一種適用于空間繩系機器人的立體視覺快速圖像拼接方法
【專利摘要】本發明涉及一種適用于空間繩系機器人的立體視覺快速圖像拼接方法，基于ORB特征檢測和描述算法的圖像拼接算法，通過與傳統的拼接算法的對比，可以看出，這種算法在拼接精度、魯棒性和最終拼接圖像的效果上其性能都比較好，其速度相對于傳統的算法卻是最快的，具有較為廣泛的應用范圍和良好的應用前景。與現有技術相比，本發明具有如下有益效果：算法的耗時較少，拼接速度顯著提高；圖片拼接處融合效果較好；抗噪聲能力比較強。
【專利說明】一種適用于空間繩系機器人的立體視覺快速圖像拼接方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于圖像處理與計算機視覺領域，具體涉及一種適用于空間繩系機器人的立體視覺快速圖像拼接方法。
【背景技術】
[0002]圖像處理是一門綜合性的學科，由于近年來其應用的日益廣泛，已經發展為一門成長迅速的、具有強大生命力的學科。尤其是近年來計算機技術迅速發展，數字圖像處理技術也隨之產生，并且迅速發展。近年來，隨著人們應用的不斷加深，對圖像的視角、分辨率和大小的要求都在不停地增加，比如在航空圖像處理和地理信息系統中，對圖像的視角、范圍和分辨率都有很嚴格的要求。
[0003]圖像拼接是把多幅相互間具有一定重疊區域的原始圖像，經過一系列的圖像處理過程，最終生成一幅包含各原始圖像信息的、寬視角的大型無縫圖像的過程。這樣不但能夠獲得更廣闊的視野，還可以間接提高圖像的分辨率，獲得高分辨率的大型圖像。已經成為圖像處理【技術領域】的一個重要分支，由于其應用領域的不斷擴展，在實際應用中對其的要求不斷提高，所以圖像拼接技術已經成為圖像處理領域的研究熱點。
[0004]在實際應用中，有很多地方都需要用到圖像拼接技術。比如對一個很大尺寸的物體，如果想要在一張照片中顯示，一般做法是放縮鏡頭，調節相機的焦距，但是這樣做往往會導致照片的分辨率下降，無法獲得高清晰的圖片。計算機和數字圖像處理技術的飛速發展，使得圖像拼接技術更加的成熟，使用更加的方便簡單，能夠很好的解決上面的問題。
[0005]如今，圖像拼接技術日益流行，其應用范圍極其廣泛，在虛擬實現技術、機器視覺、計算機圖形學等很多領域都具有重要的研究價值。在醫學研究、航空拍攝、天氣預報、遙感圖像處理、資源勘測、地理信息勘探、軍事預警、可視電話、網絡電視、物體的3D重建、全景圖像的構造、圖像或視頻的超分辨率處理等領域都有廣泛的應用。
[0006]雖然目前已經有人提出不少的圖像拼接算法，圖像拼接技術也在不斷的發展，但是仍然不能滿足當前實際應用對其的需求。已有的算法存在著速度不夠快、精度不夠高、融合效果不夠好、使用范圍不夠廣和魯棒性不夠強等各種問題。比如基于經典的特征檢測算法SIFT的圖像拼接算法，其效果雖然很好，但是由于SIFT算法的計算量很大，所以算法的運行速度很慢；基于SURF的圖像拼接算法，雖然其運算速度較快，但是其拼接效果卻不理想。因此研究一種精度高、速度快、效果好、智能程度高、魯棒性強并且適應性廣的圖像拼接算法具有十分重要的意義。
【發明內容】
[0007]要解決的技術問題
[0008]為了避免現有技術的不足之處，本發明提出一種適用于空間繩系機器人的立體視覺快速圖像拼接方法，在于彌補現有圖像拼接算法在速度、精度、融合度、適用范圍和魯棒性上的不足，提供一種能夠實時對雙目立體視覺系統采集到的左右圖像進行拼接的算法。[0009]技術方案
[0010]一種適用于空間繩系機器人的立體視覺快速圖像拼接方法，其特征在于:步驟如下:
[0011]步驟1:采用左右兩臺相機對目標圖像同步進行采集后得到兩幅圖像I1O^y')和Ir (X，y)，以其中一幅圖像為參考圖像I1 (X’，y’)，另一幅圖像為待拼接圖像Ir (X，y);所述兩臺相機為光軸平行放置；所述兩幅圖像具有重疊；
[0012]步驟2:對兩幅圖像I1U'，y’)和Ir(x，y)分別進行中值濾波和維納濾波；
[0013]步驟3:對濾波后的圖像I1U'，y’)和Ir(x，y)利用ORB算法分別進行特征提取，分別得到 I1U'，f ) Ir (x, y)上的特征點集{PlQl，P102,…，P1J 和{PrQl，Pro2,…，PronI ；
[0014]采用Hamming距離作為距離的描述對特征點集{P1q1，P1()2，…，PlraJ和{ΡΜι，ΡΜ2，…，ProJ進行匹配，得到粗匹配后的特征點集{Plml，Plm2，…，PlmJ和{PMl，P?2，…，PnJ ;
[0015]分別計算各匹配點之間的Euclidean距離dlrt，dlr2,…，dlTC，得到其中的最小距離
dmin ?
