CN114331839A - 多图像快速拼接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了多图像快速拼接方法，包括步骤：S101、设定带二维码的标定样本，该二维码包含其所在位置信息；S102、利用相机拍摄标定样本，获取至少一张标定图像，每一张标定图像中至少包含两个二维码；S103、利用标定图像中的二维码标定相机的拍摄位置和拍摄轨迹；S104、将目标物放置在标定样本所在位置，利用相机拍摄目标物的选定区域，获得选定区域的目标图像；S105、利用拍摄目标图像的相机拍摄位置和拍摄轨迹，确定目标图像在标定样本所在平面坐标系中的位置信息，依据该位置信息将目标图像在该坐标系中进行拼接。

Description

多图像快速拼接方法

技术领域

本申请属于图像处理技术领域，具体涉及多图像快速拼接方法。

背景技术

传统的多图像视觉计算主要是利用图像的拼接技术，将图片进行拼接后再进行相应的视觉计算。图像的拼接技术包括三大部分：特征点提取与匹配、图像配准、图像融合。图像拼接过程中图像配准是确定待拼接图像间的重叠区域以及重叠位置的技术，是整个图像拼接的核心。

传统的图像拼接技术中，图像间需要有公共区域，浪费了相机的视野。而且相机每次取图完成后都需要进行特征匹配、图像配准、图像融合等大量计算，耗时较长；图像拼接的精度严重依赖图片的特征点质量，受外界光干扰严重，拼接不稳定。

发明内容

有鉴于此，一些实施例公开的技术方案是多图像快速拼接方法，包括步骤：

S101、设定带二维码的标定样本，该二维码包含其所在位置信息；

S102、利用相机拍摄标定样本，获取至少一张标定图像，每一张标定图像中至少包含两个二维码；

S103、利用标定图像中的二维码标定相机的拍摄位置和拍摄轨迹；

S104、将目标物放置在标定样本所在位置，利用相机拍摄目标物的选定区域，获得选定区域的目标图像；

S105、利用拍摄目标图像的相机拍摄位置和拍摄轨迹，确定目标图像在标定样本所在平面坐标系中的位置信息，依据该位置信息实现目标图像在该坐标系中的图像拼接。

一些实施例公开的多图像快速拼接方法，相机的数量与待获取的标定图像的数量相同。

一些实施例公开的多图像快速拼接方法，相机的数量小于待获取的标定图像的数量。

一些实施例公开的多图像快速拼接方法，二维码包含的位置信息为二维码所在位置在标定样本所在平面的平面坐标信息。

一些实施例公开的多图像快速拼接方法，步骤S101中，标定样本中设置有多个二维码，多个二维码均匀分布在标定样本上。

一些实施例公开的多图像快速拼接方法，步骤S102中，根据设定数量和位置获得该位置的标定图像；步骤S104中，将目标物放置在标定样本所在位置，利用相机获取与步骤S102中相同位置和相同数量的目标图像。

一些实施例公开的多图像快速拼接方法，还包括步骤：

S106、基于图像拼接结果，确定拼接图像所在平面坐标系中任两个设定位置之间的距离。

一些实施例公开的多图像快速拼接方法，二维码为矩阵码。

一些实施例公开的多图像快速拼接方法，标定样本为棋盘格样本。

一些实施例公开的多图像快速拼接方法，包括步骤：

S101、设定带矩阵码的标定样本，将标定样本分割为M×N个方形区域，每个方形区域中设置有至少两个二维码；

S102、利用相机拍摄每个方形区域，获得M×N张标定图像；

S103、利用每一张标定图像的二维码标定获取该标定图像的相机的拍摄位置和拍摄轨迹；

S104、将目标物放置在标定样本所在区域内的任意位置，利用相机拍摄目标物的设定位置，获得设定位置的目标图像；

S105、利用拍摄目标图像的相机拍摄位置和拍摄轨迹，确定目标图像在标定样本所在平面坐标系中的位置信息，依据在位置信息将目标图像在该坐标系中进行图像拼接。

本申请实施例公开的多图像快速拼接方法，先用带有二维码的标定样本对获取标定图像的相机拍摄位置和拍摄轨迹进行标定，然后利用标定的相机拍摄位置和拍摄轨迹信息确定相机获得的多个目标图像的位置信息，利用该位置信息将多个目标图像在标定样本所在平面坐标系中进行快速拼接，标定图像和目标图像可以根据图像拼接需求进行任意选定，图像拼接和图像计算数据量小、图像匹配准确、计算效率大大提高，无需受到图像公共区域的限制，图像标定速度快，图像拼接效率高。

