[发明专利]一种基于精密位移的高分辨率图像合成方法

摘要

本发明一种基于精密位移的高分辨率图像合成方法属于图像处理和计算机视觉检测领域，涉及一种基于精密位移的高分辨率图像合成方法。该方法首先在被拍摄场景4个边角处分别布置1个圆形辅助靶标，并在场景中间区域放置一块精度较高的标定板，通过相机运动距离与辅助靶标特征点之间像素差，标定板实际尺寸与角点坐标提取像素差求取相机每个像素所代表的成像空间内实际物理尺寸的大小，利用位移平台带动相机运动并拍摄5幅图像，最后根据序列图像相对位置关系对其进行插值合成，得到最终的高分辨率图像。该方法通过微位移平台带动相机精确移动，利用低分辨率相机实现了更高分辨率图像的获取。

主权项

1.一种基于精密位移的高分辨率图像合成方法，其特征是，该方法首先在被拍摄场景4个边角处分别布置1个圆形辅助靶标(6)，并在场景中间区域放置一块精度较高的标定板(7)，将相机固定于一个可以在水平和竖直两个维度上运动的位移平台上，通过相机运动距离与辅助靶标特征点之间像素差、标定板(7)实际尺寸与角点坐标提取像素差求取相机每个像素所代表的成像空间内实际物理尺寸的大小，之后利用位移平台带动相机运动并拍摄5幅图像，最后根据序列图像相对位置关系对其进行插值合成，得到最终的高分辨率图像；方法的具体步骤如下：步骤1：拍摄场景布置在欲拍摄场景成像平面内的4个边角处分别粘贴1个圆形辅助靶标(6)，并在场景中间区域摆放一块高精度棋盘格标定板(7)，将相机固定在高精度移动的位移平台上，调整位移平台平行于辅助靶标及标定板所在平面运动，同时调整相机使其光轴垂直于标定板(7)；步骤2：求取图像像素与成像空间物理尺寸对应关系调整相机参数，使标定板角点、辅助靶标及欲拍摄场景均能够清晰成像，之后操作中保持相机参数不变；使相机在水平方向上多次移动并在移动间隔时拍摄m幅图像，同样地，在竖直方向上拍摄n幅图像；分别提取图像中辅助靶标特征点及标定板网格角点，水平方向上第i幅图像中第k个辅助靶标在水平方向上的坐标记为标定板角点共有a×b个，其第p行第q列的角点在水平方向上的坐标记为相机在水平方向上第i次运动的距离记为d⁽ⁱ⁾，标定板网格在水平和竖直方向上的实际尺寸分别为l₁×l₂；同样地，在竖直方向上i和u分别用j和v表示，其余含义相同；则相机单个像素在水平与竖直方向上与实际成像空间物理尺寸x和y的对应关系为：求得x和y之后，可将所粘贴辅助靶标及标定板移除；步骤3：获取低分辨率图像序列调整位移平台，使相机在各个运动方向均具有足够活动空间；在相机初始位置，拍摄第1幅图像，控制位移平台使相机向右移动向上移动拍摄第2幅图像，再向左移动拍摄第3幅图像，向下移动拍摄第4幅图像，向右移动拍摄第5幅图像，按照拍摄顺序依次将图像记为f₁,f₂,f₃,f₄,f₅；步骤4：合成高分辨率图像由步骤3所得的5幅图像中，后4幅图像相对于第1幅图像均有像素的偏差，分别位于第1幅图像的右上、左上、左下和右下位置，因此可以根据它们之间的相对位置关系将5幅图像中的所有像素逐个插值到一个大小为原图像9倍的高分辨率图像网格中，从而将原来图像的每个单像素相应地扩充为9个像素，其中每9个像素中5个像素由所拍摄图像序列内相应位置像素填充，同时为了避免块效应，保证图像平滑，其余4个像素由相邻像素插值填充；最终合成的图像f在第i行第j列处的像素值记为f(i,j)，则有：完成图像的合成。