[发明专利]一种图像配准方法、装置及热成像摄像机

说明书

本发明实施例提供了一种图像配准方法、装置及热成像摄像机。方法包括：获取激光测距得到的热成像镜头和测量对象之间的距离，作为第一距离；调整测量对象的第一热成像图像的分辨率，和/或，测量对象的第一可见光图像的分辨率，以使第一热成图像的分辨率和第一可见光图像的分辨率相同；根据第一距离和预设的配准参数，确定为配准第一热成像图像和第一可见光图像，所需要的补偿偏移量；按照补偿偏移量，配准第一热成像图像和第一可见光图像。本发明可以通过激光测距，准确地获取热成像镜头和测量对象之间的距离，由于确定补偿偏移量时，基于的是该准确测量得到的距离，因此误差较小，实现更准确地配准第一热成像图像和第一可见光图像。

技术领域

本发明涉及红外热成像技术领域，特别是涉及一种图像配准方法、装置及热成像摄像机。

背景技术

温度高于绝对零度(-273℃)的物体会向外界发射热辐射光信号，利用这一原理，热成像摄像机可以利用热成像图像采集单元中的热成像透镜将热辐射光信号聚焦在热成像采集单元中的热成像图像探测器的敏感面上，热成像图像探测器可以根据接收到的热辐射光信号，生成包含有温度信息的热成像图像。由于热成像图像中包含的图像细节相较于可见光图像较少，例如，等温表面上的文字在热成像图像中难以识别，为了能够同时在一幅图像中包含温度信息和丰富的可见光图像细节，可以在热成像摄像机上配备可见光图像采集单元，可见光图像采集单元中包含有可见光镜头和可见光图像传感器，用以获取可见光图像，并将获取到的可见光图像与热成像图像融合。然而，在热成像摄像机中，由于热成像镜头光轴和可见光镜头光轴之间的平行设计位置可能存在位置差，导致空间中同一个目标，在热成像图像探测器上所成的影像相对于热成像镜头光轴的位置，和此目标在可见光图像传感器上所成的影像相对于可见光镜头光轴的位置不同，例如，对于空间中一个覆盖可见光和红外波段的白炽灯点光源，当成像在热成像图像探测器的中心位置时，对于可见光图像传感器，这个点光源可能成像在可见光图像传感器中心的左侧或者右侧，这取决于热成像镜头光轴和可见光镜头光轴的空间相对位置。因此，空间中同一个目标，在热成像图像和可见光图像中的相对位置不同，即两者之间存在一个图像坐标偏移量。该偏移量的大小随着目标和镜头距离的变化而变化，会使得热成像图像和可见光图像无法基于一个固定的坐标偏移量直接进行配准和融合。

现有技术中，为了消除该偏移量造成的图像融合不准确(重影)的影响，其方法可以是先基于自动聚焦(Auto Focus)技术，实现图像清晰，再根据感知此时镜头和图像探测器敏感面之间的距离、光学成像公式，推算出目标和镜头的距离(物距)。再基于推算所得的物距，配准热成像图像和可见光图象。具体的，可以是反复调整热成像镜头镜片的位置，直至热成像图像探测器获取到的热成像图像足够清晰，认为此时聚焦完成；然后将热成像图像探测器和热成像镜头之间的距离当做像距使用，基于几何光学的成像原理，计算出空间中同一个目标，在热成像图像中成像的坐标位置和在可见光图像中成像的坐标位置的位置差，按照该坐标位置差，配准热成像图像和可见光图像。

但是，根据光学成像原理，在成像系统中，当目标和镜头的距离(即物距)逐渐变大时，景深的范围也逐渐扩大。基于这个原理，如果目标距离镜头距离较远，当目标在景深范围当中的一个较大范围内前后移动时，在图像探测器的敏感面上，影像的清晰度将没有明显的变化。因此，当目标的物距大于一定程度(一般大于几十倍的镜头焦距)时，通过清晰度评价以及图像探测器敏感面与镜头的距离，推算出来的目标物距的误差也将越来越大。基于推算所得的可能带有很大误差的物距，示例性的，对于焦距f为10mm光圈为F/1.0的镜头，像元间距为17μm时，若物距为40米，此时景深范围已超过40米，推算的物距误差可能达到10米或更大，再去计算上述视差偏移量，将使热成像图像和可见光图像配准也产生很大的误差，无法保证得到很好的融合效果。从另一方面说，对于某一个目标物距，在热成像镜头和热成像图像探测器敏感面之间理论最清晰点(真实像距)附近一定范围内一系列不同的成像位置上，都能够使得热成像图像足够清晰。因此热成像图像足够清晰时，热成像镜头和热成像图像探测器的距离可能并不等于实际的像距，将该距离作为像距，来计算空间中同一发光点在热成像图像和可见光图像中的位置差，可能和实际的位置差存在较大误差，致使配准准确性较低。