附图说明

图1多图像快速拼接方法流程示意图；

图2标定图像位置信息示意图；

图3标定样本中二维码包含的位置信息解码示意图；

图4多图像快速拼接示意图。

具体实施方式

在这里专用的词“实施例”，作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。本申请实施例中性能指标测试，除非特别说明，采用本领域常规试验方法。应理解，本申请中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本申请公开的内容。

除非另有说明，否则本文使用的技术和科学术语具有本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义；作为本申请中其它未特别注明的试验方法和技术手段均指本领域内普通技术人员通常采用的实验方法和技术手段。

本文所用的术语“基本”和“大约”用于描述小的波动。例如，它们可以是指小于或等于±5％，如小于或等于±2％，如小于或等于±1％，如小于或等于±0.5％，如小于或等于±0.2％，如小于或等于±0.1％，如小于或等于±0.05％。在本文中以范围格式表示或呈现的数值数据，仅为方便和简要起见使用，因此应灵活解释为不仅包括作为该范围的界限明确列举的数值，还包括该范围内包含的所有独立的数值或子范围。例如，“1～5％”的数值范围应被解释为不仅包括1％至5％的明确列举的值，还包括在所示范围内的独立值和子范围。因此，在这一数值范围中包括独立值，如2％、3.5％和4％，和子范围，如1％～3％、2％～4％和3％～5％等。这一原理同样适用于仅列举一个数值的范围。此外，无论该范围的宽度或所述特征如何，这样的解释都适用。

在本文中，包括权利要求书中，连接词，如“包含”、“包括”、“带有”、“具有”、“含有”、“涉及”、“容纳”等被理解为是开放性的，即是指“包括但不限于”。只有连接词“由……构成”和“由……组成”是封闭连接词。

为了更好的说明本申请内容，在下文的具体实施例中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本申请同样可以实施。在实施例中，对于本领域技术人员熟知的一些方法、手段、仪器、设备等未作详细描述，以便凸显本申请的主旨。

在不冲突的前提下，本申请实施例公开的技术特征可以任意组合，得到的技术方案属于本申请实施例公开的内容。

以下结合实施例和附图1、2、3、4对技术细节做进一步示例性说明。

在一些实施方式中，如图1所示，多图像快速拼接方法包括步骤：

S101、设定带二维码的标定样本，该二维码包含其所在位置信息；通常二维码经过解码得到所包含的位置信息，二维码包含的位置信息代表包含二维码的标定图片的位置信息；例如，二维码包含的位置信息为二维码所在位置在标定样本所在平面的平面坐标信息，二维码解码后的信息格式为110.100V1P1MM，其中，110表示该二维码在所在标定样本所在平面直角坐标系下的X方向坐标，100表示在该平面直角坐标系下Y方向坐标；

S102、利用相机拍摄标定样本，获取至少一张标定图像，每一张标定图像中至少包含两个二维码；通常一张图中两个或以上的二维码可以确定获取该标定图像的相机拍摄位置、拍摄角度；也能通过相机的拍摄位置、拍摄角度确定标定图像的位置和方向，进一步在目标图像的拼接步骤确定目标图像的位置和方向；

S103、利用标定图像中的二维码标定相机的拍摄位置和拍摄轨迹；相机的拍摄轨迹通常包括相机的拍摄角度信息；利用标定图像中的二维码标定相机的拍摄位置和拍摄轨迹，即利用该二维码确定该标定图像的位置信息，将标定图像所包含的位置信息与相机的拍摄位置和拍摄轨迹相互关联对应，相同的拍摄位置和拍摄轨迹下利用同一个相机获得的图像具有相同的位置信息；相机的拍摄位置、拍摄轨迹经过标定后，所有标定的拍摄位置、拍摄轨迹与每一张标定图像相互对应关联；可以根据需要对标定样本中需要位置的图像进行标定，也可以对标定样本中所有位置的图像进行标定；

S104、将目标物放置在标定样本所在位置，利用相机拍摄目标物的选定区域，获得选定区域的目标图像；在对目标物的图像进行拼接处理的时候，根据图像拼接处理的目的和实际需求，将目标物放置在标定样本所在平面，选定目标物上需要进行图像拼接处理的位置进行拍照，拍照时所需要的位置被已经标定的相机拍摄位置、拍摄轨迹所涵盖，获得的包含选定位置的每一个目标图像都对应于一个被标定的相机拍摄位置、拍摄轨迹；

S105、利用拍摄目标图像的相机拍摄位置和拍摄轨迹，确定目标图像在标定样本所在平面坐标系中的位置信息，实现目标图像在该坐标系中的图像拼接。通常根据拍摄包含选定位置的目标图像对应的相机拍摄位置、拍摄轨迹对应的坐标信息作为该目标图像的位置坐标信息，将拍摄的目标图像在标定样本所在平面坐标系中按照其坐标信息进行排列组合，即在标定样本所在的平面坐标系中实现目标图像的拼接。拼接得到的图像在所在平面坐标系中具有确定的位置，可以求得图像中每一个点的坐标。

