CN109741262A - 一种基于位置关系的轮廓图像拼接方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种基于位置关系的轮廓图像拼接方法，该方法通过拟合曲线末端位置关系确定拼接点，将相邻两个轮廓点集进行合成，并且本轮廓图像拼接方法不限制输入轮廓点集的数量，能够实现多组轮廓点集的拼接，最终得到目标物体的完整轮廓。本方法相邻两个轮廓点集中提取了曲线、根据位置关系确定拼接点，充分体现各组点集的图形特征，以解决现有技术中基于区域的提取方法中不能完全地描述图像的细节，使得在图像之间匹配并进行后续的拼接会受到噪音、图像信息分布等因素的影响，导致匹配精度不高，图像拼接质量差的技术问题。

Description

一种基于位置关系的轮廓图像拼接方法

技术领域

本申请涉及图像处理方法技术领域，尤其涉及一种基于位置关系的轮廓图像拼接方法。

背景技术

随着计算机视觉飞速发展，社会对图像处理的需求也越来越高。将一组在空间上彼此关联且具有一部分重叠区域的图像序列进行配准，经重采样融合后形成一幅包含各图像序列信息的宽视角场景的、完整的高清的新图像，这种高分辨率无缝图像的技术成为图像拼接。图像拼接技术也被应用在激光行业中，具体地应用在针对目标物体的激光打标。

目前，主流图像拼接技术可以分为图像配准和图像融合两个主要部分，其中，图像配准方面有基于图像像素级特征点和基于区域的提取方法(如轮廓、纹理等)。特征点提取方法主流有SIFT(Scale Invariant Feature Transform,SIFT),SIFT算法对于旋转、缩放和尺度变化保持不变形，对视角变化和噪音也有很强的鲁棒性，被广泛应用。也正是由于SIFT算法的这些特点，使得算法的复杂度很高，实际处理比较耗时。另外，基于区域的提取方法是利用几何形状特征进行配准，该方法是利用拼接图像中数量较少、特征稳定的一些点、线或者边缘进行匹配，大大压缩了所需处理信息量，使得匹配搜索的计算量小、速度较快，且该方法对图像灰度的变化具有鲁棒性，适合于多幅图像拼接。但是配准精度不够而且容易误匹配。

但是，基于区域的提取方法中通常只利用到图像的一个特征，例如点特征、线特征和灰度特征，导致提取出来的特征不能完全地描述图像的细节，使得在图像之间匹配并进行后续的拼接会受到噪音、图像信息分布等因素的影响，导致匹配精度不高，稳定性不好。

发明内容

本申请提供了一种基于位置关系的轮廓图像拼接方法，以解决现有技术中基于区域的提取方法中不能完全地描述图像的细节，使得在图像之间匹配并进行后续的拼接会受到噪音、图像信息分布等因素的影响，导致匹配精度不高，图像拼接质量差的技术问题。

一种基于位置关系的轮廓图像拼接方法，所述基于位置关系的轮廓图像拼接方法包括以下步骤：

根据输入的轮廓点集判断相邻两个轮廓点集对应数据拟合后曲线类型；

判断所述相邻两个轮廓点集对应数据拟合后曲线末端位置关系；

根据所述曲线位置关系确定拼接点；

根据所述拼接点判断与所述相邻两个轮廓点集的位置关系，确定是否存在删除点，若存在所述删除点，则剔除；

继续对多组相邻两个轮廓点集执行上述步骤，直至得到由多组轮廓点集形成的闭合轮廓。

进一步地，所述根据所述曲线末端位置确定拼接点；

所述拼接点为所述相邻两个轮廓点集对应数据拟合后曲线的相交点或最近点。

进一步地，所述相邻两个轮廓点集对应数据拟合后曲线为直线、或为圆弧、或为圆；

所述相邻两个轮廓点集对应数据拟合后曲线末端位置关系为直线与直线相交、或为直线与直线平行、直线与圆弧相交、或为直线与圆弧相切、或为直线与圆弧相离、或为直线与圆相交、或为直线与圆相切、或为直线与圆相离、或为圆与圆相交、或为圆与圆相切、或为圆与圆相离；

