CN103345734A - 汽车全景显示系统中通过公共区域内两点连线来实现图像快速拼接的算法 - Google Patents

Abstract

一种汽车全景显示系统中快速拼接图像的算法是通过在世界坐标系中摄像头拍摄到的公共区域内选取两点，通过空间变换在待拼接图像中找到选取的两点，连接图像中两点，求出其直线方程，以此直线方为分界线对图像进行剪切，最后把经过剪切出来的图像拼接在一起，此算法针对性强，在汽车全景显示系统运用能得到较好效果，而且算法易于实现，对系统处理器要求不高，实时性强。

Description

汽车全景显示系统中通过公共区域内两点连线来实现图像快速拼接的算法

技术领域

本发明针对汽车全景技术，提出一种图像快速拼接的方法，属于车辆工程运用领域。

背景技术

汽车全景倒车辅助泊车系统中，涉及到大量图像处理的算法，其中最核心有两个，一个是对每个摄像头采集的图像进行去失真处理，是失真图像得到还原；第二就是把四路摄像头输入的图像信息拼接一幅全景显示的鸟瞰图。一个全景倒车辅助系统能显示出图像畸变的程度与对图像去失真处理有直接的联系，而在驾驶室内显示器上面显示的鸟瞰图完整性就有图像拼接技术所决定。

现如今，图像拼接技术一般分为五个步骤：(1)、图像预处理，对图像进行基本操作如去噪声、边缘提取、直方图处理等，建立图像匹配模板以及对图像进行某种变换等；(2)、图像配准，采用一定的匹配策略，找出待拼接图像中的模板或特征点在参考图像中位置，进而确定两幅图像之间的变换关系；(3)、建立变换模型，根据模板或者图像特征之间的对应关系，计算出数学模型中各参数值，从而建立两幅图像的数学变换模型；(4)、统一坐标变换，根据建立的数学转化模型将待拼接图像转换到参考图像坐标系中，完成统一坐标变换；(5)、融合重构，将带拼接的图像重合区域进行融合得到待拼接重构的平滑无缝全景图像。现在图像拼接常用的，技术理论也很成熟的有两种方法；(1)、基于区域的图像拼接，采用基于区域的图像配准方法，以图像像素的灰度值为基础，使用最小二乘法等方法计算两块区域灰度值的相关系数，以此作为比较两幅待配图像的重叠区域相似程度，最后完成完成拼接。(2)、基于特征的图像拼接，提取图像中特征，如明显变化的点和线等并生产特征集合，把特征作为拼接的依据进行拼接。这两种方法都能完成图像拼接工作，但是这样拼接技术一般都运用在高像素相机拍摄的照片拼接当中，待处理图像分辨率一般很高，而且此拼接技术一般用于静态照片拼接，对实时性要求不高。

针对图像拼接运用领域的特殊性，运用在汽车全景辅助泊车系统中，其拍摄图像的摄像头的分辨率不是很高，图像在拼接前都有图像去失真处理，这也改变了拼接图像中每个像素点的灰度值，每个像素点基本上都需要进行插值运算，而且其显示器显示的领域是固定的，显示的对象比较单一，针对这特殊运用，提出了一种简单而又方便的图像拼接技术。

发明内容

本发明针对图像拼接运用领域的特殊性，提出了一种简单而又方便的图像拼接技术——一种汽车全景显示系统中通过公共区域内两点连线来实现图像快速拼接的算法，算法易于实现，对系统处理器要求不高，实时性强。

采用一些技术方案，来实现上述发明：

一种汽车全景显示系统中通过公共区域内两点连线来实现图像快速拼接的算法，其特征在于，包含以下步骤：(1)在世界坐标系两个摄像头拍摄到重叠区域如，图1，四边形ABCD.选取两点M1(X1，Y1)和M2(X2，Y2)；(2)两个摄像头拍摄图像经过去失真处理之后，在图像之中确定M1和M2对应点的坐标；(3)连接图像中M1和M2对应的两点，得到一条直线1，根据得到失真还原之后图像直线不变性，以直线1为分界线对图像进行剪切，得到两幅图像经过剪切之后的图像；(4)把两幅图像拼接到一起，对接缝点进行平滑处理。

所述步骤(1)，图1四边形ABCD是前方摄像头和左侧摄像头拍摄区域的重叠区域，在此区域内选取两点M1(X1，Y1)和M2(X2，Y2)，这两点尽量选在中间区域，方便后期在图像中求得两点直线方程和图像拼接。

所述步骤(2)和(3)，如图2前方摄像头拍摄到经过处理只会的图像区域为四边形abcd，在其中与M1和M2对应点分别是N1(x1，y1)和N2(x2，y2)，连接N1和N2，在xoy坐标系中求得直线1的方程，根据直线不变性，以1为分界线剪切图像得到图像abef，如图3，摄像头图像经过处理之后得到区域为ghij，在其中M1和M2在坐标系uov中对应的坐标点为P1(v1，u1)和P2(v2，u2)，连接P1和P2两点，求得直线1的直线方程，对图像进行剪切得到图像kmij。

