CN111815688A - 一种长线条图像的精准配准方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种长线条图像的精准配准方法，包括含有长线条的模板图像和目标图像，其特征是包括以下步骤：S1‑1：先在模板图像M中选取模板图像特征点集合T；S1‑2：在模板图像M的长线条上按一定间隔设置法向约束点集合P；S2‑1：从目标图像B中找到对应特征点，形成目标图像特征点集合T'；S2‑2：根据T与T'的特征点对应关系按照插值方法建立模板图像M与目标图像B的映射关系A；S3：利用映射关系A，将P中各法向约束点向目标图像B映射，形成法向约束点映射位置集合P'；S4：对法向约束点映射集合P'中的各对应点进行配准，形成法向约束点配准后集合P"；S5：利用T、P与T'、P"中各对应点再次利用插值方法建立目标图像B与模板图像M之间的精确映射关系R。本申请高效简便，使打印图像与目标图像高度精确对应。

Description

一种长线条图像的精准配准方法
技术领域
本申请涉及一种用于数码精准对位印花的长线条（长直线或长曲线）图像的精准配准方法，可以用于提花、绣花、烫金等面料的精准定位打印，及双面丝巾等利用图像渗透至反面的正反面精准定位打印。
背景技术
精准定位打印时，要求打印的模板图像与面料上原有的图像（例如提花图像、绣花图像或双面对准打印时正面渗透至反面图像等）精确对准，由于面料的纬斜或其它变形问题，面料变形前的打印原始模板图像与面料变形后的目标图像已经无法一一对准，因此需要在目标图中找出图像的变形量，然后修正原始模板图像与目标图像一致，再打印出去，使打印出的图像与面料图像精确重合。
对于不包含长线条的图像，用常规的特征点配准方法,只需选取足够多的特征点，就可以达到精准打印的目的。但是常规的特征点配准方法对于含有长线条的图像，因无法定位线条长度方向的位置而出现偏差，不能精确重合。参见图1，其为面料变形前的原始模板图像，图2为面料变形后的目标图像，如果将图1直接打印在图2上，将导致正反面图像不对应，其结果如图3所示。
常规的图像精准配准方法，搜索目标图像的全线条轮廓，找出目标线条与模板线条的偏差，进行配准。但为了满足实时在线的检测，常采用基于特征点的配准方法来提高配准效率。对于图像的刚性载体，只要找到三个不共线的特征点，就可以对整个平面上的其它点进行精确映射；而对于图像的柔性载体(如织物或塑料薄膜等)，如果图像中包含有长线条（一般认为大于5厘米为长线条），由于织物等柔性载体容易变形(一般为非线性柔性变形)，仅采用基于特征点的配准方法，无法解决图像中长线条中间部分的配准问题，例如线条中间的特征点，只能判断出法线方向偏移，无法判断切线方向的偏移，因此无法对这种长线条进行精确映射。
如图4所示，在直线ab上定义的特征点P， ab线段变形后的对应点为P’，可以判断P’点相对于P点法线方向的偏移，但是无法判断出P’点在变形的ab线段上沿长度方向的偏移 。
发明内容
本申请解决的技术问题是克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种高效简便，使打印图像与目标图像高度精确对应的长线条图像的精准配准方法。
本申请解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种长线条图像的精准配准方法，在基于特征点配准算法上，实现模板图像与因面料变形后的目标图像中长线条图像的配准，其特征是包括以下步骤：
S1-1：先在模板图像M中选取模板图像特征点集合T；
S1-2：在模板图像M的长线条上按一定间隔设置法向约束点集合P；
S2-1：从目标图像B中找到对应特征点，形成目标图像特征点集合T'；
S2-2：根据T与T' 的特征点对应关系按照插值方法建立模板图像M与目标图像B的映射关系A；
