CN105321152B - 一种图像拼接方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种图像拼接系统和方法，该系统包括激光阵列、摄像单元以及图像拼接处理单元，所述摄像单元的输出端与图像拼接处理单元的输入端连接。该方法包括激光阵列发射激光至待测物体的表面上；摄像单元与待测物体相对移动时，摄像单元采集待测物体的部分图像；图像拼接处理单元根据图像拼接算法，从而对采集到的部分图像进行拼接处理。通过使用本发明，能够大大提高图像拼接的精准度，而且还具有易于实现、结构步骤简单等优点。本发明作为一种图像拼接系统和方法可广泛应用于图像拼接领域中。
Description
技术领域
本发明涉及图像拼接技术，尤其涉及一种针对物体的图像拼接系统和方法。
背景技术
对于图像拼接技术，其是一种用于将数张有重叠部分的图像拼成一幅无缝高分辨率图像的图像处理技术。然而，对于目前的图像拼接技术，其仅能对自身表面具有大量显著特征的物体进行精确图像拼接，而对于表面特征过少的物体，例如一些机械工件，其图像拼接结果则存在误差过大的缺点。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种可提高拼接精度的物体图像拼接系统。
本发明的另一目的是提供一种可提高拼接精度的物体图像拼接方法。
本发明所采用的技术方案是：一种图像拼接系统，包括：
激光阵列，用于发射激光至待测物体的表面上；
摄像单元，用于与待测物体相对移动时，采集待测物体的部分图像；
图像拼接处理单元，用于根据图像拼接算法，从而对采集到的部分图像进行拼接处理；
所述摄像单元的输出端与图像拼接处理单元的输入端连接。
进一步，所述图像拼接处理单元包括：
图像配准模块，用于利用匹配策略，从而找出待配准图像与参考图像中的模板或特征点的位置对应关系，然后根据位置对应关系从而建立待配准图像与参考图像之间的转换数学模型，然后根据所述的转换数学模型，将待配准图像转换到参考图像的坐标系中，进而获得待配准图像与参考图像之间的重叠区域；
其中，所述的待配准图像为连续两幅部分图像中的一幅部分图像，所述的参考图像为连续两幅部分图像中的另一幅部分图像；
图像合成模块，用于根据得到的重叠区域，进而对部分图像进行拼接处理；
所述摄像单元的输出端通过图像配准模块进而与图像合成模块的输入端连接。
进一步，所述图像拼接处理单元还包括用于对采集到的部分图像进行预处理的图像预处理模块，所述摄像单元的输出端通过图像预处理模块进而与图像配准模块的输入端连接。
进一步，所述图像预处理模块具体用于对采集到的部分图像进行直方图匹配处理、平滑滤波处理以及增强变换处理。
进一步，其还包括用于固定激光阵列的安装机构。
本发明所采用的另一技术方案是：一种图像拼接方法，该方法包括：
A、激光阵列发射激光至待测物体的表面上；
B、摄像单元与待测物体相对移动时，摄像单元采集待测物体的部分图像；
C、图像拼接处理单元根据图像拼接算法，从而对采集到的部分图像进行拼接处理。
进一步，所述步骤C包括：
C1、利用匹配策略，从而找出待配准图像与参考图像中的模板或特征点的位置对应关系，然后根据位置对应关系从而建立待配准图像与参考图像之间的转换数学模型，然后根据所述的转换数学模型，将待配准图像转换到参考图像的坐标系中，进而获得待配准图像与参考图像之间的重叠区域；
其中，所述的待配准图像为连续两幅部分图像中的一幅部分图像，所述的参考图像为连续两幅部分图像中的另一幅部分图像；
C2、根据得到的重叠区域，进而对部分图像进行拼接处理。
进一步，所述步骤C1之前还设有步骤C0，所述步骤C0为：对采集到的部分图像进行预处理。
进一步，所述步骤C0具体为：对采集到的部分图像进行直方图匹配处理、平滑滤波处理以及增强变换处理。
本发明的有益效果是：由于本发明的系统设有激光阵列，并且所述的激光阵列发射激光至待测物体的表面上，这样在待测物体的表面上便形成有一系列间隔均匀的激光点阵，增加了待测物体的特征点，因此，在进行图像拼接处理时，能大大提高图像拼接的精准度。另外，本发明的系统具有结构简单、易于实现等优点。
本发明的另一有益效果是：本发明的方法是通过设置激光阵列，并且令所述的激光阵列发射激光至待测物体的表面上，这样在待测物体的表面上便形成有一系列间隔均匀的激光点阵，增加了待测物体的特征点，因此，在进行图像拼接处理时，能大大提高图像拼接的精准度。另外，本发明的方法具有步骤简易、易于实现操作等优点。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
