拍摄宽度测量辅助条、大视角图像拍摄方法、对相邻两个图像局部的拼接方法和拼接装置

摘要

本发明旨在解决根据图像特征判断相邻两个图像局部的重叠区所作运算的运算量和精确度无法兼顾的问题。本发明另需解决图像局部的图像特征太少，根据图像特征不足以判断出相邻两个图像局部的重叠区，从而无法进行拼接的问题。本发明涉及拍摄宽度测量辅助条、大视角图像拍摄方法、对大视角图像拍摄方法所拍摄的相邻两个图像局部的拼接方法和装置。其中的拍摄宽度测量辅助条，具有多段色块，多段色块长度相等，各两相邻所述色块的间距相等。

说明书

技术领域

本发明涉及拍摄宽度测量辅助条、大视角图像拍摄方法、对大视角图像拍摄方法所拍摄的相邻两个图像局部的拼接方法和实现该拼接方法的功能模块构架。

背景技术

随着科技发展，图像拼接技术在生活各领域的应用越来越广泛。因为通过图像拼接技术，能够有效得将多幅小视角图像拼接成一幅大视角图像，且能够提高分辨率。现有大视角图像拍摄方法，采用多个摄像头并排地分别拍摄完整图像的各个局部，相邻两个摄像头分别拍摄的相邻两个图像局部含有重叠区，需要判断出重叠区，然后将各摄像头所拍摄的图像局部拼接成一幅图像。采用多个摄像头并排拍摄解决了直接用广角镜头拍摄所产生的图像边缘扭曲变形、低分辨率等问题。现有图像拼接技术，主要有：一，轮廓识别，即先通过边缘识别，找到图像轮廓，然后进行拼接。轮廓的图像匹配通常采用LoG算子，但图像噪声会对LoG算子的检查效果产生很大的影响，所以在对图像进行LoG算子计算之前，往往还需要单独的中值滤波器去除噪声以及用直方图均衡增强对比度等；二，基于块的匹配，即取第一幅图像处于重叠部分的一块作为模板，在第二幅图像中搜索具有相同(或相似)值的块，从而确定重叠范围。这种算法精度高，但是计算量过大；三，比值匹配，即在第一幅图像的重叠区域中部分相邻的两列上取出部分像素，用它们的比值作为模板，在另一幅图像中搜索最佳匹配。该算法计算较上一种算法有所减少，但仍较大，并且在计算比值时需要大量的除法，精度也有所降低，所以该算法在时间，精度上并不理想；四，基于网格的快速匹配，即在基于块的匹配基础上，为减少运算量，在搜索过程中，首先进行粗略匹配，每次在水平方向或垂直方向移动一个步长，计算对应像素点RGB值。差的平方和，记录最小值的网格位置。其次，以此位置为中心进行精确匹配。每次步长减半，搜索当前最小值，循环这个过程，直到步长为0，最后确定出最佳匹配位置。该算法虽然在运算速度上较前两种方法有所改善，但是在粗糙匹配的最佳网络，很难达到精确匹配。因此这种算法的精度不高。

多个摄像头并排地分别拍摄完整图像的各个局部后，为了进行拼接，需要确定重叠区。上述四种图像拼接技术，均为通过提取图像中的共同特征，并通过共同特征判断出重叠区，将多个图像数据统一到同一坐标下，实现图像拼接。但这些算法都不适用于实现拍摄图像本身具有很少图像特征的拼接情况。因为按照上述方法进行拼接，没办法判断出重叠区。例如：通过多个摄像头拍摄触摸屏幕，然后将各摄像头所拍摄的图像拼接成一幅图像，进行分析判断，确定触摸点坐标。此时，因为各拍摄图像本身就具有很少图像特征，拍摄图像大部分的区域灰度值都是相近的，所以难以通过上述四种图像拼接技术实现图像拼接。

发明内容

本发明旨在解决根据图像特征判断相邻两个图像局部的重叠区所作运算的运算量和精确度无法兼顾的问题。本发明另需解决图像局部的图像特征太少，根据图像特征不足以判断出相邻两个图像局部的重叠区，从而无法进行拼接的问题。

为此先给出拍摄宽度测量辅助条，其特征是，其上有多段色块，所述多段色块长度相等，各两相邻所述色块的间距相等。

给出了上述拍摄宽度测量辅助条，就可以实施如下的大视角图像拍摄方法：采用多个摄像头并排地分别拍摄完整图像的各个局部，相邻两个摄像头分别拍摄的相邻两个图像局部含有重叠区，其特征是，在所述摄像头的拍摄范围内，与各个图像局部排列方向平行地放置所述拍摄宽度测量辅助条。

上述大视角图像拍摄方法由于把图像局部和拍摄宽度测量辅助条一同拍摄，而拍摄宽度测量辅助条中色块的长度和各两相邻所述色块的间距已知，故可以利用被一同拍摄的拍摄宽度测量辅助条得到用于计算重叠区宽度的参数。因此给出对上述大视角图像拍摄方法所拍摄的相邻两个图像局部的拼接方法，其特征是，计算重叠区的宽度，根据重叠区的宽度拼接此相邻两个图像局部，其中在计算重叠区的宽度时，利用下述受重叠区影响的参数：

