显的错位现象。因此，如何快速高效地寻找一条最优的拼接线(避免穿过影像差异较大区域)，是影像拼接中最为关键的技术，也是计算机视觉和摄影测量领域研究的热点课题之一，在全景影像拼接和航空影像拼接(尤其是低空倾斜影像拼接)等中应用最为广泛。

目前拼接线自动寻找的方法主要有三种技术路线：一是基于辅助数据的方法，二是基于对象的拼接线寻找方法，三是基于重叠区域影像差异的方法。

基于辅助数据的拼接线寻找方法主要利用辅助数据(道路矢量数据、LiDAR点云数据等)对拼接线的走向进行约束，从而取得较好的拼接结果。该方法的主要缺陷在于对辅助数据的依赖性，拼接结果的好坏很大程度上取决于辅助数据的精度。

基于对象的拼接线寻找方法结合影像分割算法，对重叠区域进行影像分割，得到明显地物的分布区域，从而用于指导最优拼接线的寻找。该方法的局限性主要在于目标分割的准确性得不到保证，影响拼接的效果。

基于重叠区域影像差异的拼接线寻找方法利用重叠区域对应像素的差异，构建合理的能量函数，并采用适当的能量优化方法进行优化。该方法能够得到较好的拼接效果，但耗时较长，计算复杂度较高，效率较低。

发明内容

为了解决上述技术问题，能快速、稳定、准确地从影像间重叠区域中寻找到最优的拼接线，本发明提供了一种基于图割(Graph-Cuts)能量优化的影像间最优拼接线寻找技术。

本发明所采用的技术方案提供了一种基于图割能量优化的影像间最优拼接线寻找方法，包括以下步骤：

步骤1，进行待拼接影像数据准备，获得各待拼接影像之间所有重叠区域及相应重叠度；

步骤2，对待拼接影像进行预处理；

步骤3，确定图割全局能量函数如下，

设当前待拼接影像为N张，分别为影像I₁，I₂，I₃，…，I_N，构成的影像集为图割全局能量函数包括E_data和E_smooth两项，

其中，E_data和E_smooth分别代表数据能量项和平滑能量项，其具体计算如下，

所述数据能量项的计算如下，

其中，E_data(I_k)代表经最优拼接线拼接后的影像J中每个像素来自于影像I_k的能量惩罚，定义如下，

E_data＝(I_k)Σ_p∈JR_p(Ik)

其中，p为拼接后影像J上的某个像素，R_p(I_k)代表像素p来自于影像I_k的能量惩罚，定义如下，

Rp(Ik)=0p∈Ik∞p∉Ik]]>

所述平滑能量项定义如下，

其中，颜色空间能量项以及梯度空间能量项的计算公式如下，