CN105447865A - 一种评估全景拼接算法静态拼接质量的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明适用于图像拼接技术领域，提供了一种评估全景拼接算法静态拼接质量的方法和装置，以解决现有技术中无法准确量化地评估全景拼接算法的静态拼接质量的问题。所述方法包括：获取多组全景图，每组全景图包含多张采用全景拼接算法拼接得到的全景展开图；计算所述全景展开图的拼接评估值；计算所述每组全景图中所述拼接评估值的平均值；在所述多组全景图中，判断所述平均值最小的一组全景图包含的所述全景展开图的拼接质量最佳。本发明的技术方案通过对拼接区域的像素误差进行数值量化计算的方法，实现对全景拼接算法的静态拼接质量的量化评估，从而避免了通过人眼观测对静态拼接质量进行评估的误差。

Description

一种评估全景拼接算法静态拼接质量的方法和装置

技术领域

本发明涉及图像拼接技术领域，尤其涉及一种评估全景拼接算法静态拼接质量的方法和装置。

背景技术

图像拼接作为图像处理技术的一个重要分支，应用于各种需要获得高分辨率或宽视角图像的领域。当前的图像采集技术会出现由于采集角度不同而引起的图像亮度微弱差异，导致在图像的拼接过程中，无法在两个图片的边界重合区域找到完全理想的重合像素点区域，因此会留下拼接痕迹或裂缝。

为了尽可能的找到较为理想的重合像素点区域，目前有各种不同的全景拼接算法用于对图像进行拼接，但都是通过人眼观测拼接缝的方法来评估拼接质量的好坏，而人眼观测的方法误差较大，无法准确评估全景拼接算法的静态拼接质量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种评估全景拼接算法静态拼接质量的方法和装置，旨在解决现有技术中无法准确量化地评估全景拼接算法的静态拼接质量的问题。

本发明第一方面，提供一种评估全景拼接算法静态拼接质量的方法，包括：

获取多组全景图，每组全景图包含多张采用全景拼接算法拼接得到的全景展开图；

计算所述全景展开图的拼接评估值；

计算所述每组全景图中所述拼接评估值的平均值；

在所述多组全景图中，判断所述平均值最小的一组全景图包含的所述全景展开图的拼接质量最佳。

本发明第二方面，提供一种评估全景拼接算法静态拼接质量的装置，包括：

获取模块，用于获取多组全景图，每组全景图包含多张采用全景拼接算法拼接得到的全景展开图；

评估值计算模块，用于计算所述全景展开图的拼接评估值；

平均值计算模块，用于计算所述每组全景图中所述拼接评估值的平均值；

评估模块，用于在所述多组全景图中，判断所述平均值最小的一组全景图包含的所述全景展开图的拼接质量最佳。

本发明与现有技术相比存在的有益效果是：由于全景展开图的拼接评估值是通过计算而非人眼观测得到，而全景展开图的拼接质量是通过计算所得拼接评估值的平均值来评估，整个过程是通过量化来实现对全景拼接算法的静态拼接质量的量化评估，从而避免了通过人眼观测对静态拼接质量进行评估的误差。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的评估全景拼接算法静态拼接质量的方法流程图；

图2是本发明实施例二提供的评估全景拼接算法静态拼接质量的方法流程图；

图3是本发明实施例二提供的评估全景拼接算法静态拼接质量的方法中拼接图选取示意图；

图4是本发明实施例三提供的评估全景拼接算法静态拼接质量的装置的组成示意图；

图5是本发明实施例四提供的评估全景拼接算法静态拼接质量的装置的组成示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下结合具体附图对本发明的实现进行详细的描述。

实施例一：

图1是本发明实施例一提供的评估全景拼接算法静态拼接质量的方法流程图，具体包括步骤S101至S104，详述如下：

S101、获取多组全景图，每组全景图包含多张采用全景拼接算法拼接得到的全景展开图。

拍摄环境可以设置在空旷的房间内，并且整体光线分布统一，四面墙体颜色一致，将相机放置在房间中心进行拍摄，拍摄过程中确保所拍照片的拼接位置都处于墙体上，并且照片与照片之间的相交区域内没有墙角等明显特征点，为了便于拼接，可以在每个拼接位置放置标定板，覆盖整个拼接区域。