两个待拼接图像局部的重叠区对应含有的色块数目K，

从其中一个图像局部的重叠区所在端的边缘处起到作为终点的所对应摄像头的拍摄范围内的第k1段色块之间的距离L1；从另一个图像局部的重叠区所在端的边缘处起到作为终点的对应摄像头的拍摄范围内的第k2段色块之间的距离L2——k1、k2分别为不大于其所在图像局部内含有的色块数目的正整数。

上述大视角图像拍摄方法由于把图像局部和拍摄宽度测量辅助条一同拍摄，故可以利用拍摄宽度测量辅助条得出相关参数并据此计算重叠区的宽度。计算出了重叠区的宽度，就可以确定重叠区，进行图像拼接。

上述拼接方法可以通过建立功能模块构架，由计算机程序指令控制计算机系统来完成。

因为利用本发明无需对图像特征进行计算即可确定出重叠区，所以本发明给出的拍摄宽度测量辅助条和大视角图像拍摄方法也适用于根据图像特征不足以判断出相邻两个图像局部的重叠区的情况，解决其之前无法拼接的问题。

附图说明

图1是本发明第一种实施方式的示意图。

图2是本发明第二种实施方式的示意图。

图3是本发明第三种实施方式的示意图。

图4是本发明第四种实施方式的示意图。

具体实施方式

拍摄宽度测量辅助条上有9段色块，9段色块长度均为h1，各两相邻色块的间距均为h2，见图1、2、3。另一拍摄宽度测量辅助条上有10段色块，10段色块长度均为h1，各两相邻色块的间距均为h2，见图4。拍摄大视角图像时，采用多个摄像头并排地分别拍摄完整图像的各个局部，相邻两个摄像头分别拍摄的相邻两个图像局部含有重叠区，在所述摄像头的拍摄范围内，与各个图像局部排列方向平行地放置上述拍摄宽度测量辅助条。下文将以两个相邻的摄像头为例。

如图1，本例中经目测可确定重叠区对应含有的色块数目K＝1，但目测不能确定重叠区的宽度。重叠区对应含有的色块数目K也可以通过测量所述相邻两个图像局部分别对应含有的色块数目来确定，本例中，摄像头甲拍摄的图像局图甲对应含有5个色块，摄像头乙拍摄的图像局图乙也对应含有5个色块，而拍摄宽度测量辅助条有9段色块是已知的，根据数学原理可计算重叠区对应含有的色块数目K＝5+5-9＝1。

为了拼接各个摄像头所拍摄的图像局部，先确定重叠区的宽度。在计算重叠区的宽度时，利用下述受重叠区影响的参数：

两个待拼接图像局部的重叠区对应含有的色块数目K，

从其中一个图像局部的重叠区所在端的边缘处起到作为终点的所对应摄像头的拍摄范围内的第k1段色块之间的距离L1；从另一个图像局部的重叠区所在端的边缘处起到作为终点的对应摄像头的拍摄范围内的第k2段色块之间的距离L2——k1、k2分别为不大于其所在图像局部内含有的色块数目的正整数。

本例计算重叠区的宽度的原理如图1，色块数目K＝1。从图像局部甲的右端边缘(即图像局部甲的重叠区所在端的边缘)处起向左(仍在摄像头甲的拍摄范围内)计至第1(即取k1＝1)段色块，取该色块的左边缘(色块的左边缘靠近图像局部甲的左端边缘)为终点，以经过的距离作为距离L1；从图像局部乙的左端边缘(即图像局部乙的重叠区所在端的边缘)处起向右(仍在摄像头乙的拍摄范围内)计至第1(即取k2＝1)段色块，取该色块的右边缘(色块的右边缘靠近图像局部乙的右端边缘)为终点，以经过的距离作为距离L2。根据数学原理，重叠区宽度L＝L1+L2-(k1+k2-K)×h1-(k1+k2-K-1)×h2，将K＝1，k1＝1，k2＝1代入可得图1中L＝L1+L2-h1。当色块数目K＞1时，公式L＝L1+L2-(k1+k2-K)×h1-(k1+k2-K-1)×h2，也是适用的。

如果图1中图像局部甲的右端边缘变为落在其中一段色块的中间，如图2，则在确定(1)图像局部甲对应含有的色块数目、(2)重叠区对应含有的色块数目K和(3)计量距离L1、L2时经过的色块数目时，该色块仍算在内。图2中，图像局部甲对应含有5段色块，图像局部乙也对应含有5段色块，色块数目K＝5+5-9＝1。在计算重叠区的宽度时，仍从图像局部甲的右端边缘(即图像局部甲的重叠区所在端的边缘)处起向左(仍在摄像头甲的拍摄范围内)计至第1(即取k1＝1)段色块，取该色块的左边缘(色块的左边缘靠近图像局部甲的左端边缘)为终点，以经过的距离作为距离L1；从图像局部乙的左端边缘(即图像局部乙的重叠区所在端的边缘)处起向右(仍在摄像头乙的拍摄范围内)计至第1(即取k2＝1)段色块，取该色块的右边缘(色块的右边缘靠近图像局部乙的右端边缘)为终点，以经过的距离作为距离L2。图2中，重叠区宽度L＝L1+L2-(k1+k2-K)×h1-(k1+k2-K-1)×h2＝L1+L2-h1。

