[发明专利]一种基于平行光轴结构摄像机的无穷远图像对齐方法

说明书

技术领域

本发明涉及图像配准领域，具体涉及一种基于平行光轴结构摄像机的无穷远图像对齐方法。

背景技术

图像配准是图像合成中的关键步骤，现阶段的配准方法主要有直接配准和分部配准。其中分部配准的方法通常是首先进行极线矫正(或投影矫正)，将两幅图像的对应点坐标矫正到同一水平线上，从而降低搜索维度，有些文献将满足这一关系图像对称作满足扫描线特性，然后在再采用一维方向上的搜索策略，完成对应点间的匹配。

极线矫正可以使用投影变换的方法进行，对两张图像分别进行投影变换，或者仅对一张图像进行。投影变换的常用工具是单应矩阵（简称H矩阵），因此计算单应矩阵的方法将是重要步骤。

无穷远图像对齐针对的是H_∞矩阵的计算，多几何视觉中，H_∞描述的是两个视角关于无穷远平面的映射关系。有如下公式描述：

H∞=limHd→∞=K′RK-1]]>

如图2所示，其中K′和K分别是第一视角1和第二视角2的内参矩阵，R是第一视角1到第二视角2的旋转矩阵。因此，需要首先对第一视角1和第二视角2的摄像机进行标定，分别计算其内参矩阵，然后再计算两台摄像机之间的旋转矩阵，这种方法计算步骤较为繁琐，由于步骤多，使得精度往往难以保证。

另外，可以通过DLT直接线性变换算法计算H_∞。由于无穷远平面需要距离摄像机较远，则难以找到分布均匀且足够数量的匹配点，同时匹配点坐标的精度也难以保证。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺点与不足，本发明提供一种基于平行光轴结构摄像机的无穷远图像对齐方法。

本发明提供一种计算等效H_∞的方法，用于实现无穷远平面的图像对齐。

本发明采用如下技术方案：

一种基于平行光轴结构摄像机的无穷远图像对齐方法，包括如下步骤：

S1设定一个垂直于摄像机光轴方向的平面，然后从该平面上均匀选取匹配点；

S2利用匹配点，求解描述基于该平面关系的单应矩阵；

S3利用单应矩阵和双线性插值算法，求解基于该平面对齐的坐标映射表；

S4设置一个垂直于摄像机光轴方向的等效无穷远平面，利用投影变换、计算无穷远平面上对应点的视差，平移S3得到的坐标映射表，然后得到无穷远平面对齐的坐标映射表。

所述步骤S1包括如下步骤：

S1.1设置两台具有平行光轴，且并排放置的摄像机；

S1.2设定垂直于摄像机光轴方向的平面，并在该平面上张贴棋盘格纸；

S1.3以棋盘格的角点作为特征点，两台摄像机获取图像，分别记为左图和右图，然后从左图和右图中均匀选取匹配点，所述匹配点对数为至少4对。

所述步骤S2包括如下步骤：

S2.1对匹配点进行归一化处理，将匹配点坐标对记作P_l和P_r，对应的归一化后的坐标记作和其中P_l表示左图匹配点的坐标，P_r表示右图匹配点的坐标；

S2.2利用通过整理得到Ah=0的齐次方程形式；

S2.3将S2.1得到的归一化坐标代入S2.2得到的系数矩阵A，通过SVD分解，得到h矩阵的近似解；

S2.4通过反归一化处理，求解描述P_l和P_r映射关系的H矩阵。

所述步骤S3具体包括如下步骤：

S3.1根据右图或左图图像大小，建立离散坐标映射表；

S3.2利用双线性差值及离散坐标映射表，得到完整的图像的坐标映射表。

所述步骤S4具体包括：