通常多图像快速拼接方法中，标定图像只需进行一次，即可对目标物进行多次、重复的拍摄，并进行后续图像拼接、图像计算；图像拼接和图像计算的数据量小，图像匹配准确，效率大大提高，无需受到每个图像都需要公共区域的限制，拼接效果稳定。

作为可选实施例，相机的数量与待获取的标定图像的数量相同。相机拍摄位置和拍摄轨迹包括每一个相机的编号、所在位置和拍摄角度，相机的数量与待获取的标定图像数量相同，则每一个相机对应一个标定图像，无需对相机进一步调整，对相机进行标定时，只需要确定标定图像与拍摄轨迹的对应关系，提高了多图像标定效率，多图像拼接效率。

作为可选实施例，相机的数量小于待获取的标定图像的数量。相机的数量小于待标定的图像数量，可以用一个相机对两个以上的图像进行标定，此时需要将标定图像与相机的编号、拍摄位置、拍摄角度进行标定关联，对相机的调控精度要求较高，例如，需要精确控制调整相机的拍摄角度。

作为可选实施例，标定样本中设置有多个二维码，多个二维码均匀分布在标定样本上，可以将标定样本所在的整个区域分隔为若干个区域，对若干个区域逐一进行标定。作为可选，可以任意选取需要的标定区域，获取该标定区域的标定图像，选取标定区域时确保包含至少两个二维码。

作为可选实施例，多图像快速拼接方法，包括步骤：

S101、设定带二维码的标定样本，该二维码包含其所在位置信息；

S102、利用相机拍摄标定样本，获取该标定样本上设定的多个标定位置的标定图像，每个标定图像中至少包含两个二维码；

S103、利用多个标定图像中的二维码标定每个标定图像对应的相机的拍摄位置和拍摄轨迹；

S104、将目标物放置在标定样本所在位置，利用相机拍摄目标物的多个目标区域，获得多个目标区域的目标图像；目标区域的位置和数量与步骤S102中的标定位置和数量相同；

S105、利用拍摄目标图像的相机拍摄位置和拍摄轨迹，确定多个目标图像在标定样本所在平面坐标系中的位置信息，实现目标图像在该坐标系中的图像拼接。

通常多图像快速拼接方法中，可以根据需要对特定部位进行图像标定，然后对目标物进行多次、重复拍摄，并进行后续图像拼接、图像计算；图像拼接和图像计算的数据量小，图像匹配准确，效率大大提高，无需受到每个图像都需要公共区域的限制，拼接效果稳定。

作为可选实施例，多图像快速拼接方法还包括步骤：

S106、基于图像拼接结果，确定拼接图像所在平面坐标系中任两个设定位置之间的距离。经过图像快速拼接方法得到的拼接图像，每一个图像在标定样本所在的平面坐标系中具有确切唯一的坐标信息，图像中每一个位置或范围也具有确切唯一的坐标信息，这些坐标信息反应了彼此之间在该平面坐标系中的相对位置，利用坐标信息可以直接进行计算，得到需要的信息。例如，可以利用任意两个位置的坐标直接计算二者之间的距离。

作为可选实施例，二维码为矩阵码。

作为可选实施例，标定样本为棋盘格样本。

作为可选实施例，多图像快速拼接方法包括步骤：

S101、设定带矩阵码的标定样本，将标定样本分割为M×N个方形区域，每个方形区域中设置有至少两个二维码；M、N为大于1的自然数；

S102、利用相机拍摄每个方形区域，获得M×N张标定图像；

S103、利用每一张标定图像的二维码标定获取该标定图像的相机的拍摄位置和拍摄轨迹；

S104、将目标物放置在标定样本所在区域内的任意位置，利用相机拍摄目标物的设定位置，获得设定位置的目标图像；

S105、利用拍摄目标图像的相机拍摄位置和拍摄轨迹，确定目标图像在标定样本所在平面坐标系中的位置信息，依照每一个目标图像的位置信息将所有目标图像在该坐标系中进行图像拼接，得到所需要的拼接图像。

通常，对标定样本全范围完成标定后，标定样本范围内任意位置的图像都对应于一个相机拍摄位置和拍摄角度，可以将任意一个能够被标定样本范围所包含的目标物设置在标定样本范围内，对目标物的任意位置拍摄目标照片，对该目标照片中的所有位置都可以利用标定结果确定其位置；进而根据需要将目标照片在同一个平面坐标系中进行排列，组合，得到所需要的目标照片的实际位置，进行图像计算。