所述步骤(4)，以直线1作为接缝，把两个剪切之后的图像进行拼接，利用局部求平均值法对接缝处进行图像进行平滑处理，消除接缝处的噪声，而且使接缝看起来很平滑，不会出现锯齿状。

附图说明：

图1是车辆前左摄像头拍摄的区域示意图；

图2是车辆前方摄像头拍摄的区域示意图；

图3是车辆左方摄像头拍摄的区域示意图；

图4是车辆图像拼接之后示意图；

具体实施方式

世界坐标系，去车中心点位坐标原点0，在坐标系中确定M1和M2两点并且测量两点坐标点的位置，测量车宽为w1，车长为h1，前方摄像头拍摄区域为矩形abcd，其宽为w2米，高位h2米，图像像素点宽为W1个，宽为H1个，则M1(X1，Y1)与其对应点N1(x1，y1)的坐标转化关系为：

$\left\{\begin{array}{c}x1=X1*W1/w2\\ y1=(Y1-h1/2-h2/2)*H1/h2\end{array}---(1-1)\right.$

按照同样方法，可以得到M2的对应点N2，通过这种空间转换关系式，可以在前方拍摄图像中确定N1和N2两点。

左侧摄像头拍摄图区域为ghij，其宽为w3米，高为h3米，图像像素点宽为W2个，高为H2个，则点M1(X1，Y1)和其对应点p1(v1，u1)的坐标转化关系为：

$\left\{\begin{array}{c}v1=(X1+w1/2+w3/2)*W2/w2\\ u1=Y1*H2/h3\end{array}\right.---(1-2)$

按照同样方法，可以得到M2的对应点p2，通过这种空间转换关系，可以在左侧拍摄图像中确定p1和p2两点。

在图像中求得两点之后，利用数学中两点法求出直线斜率，然后得到直线的方程，如前方图像的直线方程为1：

y＝(y1-y2)*x/(x1-x2)+(x1*y2-x2*y1)/(x1-x2)    (1-3)

同样方法可以，得到左侧图像中分割直线。得到分割直线之后，对图像任意点n(x0，y0)进行判断，如果f(x0，y0)<0，把n点像素点归0，如果f(x0，y0)>＝0，则说明n点不是在重合区内，保留原像素点，其中f是直线函数，通过这个种方式，对图像进行分割。

得到剪切的图像之后，对图像进行拼接，显示到车载显示器上面，利用局部求平均值法对接缝处进行图像进行平滑处理，消除接缝处的噪声。

Claims (4)

1.一种汽车全景显示系统中通过公共区域内两点连线来实现图像快速拼接的算法，其特征在于，包含以下步骤：(1)在世界坐标系两个摄像头拍摄到重叠区域如，图1，四边形ABCD.选取两点M1(X1，Y1)和M2(X2，Y2)；(2)两个摄像头拍摄图像经过去失真处理之后，在图像之中确定M1和M2对应点的坐标；(3)连接图像中M1和M2对应的两点，得到一条直线1，根据得到失真还原之后图像直线不变性，以直线1为分界线对图像进行剪切，得到两幅图像经过剪切之后的图像；(4)把两幅图像拼接到一起，对接缝点进行平滑处理。

2.根据权利要求1所述一种汽车全景显示系统中通过公共区域内两点连线来实现图像快速拼接的算法，其特征在于，所述步骤(1)，图1四边形ABCD是前方摄像头和左侧摄像头拍摄区域的重叠区域，在此区域内选取两点M1(X1，Y1)和M2(X2，Y2)，这两点尽量选在中间区域，方便后期在图像中求得两点直线方程和图像拼接。

3.根据权利要求1所述一种汽车全景显示系统中通过公共区域内两点连线来实现图像快速拼接的算法，其特征在于，所述步骤(2)和(3)，如图2前方摄像头拍摄到经过处理只会的图像区域为四边形abcd，在其中与M1和M2对应点分别是N1(x1，y1)和N2(x2，y2)，连接N1和N2，在xoy坐标系中求得直线1的方程，根据直线不变性，以1为分界线剪切图像得到图像abef，如图3，摄像头图像经过处理之后得到区域为ghij，在其中M1和M2在坐标系uov中对应的坐标点为P1(v1，u1)和P2(v2，u2)，连接P1和P2两点，求得直线1的直线方程，对图像进行剪切得到图像kmij。

4.根据权利要求1所述一种汽车全景显示系统中通过公共区域内两点连线来实现图像快速拼接的算法，其特征在于，所述步骤(4)，以直线1作为接缝，把两个剪切之后的图像进行拼接，利用局部求平均值法对接缝处进行图像进行平滑处理，消除接缝处的噪声，而且使接缝看起来很平滑，不会出现锯齿状。

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