图1是本发明一种图像拼接系统的结构框图；
图2是本发明一种图像拼接系统中图像拼接处理单元的一具体实施例结构框图；
图3是待测物体的示意图；
图4是激光阵列发射激光至待测物体的表面上时，待测物体表面的示意图；
图5是采用传统图像拼接系统采集待测物体的部分图像时所采集到的连续两幅图像；
图6是采用本发明的系统采集待测物体的部分图像时所采集到的连续两幅图像；
图7是本发明一种图像拼接方法的步骤流程图；
图8是本发明一种图像拼接方法的一具体实施例步骤流程图。
1、激光阵列；2、摄像单元；3、待测物体。
具体实施方式
如图1和图2所示，一种图像拼接系统，包括激光阵列1、摄像单元2以及图像拼接处理单元，所述摄像单元2的输出端与图像拼接处理单元的输入端连接。
对于上述的激光阵列1、摄像单元2以及图像拼接处理单元，它们的详细描述如下所示。
对于所述的激光阵列1，其用于发射激光至待测物体3的表面上，这样在待测物体3的表面上便会有一系列间隔均匀的激光点阵。而所述激光阵列1发射至待测物体3表面上的激光与待测物体3的表面形成固定角度，所述激光阵列1与待测物体3相对静止。
在本实施例中，所述的待测物体3为图3所示的一机械工件，而当激光阵列1发射激光至待测物体3的表面上时，待测物体3的表面上便会有一系列间隔均匀的激光点阵，如图4所示。
对于所述的摄像单元2，其用于与待测物体3相对移动时，采集待测物体3的部分图像，即局部图像。具体地，在采集待测物体3的部分图像时，摄像单元2中的摄像头正对待测物体3的表面，并且与待测物体3相对水平移动。
对于所述的图像拼接处理单元，其用于根据图像拼接算法，从而对采集到的部分图像进行拼接处理。
优选地，所述图像拼接处理单元包括：
图像配准模块，用于利用匹配策略，从而找出待配准图像与参考图像中的模板或特征点的位置对应关系，然后根据位置对应关系从而建立待配准图像与参考图像之间的转换数学模型，然后根据所述的转换数学模型，将待配准图像转换到参考图像的坐标系中，进而获得待配准图像与参考图像之间的重叠区域；
其中，所述的待配准图像为连续两幅部分图像中的一幅部分图像，所述的参考图像为连续两幅部分图像中的另一幅部分图像，例如，连续两幅部分图像，即连续采集得到的两幅部分图像，分别为部分图像Mn以及部分图像Mn+1，那么，所述的待配准图像为部分图像Mn，而所述的参考图像则为部分图像Mn+1；
图像合成模块，用于根据得到的重叠区域，进而对部分图像进行拼接处理，这样便能将部分图像镶嵌成一个视觉可行的全景图；
所述摄像单元2的输出端通过图像配准模块进而与图像合成模块的输入端连接。
优选地，所述图像拼接处理单元还包括用于对采集到的部分图像进行预处理的图像预处理模块，所述摄像单元的输出端通过图像预处理模块进而与图像配准模块的输入端连接。
优选地，所述的预处理包括直方图匹配处理、平滑滤波处理以及增强变换处理，因此，所述图像预处理模块具体用于对采集到的部分图像进行直方图匹配处理、平滑滤波处理以及增强变换处理。通过对部分图像进行预处理，提供提高图像的质量。
进一步作为优选的实施方式，其还包括用于固定激光阵列1的安装机构。通常，所述的安装机构采用激光夹具来实现。
对于传统图像拼接系统所采集到的连续两幅部分图像，如图5所示，部分图像Hn和部分图像Hn+1，这两幅部分图像之间的重叠区域是无法确定的，在一定范围内，不同大小重叠区域都能进行拼接，所以这两幅图像无法进行准确拼接。而对于本发明图像拼接系统所采集到的连续两幅部分图像，如图6所示，部分图像In和部分图像In+1，由于本发明的图像拼接系统设有激光阵列1，并且令激光阵列1发射激光至待测物体3的表面上从而使待测物体3的表面上有一系列间隔均匀的激光点阵，因此，部分图像In和部分图像In+1之间的重叠区域长度仅为n*a（a为激光点阵中激光点之间的距离，n为整数），这样便能将重叠区域的大小限制住，大大提高拼接的精度。因此由此可得，相较于传统的图像拼接系统，本发明的系统能大大提高图像拼接的精确度。
上述系统实施例中所描述的技术特征均适用于方法实施例中。
如图7所示，一种图像拼接方法，该方法包括：
A、激光阵列发射激光至待测物体的表面上；
B、摄像单元与待测物体相对移动时，摄像单元采集待测物体的部分图像；
C、图像拼接处理单元根据图像拼接算法，从而对采集到的部分图像进行拼接处理。
进一步作为优选的实施方式，所述步骤C包括：
