[发明专利]一种图形拼接装置及其方法

权利要求书

1.一种图像拼接装置，其特征在于，包括双轴旋转平台和成像系统(1)；

所述双轴旋转平台包括水平轴(2)和垂直轴(3)；

所述成像系统(1)通过绕所述水平轴(2)旋转调节俯仰角，所述成像系统(1)通过绕所述垂直轴(3)旋转实现360°周扫；

所述成像系统(1)包括光学系统和图像探测器，所述图像探测器的探测器靶面与所述光学系统的光轴垂直，且所述探测器靶面的靶面中心与所述光轴相交。

2.一种图像拼接的方法，其特征在于，包括以下步骤；

S1、成像系统绕水平轴调整好俯仰角后保持不变，绕垂直轴进行360°周扫并连续成像，在每幅图像中写入当帧图像中心对应的指向角度；

S2、获得所述图像上像元的指向角度与所述图像中心的指向角度的对应关系；

S3、获得第y行的重叠像素数Δn_y；

S4、图像逐行配准与拼接；

根据所述第y行的重叠像素数Δn_y对两帧所述图像进行逐行融合拼接。

3.根据权利要求2所述的一种图像拼接的方法，其特征在于，所述步骤S2包括以下步骤：

S21、所述图像中心对应的方位角表示为Ac，俯仰角表示为Ec，在像素坐标系中位于(x,y)位置的像元相对于所述图像中心的角度偏差表示为(ΔA_x、ΔE_y)，则所述像元的指向角度用下式表示为：

所述ΔA_x用下式表示为：

其中，W为图像宽度；α为图像上每个像元对应的方位张角或俯仰张角；

所述ΔE_y用下式表示为：

其中，H为图像高度。

4.根据权利要求3所述的一种图像拼接的方法，其特征在于，所述步骤S3包括以下步骤：

S31、连续两帧图像中心的方位角和俯仰角分别表示为(A_cN,E_cN)，(A_cN+1,E_cN+1)，则两幅图像中心方位角偏差ΔA用下式表示为：

ΔA＝A_cN+1-A_cN (4)

S32、对所述两帧图像中心方位角偏差ΔA进行修正

根据几何投影关系，将所述两幅图像中心方位角偏差ΔA修正为ΔA′并用下式表示为：

ΔA′＝ΔAcosE (5)

S33、获得两帧图像中心图像列方位角对应的实际像素数n用下式表示为：

n＝ΔA′/α (6)

S34、两帧图像重叠像素数Δn用下式表示为：

Δn＝W-n (7)

其中，W为图像宽度；

当所述两帧图像重叠像素数Δn大于零时，表示两帧图像间存在重叠区域；当所述两帧图像重叠像素数Δn小于零时，表示两帧图像间不存在重叠区域；

S35、将所述公式(5)、所述公式(6)带入所述公式(7)，获得所述两帧图像重叠像素数Δn用下式表示为：

Δn＝W-ΔAcosE/α (8)

S36、将所述公式(1)带入所述公式(8)，获得到所述第y行像素对应的重叠数Δn_y用下式表示为：

5.根据权利要求4所述的一种图像拼接的方法，其特征在于，所述α的计算过程如下：

由所述成像系统的几何光学成像关系可知，每个像元对应的方位张角或俯仰张角α用下式表示为：

α＝tan^-1(P_s/v) (10)

其中，P_s为图像探测器像元尺寸，v为像距；

由光学系统共轭关系可知：

其中，u为物距，f为焦距，所述像距v等于所述焦距f；则所述α用下式表示为：

α＝tan^-1(P_s/f) (12)。

6.根据权利要求4所述的一种图像拼接的方法，其特征在于，所述步骤S4中采用渐入渐出算法对两帧图像进行逐行融合拼接，表达式为：

其中，g(x,y)为拼接后图像的(x,y)点对应的像素值，g1(x,y)、g2(x,y)分别为待拼接的图像(x,y)点对应的像素值；w1(x,y),w2(x,y)为融合过程中的权重系数，计算式为：