所述直线与直线相交的相交点、直线与圆弧相交的相交点和直线与圆相交的最近相交点作为所述拼接点；

所述直线与直线平行的最近点、直线与圆弧相切的最近点、直线与圆弧相离的最近点、直线与圆相切的最近点、直线与圆弧相离的最近点作为所述拼接点。

进一步地，所述根据所述拼接点判断与所述相邻两个轮廓点集的位置关系，确定是否存在删除点，若存在所述删除点，则剔除包括一下步骤；

所述直线与直线相交的相交点、直线与圆弧相交的相交点和直线与圆相交的最近相交点两端均有轮廓点时，存在删除点，剔除所述删除点，并以所述相交点或最近相交点为所述拼接点完成相邻两个轮廓拼接；

所述直线与直线相交的相交点、直线与圆弧相交的相交点和直线与圆相交的最近相交点两端有一端无轮廓点时，不存在删除线，并以所述相交点或最近相交点为所述拼接点完成相邻两个轮廓拼接；

所述直线与直线平行的最近点、直线与圆弧相切最近点、直线与圆弧相离最近点、直线与圆相切最近点、直线与圆相离的最近点两端均有轮廓点时，存在删除点，剔除所述删除点，并以所述最近点为所述拼接点完成相邻两个轮廓拼接；

所述直线与直线平行的最近点、直线与圆弧相切最近点、直线与圆弧相离最近点、直线与圆相切最近点、直线与圆相离的最近点有一端无轮廓点时，不存在删除线，并以所述最近点为所述拼接点完成相邻两个轮廓拼接。

进一步地，所述判断所述相邻两个轮廓点集对应数据拟合后曲线末端位置关系包括以下步骤；

所述相邻两个轮廓点集对应数据拟合后曲线均为直线时，设定α角度；

当两直线相交的角度小于设定α角度时，所述相邻两个轮廓点集对应数据拟合后曲线末端位置关系为直线与直线平行；

当两直线相交的角度大于或等于设定α角度时，所述相邻两个轮廓点集对应数据拟合后曲线末端位置关系为直线与直线相交。

本申请的有益效果是：

由以上技术方案可知，本申请提供了一种基于位置关系的轮廓图像拼接方法，该方法包括以下步骤根据输入的轮廓点集判断相邻两个轮廓点集对应数据拟合后曲线类型；判断所述相邻两个轮廓点集对应数据拟合后曲线末端位置关系；根据所述曲线位置关系确定拼接点；根据所述拼接点判断与所述相邻两个轮廓点集的位置关系，确定是否存在删除点，若存在所述删除点，则剔除；继续对多组相邻两个轮廓点集执行上述步骤，直至得到由多组轮廓点集形成的闭合轮廓。通过拟合曲线末端位置关系确定拼接点，将相邻两个轮廓点集进行合成，并且本轮廓图像拼接方法不限制输入轮廓点集的数量，能够实现多组轮廓点集的拼接，最终得到目标物体的完整轮廓。本方法相邻两个轮廓点集中提取了曲线、根据位置关系确定拼接点，充分体现各组点集的图形特征，以解决现有技术中基于区域的提取方法中不能完全地描述图像的细节，使得在图像之间匹配并进行后续的拼接会受到噪音、图像信息分布等因素的影响，导致匹配精度不高，图像拼接质量差的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请一种基于位置关系的轮廓图像拼接方法的流程图；

图2为本申请相邻两个轮廓点集对应数据拟合后曲线末端位置关系为直线与直线相交有删除点的情况示意图；

图3为本申请相邻两个轮廓点集对应数据拟合后曲线末端位置关系为直线与直线相交无删除点的情况示意图；

图4为本申请相邻两个轮廓点集对应数据拟合后曲线末端位置关系为直线与直线平行有删除点的情况示意图；

图5为本申请相邻两个轮廓点集对应数据拟合后曲线末端位置关系为直线与直线平无删除点的情况示意图；

图6为本申请相邻两个轮廓点集对应数据拟合后曲线末端位置关系为直线与圆弧相交有删除点的情况示意图；

图7为本申请相邻两个轮廓点集对应数据拟合后曲线末端位置关系为直线与圆弧相交无删除点的情况示意图；

图8为本申请相邻两个轮廓点集对应数据拟合后曲线末端位置关系为直线与圆弧相切有删除点的情况示意图；

图9为本申请相邻两个轮廓点集对应数据拟合后曲线末端位置关系为直线与圆弧相切无删除点的情况示意图。

具体实施方式

这里将详细地对实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下实施例中描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。