C1、利用匹配策略，从而找出待配准图像与参考图像中的模板或特征点的位置对应关系，然后根据位置对应关系从而建立待配准图像与参考图像之间的转换数学模型，然后根据所述的转换数学模型，将待配准图像转换到参考图像的坐标系中，进而获得待配准图像与参考图像之间的重叠区域；
其中，所述的待配准图像为连续两幅部分图像中的一幅部分图像，所述的参考图像为连续两幅部分图像中的另一幅部分图像；
C2、根据得到的重叠区域，进而对部分图像进行拼接处理。
进一步作为优选的实施方式，所述步骤C1之前还设有步骤C0，所述步骤C0为：对采集到的部分图像进行预处理。
进一步作为优选的实施方式，所述步骤C0具体为：对采集到的部分图像进行直方图匹配处理、平滑滤波处理以及增强变换处理。
本发明方法一具体实施例
如图8所示，本发明一种图像拼接方法，该方法具体包括：
S1、激光阵列发射激光至待测物体的表面上，使待测物体的表面上形成有一系列间隔均匀的激光点阵；
S2、摄像单元与待测物体相对移动时，摄像单元采集待测物体的部分图像；
S3、对采集到的部分图像进行直方图匹配处理、平滑滤波处理以及增强变换处理；
S4、利用匹配策略，从而找出待配准图像与参考图像中的模板或特征点的位置对应关系，然后根据位置对应关系从而建立待配准图像与参考图像之间的转换数学模型，然后根据所述的转换数学模型，将待配准图像转换到参考图像的坐标系中，进而获得待配准图像与参考图像之间的重叠区域；
其中，所述的待配准图像为连续两幅部分图像中的一幅部分图像，所述的参考图像为连续两幅部分图像中的另一幅部分图像；
S5、根据得到的重叠区域，进而对部分图像进行拼接处理。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (7)
1.一种图像拼接系统，其特征在于：包括：
激光阵列，用于发射激光至待测物体的表面上，令待测物体的表面上形成有间隔均匀的激光点阵；
摄像单元，用于与待测物体相对水平移动时，采集待测物体的部分图像；
图像拼接处理单元，用于根据图像拼接算法，从而对采集到的部分图像进行拼接处理；
所述摄像单元的输出端与图像拼接处理单元的输入端连接；
所述图像拼接处理单元包括：
图像配准模块，用于利用匹配策略，从而找出待配准图像与参考图像中的模板或特征点的位置对应关系，然后根据位置对应关系从而建立待配准图像与参考图像之间的转换数学模型，然后根据所述的转换数学模型，将待配准图像转换到参考图像的坐标系中，进而获得待配准图像与参考图像之间的重叠区域；
其中，所述的待配准图像为连续两幅部分图像中的一幅部分图像，所述的参考图像为连续两幅部分图像中的另一幅部分图像；
图像合成模块，用于根据得到的重叠区域，进而对部分图像进行拼接处理；
所述摄像单元的输出端通过图像配准模块进而与图像合成模块的输入端连接。
2.根据权利要求1所述一种图像拼接系统，其特征在于：所述图像拼接处理单元还包括用于对采集到的部分图像进行预处理的图像预处理模块，所述摄像单元的输出端通过图像预处理模块进而与图像配准模块的输入端连接。
3.根据权利要求2所述一种图像拼接系统，其特征在于：所述图像预处理模块具体用于对采集到的部分图像进行直方图匹配处理、平滑滤波处理以及增强变换处理。
4.根据权利要求1-3任一项所述一种图像拼接系统，其特征在于：其还包括用于固定激光阵列的安装机构。
5.一种图像拼接方法，其特征在于：该方法包括：
A、激光阵列发射激光至待测物体的表面上，令待测物体的表面上形成有间隔均匀的激光点阵；
B、摄像单元与待测物体相对水平移动时，摄像单元采集待测物体的部分图像；
C、图像拼接处理单元根据图像拼接算法，从而对采集到的部分图像进行拼接处理；
所述步骤C包括：
C1、利用匹配策略，从而找出待配准图像与参考图像中的模板或特征点的位置对应关系，然后根据位置对应关系从而建立待配准图像与参考图像之间的转换数学模型，然后根据所述的转换数学模型，将待配准图像转换到参考图像的坐标系中，进而获得待配准图像与参考图像之间的重叠区域；
其中，所述的待配准图像为连续两幅部分图像中的一幅部分图像，所述的参考图像为连续两幅部分图像中的另一幅部分图像；
C2、根据得到的重叠区域，进而对部分图像进行拼接处理。
6.根据权利要求5所述一种图像拼接方法，其特征在于：所述步骤C1之前还设有步骤C0，所述步骤C0为：对采集到的部分图像进行预处理。
7.根据权利要求6所述一种图像拼接方法，其特征在于：所述步骤C0具体为：对采集到的部分图像进行直方图匹配处理、平滑滤波处理以及增强变换处理。
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