具体地，一组全景图拍摄N组照片，N可以设为10，在每组照片中，利用同一种全景拼接算法对照片进行拼接，得到N张全景展开图，这N张全景展开图作为一组全景图，对各组全景图采用不同的全景拼接算法即可得到多组全景图。

S102、计算全景展开图的拼接评估值。

对每一组全景图中的每一张全景展开图计算拼接评估值，具体地，可通过对一张全景展开图上所有拼接区域每个像素点的拼接误差进行累加，得到该张全景展开图的拼接评估值。该拼接评估值代表了其所对应的全景展开图的整体拼接误差，因此在一组全景图内可通过比较拼接评估值来评估其所对应的全景展开图的拼接质量。

S103、计算每组全景图中拼接评估值的平均值。

具体地，在每一组全景图中，对N张全景展开图的拼接评估值取平均值，由于各组全景图采用不同的全景拼接算法，因此该平均值可以用来评估采用不同全景拼接算法的全景展开图的拼接质量。

S104、在多组全景图中，判断平均值最小的一组全景图包含的全景展开图的拼接质量最佳。

具体地，由于拼接评估值代表了其所对应的全景展开图的整体拼接误差，因此拼接评估值的平均值可以用来表示整组全景图的整体拼接误差，平均值越小表明该组全景图中的全景拼接图的拼接效果越好，由于每一组全景图分别采用一种全景拼接算法，因此最小平均值对应的那一组全景图所使用的全景拼接算法的拼接效果最佳，其全景展开图的拼接质量最好。

本实施例中，通过对全景展开图拼接区域的像素误差进行累加得到拼接评估值，根据拼接评估值的平均值来评估全景展开图的拼接质量，实现了对全景拼接算法的静态拼接质量的量化评估，从而避免了通过人眼观测对静态拼接质量进行评估的误差。

实施例二：

图2是本发明实施例二提供的评估全景拼接算法静态拼接质量的方法流程图，具体包括步骤S201至S210，详述如下：

S201、获取多组全景图，每组全景图包含多张采用全景拼接算法拼接得到的全景展开图。

拍摄环境可以设置在空旷的房间内，并且整体光线分布统一，四面墙体颜色一致，将相机放置在房间中心进行拍摄，拍摄过程中确保所拍照片的拼接位置都处于墙体上，并且照片与照片之间的相交区域内没有墙角等明显特征点，为了便于拼接，可以在每个拼接位置放置标定板，覆盖整个拼接区域。

具体地，一组全景图拍摄N组照片，N可以设为10，在每组照片中，利用同一种全景拼接算法对照片进行拼接，得到N张全景展开图，这N张全景展开图作为一组全景图，对各组全景图采用不同的全景拼接算法即可得到多组全景图。

S202、在包含一定数量拼接缝的全景展开图中，以拼接缝为中心线截取固定宽度的拼接图。

具体地，设定所拍摄照片的图像高度为H，图像拼接区域最大相交宽度的1/2为W，每组照片的拼接缝数量为I。

如图3所示，在全景展开图中，对每一个拼接区域以拼接缝为中心线，截取高度为H，宽度为W的区域，得到拼接图Mⁱ，其中i＝1,2,…,I。

S203、在拼接缝左右两边的原始图像中，以拼接缝为中心线截取固定宽度的区域，分别得到左原图和右原图。

具体地，如图3所示，在拼接缝左边的左原始图中，以拼接缝为中心线截取高度为H，宽度为W的区域，得到左原图Lⁱ；在拼接缝右边的右原始图中，以拼接缝为中心线截取高度为H，宽度为W的区域，得到右原图Rⁱ。

S204、计算拼接图分别与左原图和右原图之间的像素值均方误差并求和，得到拼接缝的拼接误差。

具体地，对全景展开图每一个拼接区域，以左上角为坐标原点，按照如下公式计算拼接图Mⁱ与左原图Lⁱ之间的像素值均方误差LEⁱ：

${\mathrm{LE}}^i=\frac{1}{HW}\underset{m=0}{\overset{H-1}{\Σ}}\underset{n=0}{\overset{W-1}{\Σ}}{(L_{m,n}^i-M_{m,n}^i)}^2$