参见图1，为本申请一种基于位置关系的轮廓图像拼接方法的流程图。

一种基于位置关系的轮廓图像拼接方法，所述基于位置关系的轮廓图像拼接方法包括以下步骤：

根据输入的轮廓点集判断相邻两个轮廓点集对应数据拟合后曲线类型；

判断所述相邻两个轮廓点集对应数据拟合后曲线末端位置关系；

根据所述曲线位置关系确定拼接点；

根据所述拼接点判断与所述相邻两个轮廓点集的位置关系，确定是否存在删除点，若存在所述删除点，则剔除；

继续对多组相邻两个轮廓点集执行上述步骤，直至得到由多组轮廓点集形成的闭合轮廓。

根据输入的轮廓点集判断相邻两个轮廓点集对应数据拟合后曲线类型；

具体地，图像特征是区分内部元素的最基本属性，而参与匹配的图像特征则构成特征空间。特征分为人工特征和自然特征，前者是为了进行图像分析和处理而制定的特征，例如图像直方图、矩不变量、图像频谱、高层结构描述等；后者是图像固有的，例如图像的灰度、颜色、轮廓、角点、线交点等。图像的特征选择至关重要，选择特征必须满足以下要求：被选特征需要是所有待拼接图像的共有特征；特征集的特征数量适中，如果特征太少则不利于配准，特征太多会带来严重的运算负担，另外还需特征在图像上分布均匀，特征点对旋转平移等保持不变形，易于精确匹配。基于此，本申请对于目标物体，进行多次拍照，获取到反映目标物体的多幅图像，提取每幅图像中的轮廓点集，从而得到反映该目标物体的多组点集。对于每幅图像输入的轮廓点集进行数据拟合曲线，从而确定相邻两个轮廓点集对应数据拟合曲线类型。

参见图2为本申请相邻两个轮廓点集对应数据拟合后曲线末端位置关系为直线与直线相交有删除点的情况示意图；图3为本申请相邻两个轮廓点集对应数据拟合后曲线末端位置关系为直线与直线相交无删除点的情况示意图；图4为本申请相邻两个轮廓点集对应数据拟合后曲线末端位置关系为直线与直线平行有删除点的情况示意图；图5为本申请相邻两个轮廓点集对应数据拟合后曲线末端位置关系为直线与直线平无删除点的情况示意图；图6为本申请相邻两个轮廓点集对应数据拟合后曲线末端位置关系为直线与圆弧相交有删除点的情况示意图；图7为本申请相邻两个轮廓点集对应数据拟合后曲线末端位置关系为直线与圆弧相交无删除点的情况示意图；图8为本申请相邻两个轮廓点集对应数据拟合后曲线末端位置关系为直线与圆弧相切有删除点的情况示意图；图9为本申请相邻两个轮廓点集对应数据拟合后曲线末端位置关系为直线与圆弧相切无删除点的情况示意图。

判断所述相邻两个轮廓点集对应数据拟合后曲线末端位置关系，所述相邻两个轮廓点集对应数据拟合后曲线为直线、或为圆弧、或为圆；

所述相邻两个轮廓点集对应数据拟合后曲线末端位置关系为直线与直线相交、或为直线与直线平行、直线与圆弧相交、或为直线与圆弧相切、或为直线与圆弧相离、或为直线与圆相交、或为直线与圆相切、或为直线与圆相离、或为圆与圆相交、或为圆与圆相切、或为圆与圆相离；

所述直线与直线相交的相交点、直线与圆弧相交的相交点和直线与圆相交的最近相交点作为所述拼接点；

所述直线与直线平行的最近点、直线与圆弧相切的最近点、直线与圆弧相离的最近点、直线与圆相切的最近点、直线与圆弧相离的最近点作为所述拼接点。

根据所述曲线位置关系确定拼接点；所述根据所述曲线末端位置确定拼接点；

所述拼接点为所述相邻两个轮廓点集对应数据拟合后曲线的相交点或最近点。

根据所述拼接点判断与所述相邻两个轮廓点集的位置关系，确定是否存在删除点，若存在所述删除点，则剔除；所述根据所述拼接点判断与所述相邻两个轮廓点集的位置关系，确定是否存在删除点，若存在所述删除点，则剔除包括一下步骤；