S3：利用映射关系A，将P中各法向约束点向目标图像B映射，求得P中各点在目标图像B中的映射(预测)位置，形成法向约束点映射集合P' ；
S4：对法向约束点映射集合P' 中的各对应点进行配准，找到其精确位置，形成法向约束点配准后集合P"。集合P" 就是模板图M的法向约束点集合P在目标图B中的变形后位置；
S5：利用T、P与T' 、P"中各对应点再次利用插值方法建立目标图像B与模板图像M之间的精确映射关系R。
本申请利用映射关系R可以计算出目标图像上的任一点在模板图像M中的对应位置，并得到此位置模板图像像素值，完成对包含长线条的整个模板图像M精确变形，使模板图像与目标图像吻合，可以实现精准定位打印。
本申请所述对法向约束点映射集合P' 中的各对应点进行配准，得到法向约束点配准后的集合P" 包括三种方法，其中第一种方法为P'点沿P点法向与目标图像中对应的长线条相交的交点作为P"点；第二种方法是P点、P点法线上的q点分别经过映射关系A变换后得到P'点、q'点， P' q'连线或其延长线与目标图像中对应的长线条的交点作为P"点；第三种方法为P P' 连线或其延长线与目标图像中对应的长线条相交的交点作为P" 点。
本申请与现有技术相比，具有以下优点和效果：高效简便，使打印图像与目标图像高度精确对应。
附图说明
图1是示例用的面料变形前的原始模板图像（设计图）。
图2是图1所示模板图，因为面料变形在打印机上扫描所得的变形后的目标图像。
图3是在图2基础上按照现有技术（比如仅用矩形四角特征点配准）对图1进行变形后打印时的可能状态示意图。
图4是常规特征点配准方法无法配准长线条问题示意图。
图5是本申请实施例的原理示意图。
图6是本申请实施例在图1所示图像上设置法向约束点的示意图。
图7是本申请实施例在图6基础上依据特征点叠加图2的示意图。
图8-1是本申请实施例法向约束示意图，本例中P'点沿P点法向（与P点法线平行）与目标图像中对应的长线条交于P"点。
图8-2是本申请实施例P点、P点法线上的q点分别经过映射关系A变换后得到P'点、q'点， P' q'连线或其延长线与目标图像中对应的长线条交于P"点的示意图。
图8-3是本申请实施例PP'连线约束示意图，本例中PP' 连线或其延长线与目标图像中对应的长线条交于P" 点。
图9是本申请实施例在图7基础上进行上述三种方法配准后的示意图。
图10是本申请实施例正反面打印后的结果示意图，此时正反面高度重合且色泽一致。
图中M箭头所指为模板图像局部，A箭头所指为模板图像局部经过映射关系A变换后图像，B箭头所指为目标图像局部，模板图像局部的两个端点为特征点；P集合中任一点简称P点，通过映射关系A求出的P点对应点为P' 点，与P'对应的P" 集合中的那一点简称P"点。
具体实施方式
以双面印花为例，下面结合附图并通过实施例对本申请作进一步的详细说明，以下实施例是对本申请的解释而本申请并不局限于以下实施例。
参见图1～图10，本申请实施例以正反面图像配准为例说明，一种长线条图像的精准配准方法，被打印产品的正面已经打印好且贴在打印装置上，被打印产品的正面图像映衬(渗透)到产品反面并被拍摄成目标图像B（图2），其特征是包括以下步骤：
S1-1：先在模板图像M（即设计图）中选取模板图像特征点集合T(可在正交的二维方向上定位，人工或计算机自动生成，现有技术，例如图1中矩形的四个角点,实际打印时根据模板图像不同，特征点个数及其位置都不相同，此处为叙述简单，仅用四个角点为例)；
S1-2：在模板图像M的长线条上按一定间隔设置法向约束点集合P(P中任一点参数均含该点二维坐标及该点法向，该点法向垂直于所在线条，人工或计算机自动生成，现有技术，参见图6)；
S2-1：目标图像B中找到对应的四个特征点（角点），形成目标图像特征点集合T' ；