如果图1中图像局部甲的右端边缘变为落在其中一段色块的中间，且图像局部乙的左端边缘也变为落在其中一段色块的中间，如图3，则在确定(1)图像局部甲对应含有的色块数目、(2)重叠区对应含有的色块数目K和(3)计量距离L1、L2时经过的色块数目时，被图像局部的上述边缘落在中间的色块仍算在内。图3中，图像局部甲对应含有5段色块，图像局部乙对应含有6段色块，色块数目K＝5+6-9＝2。在计算重叠区的宽度时，从图像局部甲的右端边缘(即图像局部甲的重叠区所在端的边缘)处起向左(仍在摄像头甲的拍摄范围内)计至第2(即取k1＝2)段色块，取该色块的左边缘(色块的左边缘靠近图像局部甲的左端边缘)为终点，以经过的距离作为距离L1；从图像局部乙的左端边缘(即图像局部乙的重叠区所在端的边缘)处起向右(仍在摄像头乙的拍摄范围内)计至第2(即取k2＝2)段色块，取该色块的右边缘(色块的右边缘靠近图像局部乙的右端边缘)为终点，以经过的距离作为距离L2。图3中，重叠区宽度L＝L1+L2-(k1+k2-K)×h1-(k1+k2-K-1)×h2＝L1+L2-2h1-h2。

图1、2和3中，重叠区对应含有的色块数目K＞0，取距离L1和L2时，例如以局部图像甲的右端边缘即其重叠区边缘起算，第k1个色块的左边缘在图1、2、3中被选取作为终点。如果第k1个色块的右边缘也位于图像局部甲内(例如图1、3)，也可以改为选第k1个色块的右边缘作终点，则在计算重叠区宽度时，需要再加上一个h1项。对第k2个色块亦然。

另一拍摄宽度测量辅助条上有10段色块，10段色块长度均为h1，各两相邻色块的间距均为h2，见图4。本例中经目测可确定重叠区对应含有的色块数目K＝0。重叠区对应含有的色块数目K也可以通过测量所述相邻两个图像局部分别对应含有的色块数目来确定，本例中，摄像头甲拍摄的图像局图甲对应含有5个色块，摄像头乙拍摄的图像局图乙也对应含有5个色块，而拍摄宽度测量辅助条有10段色块是已知的，根据数学原理可计算重叠区对应含有的色块数目K＝5+5-10＝0。

为了拼接各个摄像头所拍摄的图像局部，先确定重叠区的宽度。在计算重叠区的宽度时，利用下述受重叠区影响的参数：

两个待拼接图像局部的重叠区对应含有的色块数目K，

从其中一个图像局部的重叠区所在端的边缘处起到作为终点的所对应摄像头的拍摄范围内的第k1段色块之间的距离L1；从另一个图像局部的重叠区所在端的边缘处起到作为终点的对应摄像头的拍摄范围内的第k2段色块之间的距离L2——k1、k2分别为不大于其所在图像局部内对应含有的色块数目的正整数。

本例计算重叠区的宽度的原理如图4，色块数目K＝0。从图像局部甲的右端边缘(即图像局部甲的重叠区所在端的边缘)处起向左(仍在摄像头甲的拍摄范围内)计至第1(即取k1＝1)段色块，取该色块的左边缘为终点，如上方左放大图所示，以经过的距离作为距离L1；从图像局部乙的左端边缘(即图像局部乙的重叠区所在端的边缘)处起向右(仍在摄像头乙的拍摄范围内)计至第1(即取k2＝1)段色块，取该色块的右边缘为终点，以经过的距离作为距离L2。根据数学原理，重叠区宽度L＝L1+L2-(k1+k2-K)×h1-(k1+k2-K-1)×h2，将K＝0，k1＝1，k2＝1代入可得本例中L＝L1+L2-2h1-h2。

图4中，也可以改为选第k1个色块的右边缘作终点，如上方右放大图所示，则在计算重叠区宽度时，需要再加上一个h1项。对第k2个色块亦然。

如果通过计算机程序指令建立的功能模块用于识别所拍摄的色块，可以先扫描找到含色块颜色像素的点，记录这些点所在的行(行的方向与与各个图像局部排列方向相同)，后续的识别色块操作就可以只在这些行进行扫描，有利于提高处理速度。识别色块时，可以统计所扫描行中色块颜色像素点连续出现数目，如果色块颜色像素点连续出现数目超过一个阈值时，该整个连续的色块颜色像素点区域就记为一段色块。

确定了相邻两个图像局部重叠区的宽度，就可以根据重叠区的宽度拼接此相邻两个图像局部。

本文给出的对大视角图像拍摄方法所拍摄的相邻两个图像局部的拼接方法，其中的全部或部分步骤可以通过建立功能模块构架，由计算机程序指令控制计算机系统来完成。这些计算机程序指令存储在计算机可读存储介质中。