[发明专利]一种平面、类平面零部件的快速图像拼接方法

说明书

本发明公开了一种平面、类平面零部件的快速图像拼接方法，包括：首先求取单组待匹配图像之间的单应性矩阵、完成图像配准：分别对图像A和图像B进行粗匹配和精匹配、三维重建，获得三维特征点信息，再利用其进行平面拟合，得到空间平面及空间平面的法向量沿法向量方向，获取空间平面与相机光平面之间的距离d；计算图像A和图像B之间的单应性矩阵利用单应性矩阵，完成两幅图像之间的配准；分别得出各组待匹配图像之间的单应性矩阵、完成所有相邻拍照位置采集图像的配准：利用单应性矩阵拼接出待测件表面的完整图像信息；本方法能够快速解算出相机间的单应性矩阵，有效提高了图像配准、拼接过程中便捷性。

技术领域

本发明涉及图像配准领域，具体涉及一种平面、类平面零部件的快速图像拼接方法。

背景技术

现代化测量过程中，经常面临大型零部件的测量，如轨道交通、航空航天、船舶等领域的零部件，其尺寸往往较大，使用单个相机，其视场无法满足全面测量要求，因此需要设置多个拍摄位置，再利用图像拼接技术获得待测件的全尺寸信息；图像配准技术是图像拼接的核心，其是将同一个场景的不同图像转换到同样的坐标系统中的过程；这些图像可以是不同时间拍摄的(多时间配准)，可以是不同传感器拍摄的(多模配准)，可以是不同视角拍摄的；图像之间的空间关系可能是刚体的(平移和旋转)、仿射的(例如错切)，也有可能是单应性的，或者是复杂的大型形变模型。目前，对于尺寸较大的面型工件，常规的图像配准方法是基于尺度不变特征算法获得匹配点，然后利用k-d树及RANSAC 方法求解图像变换模型；但是该方法求解图像变换模型效率低，耗时长，不符合快速拼接的实际要求。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种平面、类平面零部件的快速图像拼接方法，本方法根据平面、类平面零部件特点，设置特殊的相机拍照位置，基于平面与距离约束，能够快速解算出相机间的单应性矩阵，有效提高了图像配准、拼接过程中便捷性。

一种平面、类平面零部件的快速图像拼接方法，待测件的表面呈平面或类平面(所述类平面为曲面，所述曲面上各点的主曲率大于2000R)；

相机在多个拍照位置分别采集待测件表面图像，在单个拍照位置处，相机的像平面与待测件表面之间的夹角小于10°(相机像平面与待测件表面尽量保持平行)；标定任意相邻拍照位置处相机之间的外参，并将两个相邻拍照位置处采集的两幅图像记为一组待配准图像，两幅图像中存在公共区域；

所述拼接方法包括：

步骤一、利用以下步骤，求取单组待匹配图像之间的单应性矩阵、完成图像配准：

1)记其中一张图像为图像A、另一张图像为图像B，分别提取图像A和图像B中的特征点和特征向量；利用特征向量分别对图像A和图像B进行粗匹配和精匹配；

2)对精匹配后图像A中的特征点进行三维重建，获得三维特征点信息，再利用其进行平面拟合，得到空间平面及空间平面的法向量沿法向量方向，获取空间平面与采集图像A的相机光平面之间的距离d；

3)计算图像A和图像B之间的单应性矩阵其中，A_l、A_r分别表示图像A和图像B对应相机的内参矩阵；R′、T′分别表示图像A和图像B对应相机之间的外参矩阵；

利用所述单应性矩阵，完成两幅图像之间的配准；

步骤二、根据步骤一分别得出各组待匹配图像之间的单应性矩阵、完成所有相邻拍照位置采集图像的配准：

任选一张图像为基准图像，其所在的拍照位置为基准位置，利用单应性矩阵将其他拍照位置采集的图像分别变换到基准图像中，再进行融合处理，拼接出待测件表面的完整图像信息。

进一步，步骤1)中，提取图像A和图像B中的特征点和特征向量的方法为SIFT方法或SURF方法；

粗匹配的方法为KNN方法；精匹配的方法为极线匹配方法。