所述直线与直线相交的相交点、直线与圆弧相交的相交点和直线与圆相交的最近相交点两端均有轮廓点时，存在删除点，剔除所述删除点，并以所述相交点或最近相交点为所述拼接点完成相邻两个轮廓拼接；

所述直线与直线相交的相交点、直线与圆弧相交的相交点和直线与圆相交的最近相交点两端有一端无轮廓点时，不存在删除线，并以所述相交点或最近相交点为所述拼接点完成相邻两个轮廓拼接；

所述直线与直线平行的最近点、直线与圆弧相切最近点、直线与圆弧相离最近点、直线与圆相切最近点、直线与圆相离的最近点两端均有轮廓点时，存在删除点，剔除所述删除点，并以所述最近点为所述拼接点完成相邻两个轮廓拼接；

所述直线与直线平行的最近点、直线与圆弧相切最近点、直线与圆弧相离最近点、直线与圆相切最近点、直线与圆相离的最近点有一端无轮廓点时，不存在删除线，并以所述最近点为所述拼接点完成相邻两个轮廓拼接。

由以上技术方案可知，本申请提供了一种基于位置关系的轮廓图像拼接方法，该方法包括以下步骤根据输入的轮廓点集判断相邻两个轮廓点集对应数据拟合后曲线类型；判断所述相邻两个轮廓点集对应数据拟合后曲线末端位置关系；根据所述曲线位置关系确定拼接点；根据所述拼接点判断与所述相邻两个轮廓点集的位置关系，确定是否存在删除点，若存在所述删除点，则剔除；继续对多组相邻两个轮廓点集执行上述步骤，直至得到由多组轮廓点集形成的闭合轮廓。通过拟合曲线末端位置关系确定拼接点，将相邻两个轮廓点集进行合成，并且本轮廓图像拼接方法不限制输入轮廓点集的数量，能够实现多组轮廓点集的拼接，最终得到目标物体的完整轮廓。本方法相邻两个轮廓点集中提取了曲线、根据位置关系确定拼接点，充分体现各组点集的图形特征，以解决现有技术中基于区域的提取方法中不能完全地描述图像的细节，使得在图像之间匹配并进行后续的拼接会受到噪音、图像信息分布等因素的影响，导致匹配精度不高，图像拼接质量差的技术问题。

进一步地，所述判断所述相邻两个轮廓点集对应数据拟合后曲线末端位置关系包括以下步骤；

所述相邻两个轮廓点集对应数据拟合后曲线均为直线时，设定α角度；

当两直线相交的角度小于设定α角度时，所述相邻两个轮廓点集对应数据拟合后曲线末端位置关系为直线与直线平行；

当两直线相交的角度大于或等于设定α角度时，所述相邻两个轮廓点集对应数据拟合后曲线末端位置关系为直线与直线相交。

具体地，在判断直线与直线位置关系时，在两条直线为平行或小角度时，可根据实际的应用场景的需要，设定α角度，当两直线相交的角度小于设定α角度时，所述相邻两个轮廓点集对应数据拟合后曲线末端位置关系为直线与直线平行；当两直线相交的角度大于或等于设定α角度时，所述相邻两个轮廓点集对应数据拟合后曲线末端位置关系为直线与直线相交，从而对于相邻两个轮廓点击对应数据拟合后曲线位置关系为直线与直线的关系时，判断不是一成不变的，而是根据应用场景的需要来进行设置，从而提高拟合曲线位置判断的正确性。

由以上技术方案可知，本申请提供了一种基于位置关系的轮廓图像拼接方法，该方法包括以下步骤根据输入的轮廓点集判断相邻两个轮廓点集对应数据拟合后曲线类型；判断所述相邻两个轮廓点集对应数据拟合后曲线末端位置关系；根据所述曲线位置关系确定拼接点；根据所述拼接点判断与所述相邻两个轮廓点集的位置关系，确定是否存在删除点，若存在所述删除点，则剔除；继续对多组相邻两个轮廓点集执行上述步骤，直至得到由多组轮廓点集形成的闭合轮廓。通过拟合曲线末端位置关系确定拼接点，将相邻两个轮廓点集进行合成，并且本轮廓图像拼接方法不限制输入轮廓点集的数量，能够实现多组轮廓点集的拼接，最终得到目标物体的完整轮廓。本方法相邻两个轮廓点集中提取了曲线、根据位置关系确定拼接点，充分体现各组点集的图形特征，以解决现有技术中基于区域的提取方法中不能完全地描述图像的细节，使得在图像之间匹配并进行后续的拼接会受到噪音、图像信息分布等因素的影响，导致匹配精度不高，图像拼接质量差的技术问题。