其中，为左原图Lⁱ中坐标为(m,n)的像素点的像素值，为拼接图Mⁱ中坐标为(m,n)的像素点的像素值；

按照如下公式计算拼接图Mⁱ与右原图Rⁱ之间的像素值均方误差REⁱ：

${\mathrm{RE}}^i=\frac{1}{HW}\underset{m=0}{\overset{H-1}{\Σ}}\underset{n=0}{\overset{W-1}{\Σ}}{(R_{m,n}^i-M_{m,n}^i)}^2$

其中，为右原图Rⁱ中坐标为(m,n)的像素点的像素值，为拼接图Mⁱ中坐标为(m,n)的像素点的像素值。

按照如下公式对LEⁱ和REⁱ求和，得到拼接误差LREⁱ：

LREⁱ＝LEⁱ+REⁱ

其中，LREⁱ为拼接图Mⁱ的拼接误差。

S205、计算全景展开图中拼接误差的平均值，得到全景展开图的拼接评估值。

具体地，对每一张全景展开图都会得到I个LREⁱ，按照如下公式计算这I个LREⁱ的平均值，得到每张全景展开图的拼接评估值E_k。

$E_k=\frac{1}{I}\underset{i=0}{\overset{I}{\Σ}}{\mathrm{LRE}}^i$

其中，k＝1,2,…,N。

S206、在每组全景图中，判断最小拼接评估值对应的全景展开图的拼接质量最佳。

具体地，对每一组全景图中的N张全景展开图，根据步骤S205计算得到的每张全景展开图的拼接评估值E_k代表了其所对应的全景展开图的整体拼接误差，拼接评估值越小表明拼接效果越好，因此在一组全景图内可通过比较拼接评估值来评估其所对应的全景展开图的拼接质量，最小E_k值所对应的全景展开图的拼接质量最佳，拼接效果最好。

S207、计算每组全景图中拼接评估值的平均值。

具体地，按照如下公式计算每一组全景图的N个拼接评估值的平均值AVG：

$AVG=\frac{1}{N}\underset{k=1}{\overset{N}{\Σ}}{E}_k$

其中，N表示一组全景图中拍摄N组照片得到的N张全景展开图。

S208、计算平均值的标准差。

具体地，按照如下公式计算每一组全景图中N个拼接评估值的平均值AVG的标准差STD：

$STD=\sqrt{\frac{1}{N}\underset{k=1}{\overset{N}{\Σ}}{(E_k-AVG)}^2}$

其中，N表示一组全景图中拍摄N组照片得到的N张全景展开图。

S209、在多组全景图中，判断平均值最小的一组全景图包含的全景展开图的拼接质量最佳。

具体地，由于拼接评估值代表了其所对应的全景展开图的整体拼接误差，因此拼接评估值的平均值AVG可以用来表示整组全景图的整体拼接误差，AVG值越小表明该组全景图中的全景拼接图的拼接效果越好，因此比较各组全景图的AVG值，其中最小AVG值所对应的那一组全景图中包含的全景展开图的拼接质量最佳，拼接效果最好。

S210、在多组全景图中，判断标准差最小的一组全景图包含的全景展开图使用的全景拼接算法最稳定。

具体地，STD值表示拼接对拼接区域内像素点造成的波动，STD值越小表明拼接算法越稳定，因此比较各组全景图的STD值，其中最小STD值所对应的那一组全景图中包含的全景展开图所使用的全景拼接算法最稳定。

本实施例中，通过在全景展开图的拼接区域中，计算拼接图分别与左原图和右原图之间的像素值均方误差并求和，得到拼接缝的拼接误差，再计算所有拼接缝的拼接误差的平均值得到全景展开图的拼接评估值，在一组全景图中根据拼接评估值来评估全景展开图的拼接质量；通过计算每组全景图的所有拼接评估值的平均值，在多组全景图中根据该平均值来评估其所对应的全景图中全景展开图的拼接质量，并根据平均值的标准差来评估所对应的全景图中全景展开图所使用的全景拼接算法的稳定性。因此实现了对全景拼接算法的静态拼接质量的量化评估，从而避免了通过人眼观测对静态拼接质量进行评估的误差。

