[发明专利]基于定位数据的图像全局定位优化拼接方法

说明书

本发明公开了基于定位数据的图像全局定位优化拼接方法，采集获得任一待拼接的图像的中心点位置坐标，并根据GPS位置依次标号；根据任一待拼接的图像的像素尺寸与该图像对应拍摄的实际尺寸求得单位长度的实际尺寸的像素值PPM；根据GPS位置和单位长度的实际尺寸的像素值PPM转换获得顺势摆放的待拼接大图，求得任一待拼接的图像I_ij的中心点的像素位置PP_ij(x,y)；选取同一列、同一行内重叠率大于等于H％的图像，并进行特征匹配求得像素移动距离；求得以像素移动距离为基准移动拼接后的图像的损失值Loss；采用梯度下降法优化损失值Loss(包括特征Loss和位置Loss)，并根据GPS位置分别进行宽度方向和长度方向校正，输出拼接后的图像。

技术领域

本发明涉及图像拼接技术领域，尤其是基于定位数据的图像全局定位优化拼接方法。

背景技术

图像拼接技术，是将数张有重叠部分的图像(可能是不同时间、不同视角或者不同传感器获得的)拼成一幅大型的无缝高分辨率图像的技术，其主要包括单纯按位置组合照片和特征点匹配图像两种方式，现有技术存在以下缺陷：

第一，采用单纯按位置组合照片的方式：由于机器人运行和位置采集系统各种原因综合，每张图像的位置信息存在一定的抖动，合成的整图存在明显的误差；

第二，现有技术采用特征点匹配图像的方式：其参考计算机视觉一般做法，对相邻图像提取特征，然后根据特征点匹配情况，计算对应图形之间的位置关系矩阵，然后使用图像融合技术，将对应图片合成为一张。在路面检测时，该特征点匹配图像的方式是无法适用的，原因是：(一)本文中图像采集的对象为道面，特征点之间相似性较大，很容易造成误匹配；；(二)单张图片虽然是不同视角下采集，但是采用传统图像拼接计算两张图之间的单应性矩阵并根据矩阵变换图像，并将两张图像变换到相同视角，以其中一张图像为基准，另一张图像会产生形变；进而，图像会在机器人前进方向上产生变形传递(机器人拍摄的图像多达几百张)；通过上述方法获取的拼接图像误差较单纯按位置组合照片的误差更大。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供基于定位数据的图像全局定位优化拼接方法，本发明采用的技术方案如下：

基于定位数据的图像全局定位优化拼接方法，包括以下步骤：

步骤S1，采集获得任一待拼接的图像的中心点位置坐标，并根据GPS位置依次标号；获得N列、K行图像；所述N、K均为大于1的自然数；

步骤S2，根据任一待拼接的图像的像素尺寸与该图像对应拍摄的实际尺寸求得单位长度的实际尺寸的像素值PPM；

步骤S3，根据GPS位置和单位长度的实际尺寸的像素值PPM转换获得顺势摆放的待拼接大图，求得任一待拼接的图像I_ij的中心点的像素位置PP_ij(x,y)；

步骤S4，选取同一列、同一行内重叠率大于等于H％的图像，并进行特征匹配求得像素移动距离；所述H为大于5的自然数；

步骤S5，求得以像素移动距离为基准移动拼接后的图像的损失值Loss，其表达式为：

Loss＝αLoss1+(1-α)Loss2

其中，所述Loss1表示图像拼接贡献的损失；所述Loss2表示图像定位贡献的损失；所述α表示图像定位在拼接过程中的重要程度，其取值为大于0且小于1；

其中，diffX_ij表达第j列第i行的图像的X坐标，diffY_ij表达表示第i列第j行的图像的Y坐标；GPS_ij(x,y)表示图像按照位置摆放的像素位置，即等于图像I_ij的中心点的像素位置PP_ij(x,y)；