本申请提供的实施例之间的相似部分相互参见即可，以上提供的具体实施方式只是本申请总的构思下的几个示例，并不构成本申请保护范围的限定。对于本领域的技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下依据本申请方案所扩展出的任何其他实施方式都属于本申请的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于位置关系的轮廓图像拼接方法，其特征在于，所述基于位置关系的轮廓图像拼接方法包括以下步骤：

根据输入的轮廓点集判断相邻两个轮廓点集对应数据拟合后曲线类型；

判断所述相邻两个轮廓点集对应数据拟合后曲线末端位置关系；

根据所述曲线位置关系确定拼接点；

根据所述拼接点判断与所述相邻两个轮廓点集的位置关系，确定是否存在删除点，若存在所述删除点，则剔除；

继续对多组相邻两个轮廓点集执行上述步骤，直至得到由多组轮廓点集形成的闭合轮廓。

2.如权利要求1所述的基于位置关系的轮廓图像拼接方法，其特征在于，所述根据所述曲线末端位置确定拼接点；

所述拼接点为所述相邻两个轮廓点集对应数据拟合后曲线的相交点或最近点。

3.如权利要求2所述的基于位置关系的轮廓图像拼接方法，其特征在于，所述相邻两个轮廓点集对应数据拟合后曲线为直线、或为圆弧、或为圆；

所述相邻两个轮廓点集对应数据拟合后曲线末端位置关系为直线与直线相交、或为直线与直线平行、直线与圆弧相交、或为直线与圆弧相切、或为直线与圆弧相离、或为直线与圆相交、或为直线与圆相切、或为直线与圆相离、或为圆与圆相交、或为圆与圆相切、或为圆与圆相离；

所述直线与直线相交的相交点、直线与圆弧相交的相交点和直线与圆相交的最近相交点作为所述拼接点；

所述直线与直线平行的最近点、直线与圆弧相切的最近点、直线与圆弧相离的最近点、直线与圆相切的最近点、直线与圆弧相离的最近点作为所述拼接点。

4.如权利要求3所述的基于位置关系的轮廓图像拼接方法，其特征在于，所述根据所述拼接点判断与所述相邻两个轮廓点集的位置关系，确定是否存在删除点，若存在所述删除点，则剔除包括一下步骤；

所述直线与直线相交的相交点、直线与圆弧相交的相交点和直线与圆相交的最近相交点两端均有轮廓点时，存在删除点，剔除所述删除点，并以所述相交点或最近相交点为所述拼接点完成相邻两个轮廓拼接；

所述直线与直线相交的相交点、直线与圆弧相交的相交点和直线与圆相交的最近相交点两端有一端无轮廓点时，不存在删除线，并以所述相交点或最近相交点为所述拼接点完成相邻两个轮廓拼接；

所述直线与直线平行的最近点、直线与圆弧相切最近点、直线与圆弧相离最近点、直线与圆相切最近点、直线与圆相离的最近点两端均有轮廓点时，存在删除点，剔除所述删除点，并以所述最近点为所述拼接点完成相邻两个轮廓拼接；

所述直线与直线平行的最近点、直线与圆弧相切最近点、直线与圆弧相离最近点、直线与圆相切最近点、直线与圆相离的最近点有一端无轮廓点时，不存在删除线，并以所述最近点为所述拼接点完成相邻两个轮廓拼接。

5.如权利要求3所述的基于位置关系的轮廓图像拼接方法，其特征在于，所述判断所述相邻两个轮廓点集对应数据拟合后曲线末端位置关系包括以下步骤；

所述相邻两个轮廓点集对应数据拟合后曲线均为直线时，设定α角度；

当两直线相交的角度小于设定α角度时，所述相邻两个轮廓点集对应数据拟合后曲线末端位置关系为直线与直线平行；

当两直线相交的角度大于或等于设定α角度时，所述相邻两个轮廓点集对应数据拟合后曲线末端位置关系为直线与直线相交。