S2-2：根据T与T' 的特征点对应关系(模板图像M与目标图像B的四个角点)按照平面样条插值方法建立模板图像M与目标图像B的映射关系A(现有平面样条插值技术。如果模板图中不包含长线条，那么模板图像M与目标图像B应该已经可以精确对准)；
S3：利用映射关系A，求得到P中各法向约束点经映射关系A得到的映射位置(预测位置)，形成法向约束点映射（预测位置）集合P' ；
S4：对法向约束点映射集合P' 中的各对应点进行配准（采用图8-1～图8-3所示三种方法中的一种），找到其精确位置，形成法向约束点配准后集合P"。集合P" 就是模板图M的法向约束点集合P在目标图B中的变形后位置。
S5：利用T、P与T' 、P"中各对应点再次利用平面插值方法建立目标图像B与模板图像M之间的精确映射关系R。
利用映射关系R可以计算出目标图像上的任一点在模板图像M中的对应位置，并得到此位置模板图像像素值，完成对包含长线条的整个模板图像M精确变形，使之与图2所示被打印产品的反面图像吻合，可以实现精准定位打印，打印结果如图10所示。
本申请图8-2所示方法的具体做法是：对于集合P中某点P，在其法线方向上取一点q(此点与P有一段距离，比如3毫米)，将P点和q点分别利用映射关系A映射得到P'点和q'点，P'、q'连线或其延长线与目标图像中对应的长线条的交点就是P'点的配准点P"。
本申请相邻法向约束点的距离2.5厘米左右，此值与面料的变形大小有关，变形大，此值要取小一些，法向约束点密集一些；如果变形小，此值可以加大，法向约束点可以稀疏一些。本申请打印精度可以控制在0.1毫米以内，一般不超过0.15毫米（注：超过0.25毫米的偏差肉眼直视即可分辨）。
本申请最主要的技术效果是使包含长线条的打印图像与目标图像高度精确对应且计算效率高，效果好，并可根据客户要求调整打印精度，从而调整打印计算量和打印工作时间。本申请通过法向约束点成功解决长线条变形后的对准难题。
凡是本申请技术特征和技术方案的简单变形或者组合，应认为落入本申请的保护范围。

Claims (4)

1.一种长线条图像的精准配准方法，包括含有长线条的模板图像和目标图像，
其特征是包括以下步骤：
S1-1：先在模板图像M中选取模板图像特征点集合T；
S1-2：在模板图像M的长线条上按一定间隔设置法向约束点集合P；
S2-1：从目标图像B中找到对应特征点，形成目标图像特征点集合T'；
S2-2：根据T与T' 的特征点对应关系按照插值方法建立模板图像M与目标图像B的映射关系A；
S3：利用映射关系A，将P中各法向约束点向目标图像B映射，形成法向约束点映射位置集合P' ；
S4：对法向约束点映射集合P' 中的各对应点进行配准，形成法向约束点配准后集合P"；
S5：利用T、P与T' 、P"中各对应点再次利用插值方法建立目标图像B与模板图像M之间的精确映射关系R。
2.根据权利要求1所述长线条图像的精准配准方法，其特征是：所述对法向约束点映射集合P' 中的各对应点进行配准得到法向约束点配准后集合P"的方法为：P'点沿P点法向与目标图像B对应长线条相交的交点作为P"点。
3.根据权利要求1所述长线条图像的精准配准方法，其特征是：所述对法向约束点映射集合P' 中的各对应点进行配准得到法向约束点配准后集合P"的方法为：P点、P点法线上的q点分别经过映射关系A变换后得到P'点、q'点， P' q'连线或其延长线与目标图像B对应长线条的交点作为P"点。
4.根据权利要求1所述长线条图像的精准配准方法，其特征是：所述对法向约束点映射集合P' 中的各对应点进行配准得到法向约束点配准后集合P"的方法为：P P' 连线或其延长线与目标图像B对应长线条相交的交点作为P" 点。
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