CN104050629A - 一种隧道图像无标识拼接的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种隧道图像无标识拼接的方法,其采用高强度线状激光器作辅助标记,通过图像检测算法识别激光线在相机上成像光线的位置,利用该标记位置对隧道拍摄图像做拼接融合。在激光线附近,采用带参数的像素平均的方式,使得图像融合边缘过度均匀。
Description
技术领域
本发明涉及一种隧道图像无标识拼接的方法,属于图像处理领域。
背景技术
图像拼接就是将数张有重叠部分的图像(可能是不同时间、不同视角或者不同传感器获得的)拼成一幅大型的无缝高分辨率图像的技术。图像配准和图像融合是图像拼接的两个关键技术。201110170502.5的基于双激光三角法的激光肉图像采集方法,公开了图像的融合方案,由于托盘在旋转,该案不涉及图像配准。图像配准是图像融合的基础,而且图像配准算法的计算量一般非常大,因此图像拼接技术的发展很大程度上取决于图像配准。201210414337.8涉及图像合成装置及图像处理方法,该方法主要针对被测物的多角度测量,以物距作为配准标准。传统较好图像配准方法是基于特征的方法,基于特征的方法首先找出两幅图像中的特征点(如边界点、拐点),并确定图像间特征点的对应关系,然后利用这种对应关系找到两幅图像间的变换关系。201310751265.0涉及双线阵相机采集的路面图像拼接及匀化方法,该方案以标志物为图像特征点。这一类方法不直接利用图像的灰度信息,因而对光线变化不敏感,但对特征点对应关系的精确程度依赖很大。地铁隧道由于其管片结构的重复性布局,图像特征类似,不适用与基于特征匹配的图像配准方法。传统的地铁隧道运营维护中,有在隧道表面人工贴上物理标识辅助图像融合的方法,该方法工作量过大,难以推广。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提出一种隧道图像无标识拼接的方法,能迅速完成图像拼接,无需在隧道表面设定物理标记。
本发明的技术方案是这样实现的:
一种隧道图像无标识拼接的方法,其特征在于包括以下步骤:
利用多个面阵CCD相机获取地铁隧道同一截面位置的不同表面区域图像,这些图像存在相互重叠部分,并包含该隧道截面位置的整个表面信息;
线状激光器用于标记相邻面阵CCD相机的重叠位置,相邻2个相机获取的图像含有同一激光器发射的激光线;
对每个面阵CCD相机获取的图像进行灰度变换、硬阈值分割,得到二值轮廓特征图,检测轮廓特征图的直线;
标记长度大于设定值的直线,直线坐标为pos,图像拼接区间为[pos–index,pos+index],index为拼接区间宽度参数;
生成拼接系数参数yx=0.5*exp(-0.5*x2/σ2),其中,x∈[-index,index];
拼接图像
其中j为图像上的坐标,Ij表示坐标为j的像素线,I1,I2表示相邻面阵CCD相机的两幅图像,I1j表示I1上坐标为j的像素线,posmax表示I1,I2中pos坐标较大的一个,posmin表示I1,I2中pos坐标较小的一个,W为拼接后图像的宽度。
I1,I2两幅图像对应的激光线位置pos是不一样的,分成pos1,pos2;对于较大pos值(posmax)的图我们保留其左半图,较小pos值的图(posmin)我们保留右半部分,合成图像的大小为:max(pos1,pos2)+W2-min(pos1,pos2),合成后的图像坐标系与左半边图像一致。在融合区域之外,拼接图像分别于I1,I2一致,在融合区域内(区间[pos–index,pos+index]),拼接图像由I1,I2分别乘以其拼接参数而成。拼接参数的取值随着坐标j的变化而变化。
在本发明的隧道图像无标识拼接的方法中,采用Hough算法检测轮廓特征图的直线。
在本发明的隧道图像无标识拼接的方法中,pos为横坐标或者纵坐标。
在本发明的隧道图像无标识拼接的方法中,轮廓特征图中,被检测的直线应与图像至少一个边的夹角小于5℃,对距离小于设定阈值ξ的两条直线认定为重复直线,只保留其中一条。
在本发明的隧道图像无标识拼接的方法中,阈值ξ小于10个像素。
