[发明专利]隧道影像拼接方法及系统

摘要

本发明提供一种隧道影像拼接方法及系统，用于对于隧道影像采集系统中每个相机采集的图像进行拼接，所述隧道影像采集系统包括多个相机和一个激光扫描仪，对在某断面所有相机一次曝光获取的隧道图像进行拼接时，包括基于激光扫描仪的数据解算出每个相机对应的物距，对每个相机采集的图像进行归一化处理，将所有待拼接图像投影到圆柱面上，采用SIFT特征匹配和获取匹配点，计算初始变换矩阵并简化提取平移参数，得到图像之间最终的变换矩阵，统一坐标系，图像融合得到拼接重构的平滑无缝隧道图像。本发明技术方案具有拼接速度快、拼接精度较高，鲁棒性高，实用性强等优势，便于后续的隧道病害检测。

主权项

1.一种隧道影像拼接方法，用于对于隧道影像采集系统中每个相机采集的图像进行拼接，所述隧道影像采集系统包括多个相机和一个激光扫描仪，在采集车辆行驶过程中，所有相机同时曝光获取相应断面的隧道图像，其特征在于：对在某断面所有相机一次曝光获取的隧道图像进行拼接，包括以下步骤，步骤一，归一化图像，基于激光扫描仪的数据，根据预先检校所得相机与激光扫描仪的相对位置关系，解算出每个相机对应的物距，提取归一化系数，对每个相机采集的图像进行归一化处理，得到分辨率一致的待拼接图像；所述提取归一化系数，对每个相机采集的图像进行归一化处理，实现方式如下，首先，利用以下公式求得各个相机拍摄图像的分辨率，其中，r为图像的分辨率，dpi为相机CCD上每个像元的大小，f为相机的焦距，s为投影半径；然后，在获取各个相机拍摄图像的分辨率后，选取基准分辨率，对应的相机记为基准相机；计算其他相机拍摄图像的分辨率与该基准分辨率的比值，获取的比值为归一化系数；最后，根据计算得到的归一化系数；将其他相机拍摄图像的分辨率的宽高分别与对应的归一化系数作乘积，获取相应归一化后的图像；步骤二，柱面投影，根据圆柱投影公式，将步骤一得到的所有待拼接图像投影到圆柱面上，其中，圆柱投影的焦距和投影半径是基准相机对应的焦距和投影半径；所述圆柱投影公式的逆公式如下，其中，(x,y)表示原始图像上的点的水平和垂直方向坐标，(x′,y′)表示投影后的点的水平和垂直方向坐标，f表示镜头的焦距，s表示投影半径；步骤三，特征匹配，包括采用特征匹配获取匹配点，对特征匹配无效的部分采用标定匹配获取匹配点，并剔除错配点对的干扰；步骤四，计算变换矩阵，对步骤三处理得到的匹配点计算得到大小为3×3的初始变换矩阵，进行简化提取平移参数，得到图像之间最终的变换矩阵；步骤五，统一坐标系，利用步骤四所得最终的变换矩阵将步骤二所得待拼接图像依次转换到参考影像坐标系中，形成一幅大视场图像；步骤六，图像融合，将待拼接图像的重合区域进行融合得到拼接重构的平滑无缝隧道图像。