实施例三：

图4是本发明实施例三提供的评估全景拼接算法静态拼接质量的装置的组成示意图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。图4示例的用于评估全景拼接算法静态拼接质量的装置可以是前述实施例一提供的用于评估全景拼接算法静态拼接质量的方法的执行主体，其可以是应用设备或者应用设备中的一个功能模块。图4示例的用于评估全景拼接算法静态拼接质量的装置主要包括：获取模块41、评估值计算模块42、平均值计算模块43和评估模块44。各功能模块详细说明如下：

获取模块41，用于获取多组全景图，每组全景图包含多张采用全景拼接算法拼接得到的全景展开图；

评估值计算模块42，用于计算所述全景展开图的拼接评估值；

平均值计算模块43，用于计算所述每组全景图中所述拼接评估值的平均值；

评估模块44，用于在所述多组全景图中，判断所述平均值最小的一组全景图包含的所述全景展开图的拼接质量最佳。

从上述图4示例的用于评估全景拼接算法静态拼接质量的装置可知，本实施例中，通过对全景展开图拼接区域的像素误差进行累加得到拼接评估值，根据拼接评估值的平均值来评估全景展开图的拼接质量，实现了对全景拼接算法的静态拼接质量的量化评估，从而避免了通过人眼观测对静态拼接质量进行评估的误差。

实施例四：

图5是本发明实施例四提供的评估全景拼接算法静态拼接质量的装置的组成示意图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。图5示例的用于评估全景拼接算法静态拼接质量的装置可以是前述实施例二提供的用于评估全景拼接算法静态拼接质量的方法的执行主体，其可以是应用设备或者应用设备中的一个功能模块。图5示例的用于评估全景拼接算法静态拼接质量的装置主要包括：获取模块51、评估值计算模块52、拼接质量判断模块53、平均值计算模块54、标准差计算模块55、评估模块56和拼接算法判断模块57。各功能模块详细说明如下：

获取模块51，用于获取多组全景图，每组全景图包含多张采用全景拼接算法拼接得到的全景展开图；

评估值计算模块52，用于计算所述全景展开图的拼接评估值；

拼接质量判断模块53，用于在所述每组全景图中，判断最小所述拼接评估值对应的所述全景展开图的拼接质量最佳；

平均值计算模块54，用于计算所述每组全景图中所述拼接评估值的平均值；

标准差计算模块55，用于计算所述平均值的标准差；

评估模块56，用于在所述多组全景图中，判断所述平均值最小的一组全景图包含的所述全景展开图的拼接质量最佳；

拼接算法判断模块57，用于在所述多组全景图中，判断所述标准差最小的一组全景图包含的所述全景展开图使用的所述全景拼接算法最稳定。

具体地，评估值计算模块52包括：

拼接图获取子模块521，用于在包含一定数量拼接缝的所述全景展开图中，以所述拼接缝为中心线截取固定宽度的拼接图；

左右原图获取子模块522，用于在所述拼接缝左右两边的原始图像中，以所述拼接缝为中心线截取所述固定宽度的区域，分别得到左原图和右原图；

拼接误差计算子模块523，用于计算所述拼接图分别与所述左原图和所述右原图之间的像素值均方误差并求和，得到所述拼接缝的拼接误差；

拼接评估值计算子模块524，用于计算所述全景展开图中所述拼接误差的平均值，得到所述全景展开图的拼接评估值。

从上述图5示例的用于评估全景拼接算法静态拼接质量的装置可知，本实施例中，通过在全景展开图的拼接区域中，计算拼接图分别与左原图和右原图之间的像素值均方误差并求和，得到拼接缝的拼接误差，再计算所有拼接缝的拼接误差的平均值得到全景展开图的拼接评估值，在一组全景图中根据拼接评估值来评估全景展开图的拼接质量；通过计算每组全景图的所有拼接评估值的平均值，在多组全景图中根据该平均值来评估其所对应的全景图中全景展开图的拼接质量，并根据平均值的标准差来评估所对应的全景图中全景展开图所使用的全景拼接算法的稳定性。因此实现了对全景拼接算法的静态拼接质量的量化评估，从而避免了通过人眼观测对静态拼接质量进行评估的误差。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每一个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同或者相似的部分互相参见即可。对于装置类实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