实施本发明的隧道图像无标识拼接的方法,具有以下有益效果:地铁隧道由于其管片结构的重复性布局,不适用与基于特征匹配的图像配准方法。采用高强度线状激光器作辅助标记,通过图像检测算法识别激光线在相机上成像光线的位置,利用该标记位置对隧道拍摄图像做拼接融合。在激光线附近,采用带参数的像素平均的方式,能够获得融合边缘均匀的融合图像。
附图说明
图1为本发明的隧道图像无标识拼接的方法的流程图;
图2为待拼接的两幅图;
图3为两幅图拼接区域的拼接系数曲线图;
图4为图3的拼接结果,其采用本发明的隧道图像无标识拼接的方法;
图5为发明的隧道图像无标识拼接的方法所采用的系统结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图1所示,本发明的隧道图像无标识拼接的方法,其包括以下步骤:
利用多个面阵CCD相机获取地铁隧道同一截面位置的不同表面区域图像,这些图像存在相互重叠部分,并包含该隧道截面位置的整个表面信息,如图5所示;
线状激光器用于标记相邻面阵CCD相机的重叠位置,相邻2个相机获取的图像含有同一激光器发射的激光线,如图2。
对每个相机获取的图像进行灰度变换、硬阈值分割,得到二值轮廓特征图,采用Hough算法检测轮廓特征图的直线。
标记长度大于设定值的直线,直线应与图像至少一个边(一般为相对的两条边)的夹角小于5℃,以便检测到的直线为图像上的激光线。激光线可能占多个临近的像素点。对距离小于设定阈值ξ的两条直线认定为重复直线,只保留其中一条。直线纵坐标为pos,图像拼接区间为[pos–index,pos+index],index为拼接区间宽度参数,本实施例取25个像素。阈值ξ等于10个像素。
生成拼接系数参数yx=0.5*exp(-0.5*x2/σ2),其中,x∈[-index,index];
拼接图像
其中j为图像上的坐标,Ij表示坐标为j的像素线,I1,I2表示相邻的两幅图像,I1j表示I1上坐标为j的像素线,posmax表示I1,I2中pos坐标较大的一个,posmin表示I1,I2中pos坐标较小的一个,W为图像的宽度,图3显示了图像拼接区域的拼接系数曲线图,图4显示的是拼接结果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种隧道图像无标识拼接的方法,其特征在于包括以下步骤:
利用多个面阵CCD相机获取地铁隧道同一截面位置的不同表面区域图像,这些图像存在相互重叠部分,并包含该隧道截面位置的整个表面信息;
线状激光器用于标记相邻面阵CCD相机的重叠位置,相邻2个相机获取的图像含有同一激光器发射的激光线;
对每个面阵CCD相机获取的图像进行灰度变换、硬阈值分割,得到二值轮廓特征图,检测轮廓特征图的直线;
标记长度大于设定值的直线,直线坐标为pos,图像拼接区间为[pos–index,pos+index],index为拼接区间宽度参数;
生成拼接系数参数yx=0.5*exp(-0.5*x2/σ2),其中,x∈[-index,index];
拼接图像
其中j为图像上的坐标,Ij表示坐标为j的像素线,I1,I2表示相邻面阵CCD相机的两幅图像,I1j表示I1上坐标为j的像素线,posmax表示I1,I2中pos坐标较大的一个,posmin表示I1,I2中pos坐标较小的一个,W为拼接后图像的宽度。
2.根据权利要求1所述的隧道图像无标识拼接的方法,其特征在于,采用Hough算法检测轮廓特征图的直线。
3.根据权利要求1所述的隧道图像无标识拼接的方法,其特征在于,Pos为横坐标或者纵坐标。
4.根据权利要求1所述的隧道图像无标识拼接的方法,其特征在于,轮廓特征图中,被检测的直线应与图像至少一个边的夹角小于5℃,对距离小于设定阈值ξ的两条直线认定为重复直线,只保留其中一条。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的隧道图像无标识拼接的方法,其特征在于,阈值ξ小于10个像素。
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