[0016]對特征點集{Plml，Plm2，…，PlmJ和{Pm1，P?2，-,PrmcI中每個特征點對進行如下判斷，如果dw〈2Xdmin，該特征點對視為正確匹配，則保留該特征點對Plmi和Pnili ;如果dlri≤2 Xdmin，該特征點對視為錯誤匹配，則剔除該特征點對Plmi和Pnni ；
[0017]得到正確匹配的特征點集{P
IfmlJ Plfm2J ***，和{Prfml，P rfm2， ，Prfmj};
[0018]步驟4:以矩陣乘法表示2D圖像之間的變換關系，其上各點之間的映射關系如下:
【權利要求】
1.一種適用于空間繩系機器人的立體視覺快速圖像拼接方法，其特征在于:步驟如下: 步驟1:采用左右兩臺相機對目標圖像同步進行采集后得到兩幅圖像I1O^y')和Ir (χ, y)，以其中一幅圖像為參考圖像I1U'，y’)，另一幅圖像為待拼接圖像Ir U，y);所述兩臺相機為光軸平行放置；所述兩幅圖像具有重疊； 步驟2:對兩幅圖像I1U'，y’)和Ir(x，y)分別進行中值濾波和維納濾波； 步驟3:對濾波后的圖像IJx’j’)和Ir(x，y)利用ORB算法分別進行特征提取，分別得到 I1U'，f ) Ir (X, y)上的特征點集{PlQl，P102,…，P1J 和{PrQl，Pro2,…，PronI ； 采用Hamming距離作為距離的描述對特征點集{P1()1, Plo2,..., PloJ和{PMl, Pro2,...,ProJ進行匹配，得到粗匹配后的特征點集{Plml，Plm2，…，PlmJ和{PMl，P?2，…，PnJ ; 分別計算各匹配點之間的Euclidean距離(1ω，dlr2,…，dlM，得到其中的最小距離dmin ；對特征點集{Plml，Plm2,…，PlmcI和(Pnill, Prm2,…，PrmcI中每個特征點對進行如下判斷，如果d1H〈2 X dmin，該特征點對視為正確匹配，則保留該特征點對Plmi和Pnni ；如果dlri≥2 Xdmin，該特征點對視為錯誤匹配，則剔除該特征點對Plmi和Pnni ； 得到正確匹配的特征點集{Plfml，Plfm2，…，Plfmj}和{P,fml，Prtm2，…，P,fmj}; 步驟4:以矩陣乘法表示2D圖像之間的變換關系，其上各點之間的映射關系如下:
2.根據權利要求1所述適用于空間繩系機器人的立體視覺快速圖像拼接方法，其特征在于:所述加權平均法的步驟如下:對I1O^y')和Ir(x，y)’上的各像素點由下述公式處理:
【文檔編號】G06T5/00GK103761721SQ201310746983
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年12月30日 優先權日:2013年12月30日
【發明者】黃攀峰, 蔡佳, 王東科, 張彬 申請人:西北工業大學