[发明专利]一种全景影像无缝拼接方法

说明书

本发明涉及一种全景影像无缝拼接方法，主要包括包括步骤：步骤1、假设有若干个影像，每个影像分别由a1，a2，...，an；b1，b2，...，bn；...；d1，d2，...，dn；.....帧构成，分别对原始影像的a1～an帧图像进行预处理，对a1、b1、...、d1；a2、b2、...、d2；.....帧图像进行预处理并采用改进ORB算法对该帧图像进行图像配准；步骤2、PROSAC算法剔除虚假匹配；步骤3、计算上述步骤中已匹配特征点坐标关系的数学模型，即变换矩阵H；步骤4、计算接缝线；本发明实现将多段影像拼接成全景无缝影像，其拼接速度快，拼接质量良好，且有效的消除了重影。

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，尤其涉及一种全景影像拼接方法。

背景技术

随着各方面技术发展越来越广泛和深入，对具有较大视域全景影像的需求也越来越大。全景影像拼接经过近几年的迅速发展，受到研究人员越来越多的关注。目前全景影像拼接已经成为计算机领域、图像处理领域、虚拟现实领域的关键技术，在地质勘探、军事侦察、医学微创手术及航空航天等领域发挥重要作用。

全景影像拼接即使用多个摄像机对同一场景在不同角度拍摄，把得到的影像无缝拼接成一段无缝连续的影像。其拼接过程主要是将影像分解为单帧图像，然后把具有重叠区域的每一帧图像对应拼接。图像拼接有三个主要部分：图像预处理、图像配准和图像融合。图像配准作为图像拼接的核心部分，是研究人员研究的重点，其方法基本包括两类：基于频域的方法和基于时域的方法，而后者又分为基于特征的方法和基于区域的方法，基于特征的方法是当前图像配准的主流方法。2011年提出了能够快速提取和描述特征点的ORB算法，该算法最大的特点就是计算速度快，且效果良好。

计算最佳接缝线是全景影像无缝拼接的重要步骤。确定了最佳的接缝线能有效消除重影和鬼影问题。理想的最佳接缝线应该具有如下特点：使接缝线上任意位置的两点的颜色差异最小化；要求曲线上的点在原始图像上有两个相似的几何结构。

图像融合是将两幅及多幅具有重叠区域的图像融合成为一张无缝的全景图像。一般情况下，图像融合由低到高分为：信号级融合、像素级融合、特征级融合、决策级融合，当前研究和应用最多的就是像素级融合。常用的图像融合算法包括：基于绝对值取大方法、基于金字塔变换的方法、基于小波变换的方法、加权平均融合方法等。基于绝对值取大方法优点在于边缘强度高，纹理清晰，但是拼接感强，结构不完整；基于金字塔变换方法重建过程存在不确定性，不稳定性，可能会导致融合结果的模糊；基于小波变换的方法拥有水平，垂直和对角三种高频子带，但是它难以反映线和面的奇异行，还缺乏对自然图像进行稀释表示的能力；加权平均融合方法是最简单、直接的图像融合方法。它具有简单易实现、运算速度快的优点，并能提高融合图像的信噪比，但是这种方法削弱了图像中的细节信息，降低了图像的对比度，在一定程度上使得图像中的边缘变模糊。

在摄像机捕捉运动目标时，很难保持特征点的时态帧间一致性，这样使用上述算法检测到的特征点可能导致其坐标发生变化或被遮挡，或者离开重叠区域，然后将导致在帧之间获得转换不规则性，并且检测每个帧中的特征点变得更加复杂和耗费时间。卡尔曼滤波结合交互式模型(IMM-FT)的方法能够跟踪前一帧的特征，找出其在当前帧中的位置，有效降低了特征检测的复杂度。

近几年，全景影像无缝拼接技术发展迅速，各种改进的拼接算法层出不穷，基本能够起到一定的效果。但是仍然存在如速度慢、效率低及拼接后存在重影和鬼影等问题和难题。

发明内容

本发明目的在于提供一种全景影像无缝拼接方法，在保证拼接图像质量的情况下大大提高了影像拼接的速度，并且对于消除拼接图像的重影和鬼影起到良好的效果。

本发明的技术方案通过如下步骤实现：

一种全景影像无缝拼接方法，步骤主要包括：