作为可选实施例，如图2上图所示，选定标定样本中的区域A为第一标定区域，第一标定区域A包含有三个二维码，获取第一标定区域A的图像，确定其在标定样本所在平面坐标系中的位置如图2下图所示。

作为可选实施例，如图3所示，标定样本中包含九个二维码，九个二维码均匀分布在标定样本上，每个二维码对应的位置信息解码，可以得到包含平面直角坐标信息，对应于如图3所示的解码的字符串，依次包括九个二维码对应的平面直角坐标信息。

作为可选实施例，如图4所示，利用相机获取标定样本的两个位置D₁和D₂所在区域的标定图像，将相机拍摄位置、拍摄轨迹与标定图像进行标定关联；然后将目标物B放置在标定样本所在位置的平面上，如图4左侧图所示，再次对两个位置D₁和D₂所在区域的目标物进行拍照，获取目标图像，将分别包含位置D₁和D₂的目标图像进行位置信息关联，确定两个目标图像在标定样本所在平面直角坐标系中的实际位置，如图4右侧图所示；由图4可知，两个位置D₁、D₂中心点之间的实际准确距离，即可由两个位置的坐标确定。

本申请实施例公开的多图像快速拼接方法，先用带有二维码的标定样本对获取标定图像的相机拍摄位置和拍摄轨迹进行标定，然后利用标定的相机拍摄位置和拍摄轨迹信息确定相机获得的多个目标图像的位置信息，利用该位置信息将多个目标图像在标定样本所在平面坐标系中进行快速拼接，标定图像和目标图像可以根据图像拼接需求进行任意选定，图像拼接和图像计算数据量小、图像匹配准确、计算效率大大提高，无需受到图像公共区域的限制，图像标定速度快，图像拼接效率高。

本申请公开的技术方案和实施例中公开的技术细节，仅是示例性说明本申请的发明构思，并不构成对本申请技术方案的限定，凡是对本申请公开的技术细节所做的常规改变、替换或组合等，都与本申请具有相同的发明构思，都在本申请权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.多图像快速拼接方法，其特征在于，包括步骤：

S101、设定带二维码的标定样本，所述二维码包含有其所在位置信息；

S102、利用相机拍摄所述标定样本，获取至少一张标定图像，每一张所述标定图像中至少包含两个二维码；

S103、利用所述标定图像中的二维码标定所述相机的拍摄位置和拍摄轨迹；

S104、将目标物放置在所述标定样本所在位置，利用所述相机拍摄所述目标物的选定区域，获得选定区域的目标图像；

S105、利用拍摄所述目标图像的相机拍摄位置和拍摄轨迹，确定所述目标图像在所述标定样本所在平面坐标系中的位置信息，依据所述位置信息实现目标图像在该坐标系中的图像拼接。

2.根据权利要求1所述的多图像快速拼接方法，其特征在于，所述相机的数量与待获取的标定图像的数量相同。

3.根据权利要求1所述的多图像快速拼接方法，其特征在于，所述相机的数量小于待获取的标定图像的数量。

4.根据权利要求1所述的多图像快速拼接方法，其特征在于，所述二维码包含的位置信息为二维码所在位置在所述标定样本所在平面的平面坐标信息。

5.根据权利要求1所述的多图像快速拼接方法，其特征在于，步骤S101中，标定样本中设置有多个二维码，多个所述二维码均匀分布在所述标定样本上。

6.根据权利要求1所述的多图像快速拼接方法，其特征在于：

步骤S102中，根据设定数量和位置获得所述位置的标定图像；

步骤S104中，将目标物放置在标定样本所在位置，利用相机获取与步骤S102中相同位置和相同数量的目标图像。

7.根据权利要求1所述的多图像快速拼接方法，其特征在于，还包括步骤：

S106、基于图像拼接结果，确定拼接图像所在平面坐标系中任两个设定位置之间的距离。

8.根据权利要求1所述的多图像快速拼接方法，其特征在于，所述二维码为矩阵码。

9.根据权利要求1所述的多图像快速拼接方法，其特征在于，所述标定样本为棋盘格样本。

10.多图像快速拼接方法，其特征在于，包括步骤：

S101、设定带矩阵码的标定样本，将所述标定样本分割为M×N个方形区域，每个方形区域中设置有至少两个二维码；

S102、利用相机拍摄每个方形区域，获得M×N张标定图像；

S103、利用每一张标定图像的二维码标定获取该标定图像的相机的拍摄位置和拍摄轨迹；

S104、将目标物放置在所述标定样本所在区域内的任意位置，利用所述相机拍摄目标物的设定位置，获得设定位置的目标图像；

S105、利用拍摄所述目标图像的相机拍摄位置和拍摄轨迹，确定所述目标图像在所述标定样本所在平面坐标系中的位置信息，依据所述位置信息实现目标图像在该坐标系中的图像拼接。

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