值得注意的是，上述装置实施例中，所包括的各个模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。

本领域普通技术人员可以理解，实现上述各实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，相应的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如ROM/RAM、磁盘或光盘等。

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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种评估全景拼接算法静态拼接质量的方法，其特征在于，包括：

获取多组全景图，每组全景图包含多张采用全景拼接算法拼接得到的全景展开图；

计算所述全景展开图的拼接评估值；

计算所述每组全景图中所述拼接评估值的平均值；

在所述多组全景图中，判断所述平均值最小的一组全景图包含的所述全景展开图的拼接质量最佳。

2.根据权利要求1所述的评估全景拼接算法静态拼接质量的方法，其特征在于，所述计算所述全景展开图的拼接评估值的具体步骤包括：

在包含一定数量拼接缝的所述全景展开图中，以所述拼接缝为中心线截取固定宽度的拼接图；

在所述拼接缝左右两边的原始图像中，以所述拼接缝为中心线截取所述固定宽度的区域，分别得到左原图和右原图；

计算所述拼接图分别与所述左原图和所述右原图之间的像素值均方误差并求和，得到所述拼接缝的拼接误差；

计算所述全景展开图中所述拼接误差的平均值，得到所述全景展开图的拼接评估值。

3.根据权利要求1或2所述的评估全景拼接算法静态拼接质量的方法，其特征在于，所述计算所述全景展开图的拼接评估值的步骤之后，所述方法还包括：

在所述每组全景图中，判断最小所述拼接评估值对应的所述全景展开图的拼接质量最佳。

4.根据权利要求1所述的评估全景拼接算法静态拼接质量的方法，其特征在于，所述计算所述每组全景图中所述拼接评估值的平均值的步骤之后，所述方法还包括：

计算所述平均值的标准差。

5.根据权利要求4所述的评估全景拼接算法静态拼接质量的方法，其特征在于，所述判断所述平均值最小的一组全景图包含的所述全景展开图的拼接质量最佳的步骤之后，所述方法还包括：

在所述多组全景图中，判断所述标准差最小的一组全景图包含的所述全景展开图使用的所述全景拼接算法最稳定。

6.一种评估全景拼接算法静态拼接质量的装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取多组全景图，每组全景图包含多张采用全景拼接算法拼接得到的全景展开图；

评估值计算模块，用于计算所述全景展开图的拼接评估值；

平均值计算模块，用于计算所述每组全景图中所述拼接评估值的平均值；

评估模块，用于在所述多组全景图中，判断所述平均值最小的一组全景图包含的所述全景展开图的拼接质量最佳。

7.根据权利要求6所述的评估全景拼接算法静态拼接质量的装置，其特征在于，所述评估值计算模块包括：

拼接图获取子模块，用于在包含一定数量拼接缝的所述全景展开图中，以所述拼接缝为中心线截取固定宽度的拼接图；

左右原图获取子模块，用于在所述拼接缝左右两边的原始图像中，以所述拼接缝为中心线截取所述固定宽度的区域，分别得到左原图和右原图；

拼接误差计算子模块，用于计算所述拼接图分别与所述左原图和所述右原图之间的像素值均方误差并求和，得到所述拼接缝的拼接误差；

拼接评估值计算子模块，用于计算所述全景展开图中所述拼接误差的平均值，得到所述全景展开图的拼接评估值。

8.根据权利要求6或7所述的评估全景拼接算法静态拼接质量的装置，其特征在于，所述装置还包括：

拼接质量判断模块，用于在所述每组全景图中，判断最小所述拼接评估值对应的所述全景展开图的拼接质量最佳。

9.根据权利要求6所述的评估全景拼接算法静态拼接质量的装置，其特征在于，所述装置还包括：

标准差计算模块，用于计算所述平均值的标准差。

10.根据权利要求9所述的评估全景拼接算法静态拼接质量的装置，其特征在于，所述装置还包括：

拼接算法判断模块，用于在所述多组全景图中，判断所述标准差最小的一组全景图包含的所述全景展开图使用的所述全景拼接算法最稳定。