[发明专利]一种具有视差处理能力的图像拼接方法

说明书

本发明请求保护一种具有视差处理能力的图像拼接方法。突破了传统拼接方法对输入图像共平面的限制，提出一种基于多单应矩阵的图像拼接方案。该方案首先设计了一种独特的SIFT特征描述子：选取圆环作为领域构造关键点描述符，结合梯度直方图和灰度差信息作为描述符的特征信息，最终形成一个新的36维特征向量；然后采用多单应矩阵的方法，用多单应矩阵进行配准对齐。先用局部投影变换模型，并用网格引导每个图像的投影变换。这样重叠区域能够精准对齐并具有最小的局部失真。完成对每个局部区域的投影变换后，再用一个全局的相似变换来约束每个图像的投影变换，使得其整体上类似于相似变换。拼接的结果既能精确对齐又不会有太大的畸变。

技术领域

本发明属于数字图像处理领域，具体说明是一种具有视差处理能力的图像拼接方法。

背景技术

图像拼接技术是将两幅或多幅有重叠区域的图像通过一系列技术拼接成一幅宽视野、分辨率高的图像。图像拼接技术在我们日常生活中有了大量应用，如：手机(相机)全景拍摄功能、三维全景图、车载安全、虚拟现实技术等领域，已经融入到我们生活的方方面面。在我们日常生活中，需要对大型的拍摄物或场景进行拍摄时，往往通过全景相机、广角镜头等硬件设备来増大视野范围，这些设备价格昂贵。更好的方法是使用软件的方法来实现，通过计算机使用图像拼接软件将几幅有重叠区域的图像拼接在一起。近年来随着各种各样的商业拼接软件的出现，给人们一种错觉——图像拼接技术已经完全成熟了。但是在实际应用中发现这些软件拼接的结果并不能达到人们感官的要求，特别是拍摄图像方式与软件默认方式不符时(如存在视差，图像不在同一平面)，拼接的图像会出现不对齐、“鬼影”以及图形畸变等现象。本发明提出的具有视差处理能力的图像拼接方法，使拼接的图像具有视差容错性，能够同时具有较高的对齐精度和较低的图像畸变。

本发明所要解决的问题在于传统的拼接方法对输入图像要求十分严格，拍摄时相机光心近乎重合，即只有当图像的成像平面基本处于同一平面时，直接利用一个单应性矩阵拼接图像才会得到比较满意的结果。当输入图像的成像平面不处于同一平面时或存在视差时，图像的重叠区域对齐精度不高，出现模糊及鬼影现象，非重叠区域产生畸变。本发明采用多单应矩阵的方法，用多单应矩阵进行配准对齐。先用局部投影变换模型，并用网格引导每个图像的投影变换。这样重叠区域能够精准对齐并具有最小的局部失真。完成对每个局部区域的投影变换后，再用一个全局的相似变换来约束每个图像的投影变换，使得其整体上类似于相似变换。

发明内容

本发明旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种具有视差容错性，能够同时具有较高的对齐精度和较低的图像畸变的具有视差处理能力的图像拼接方法。本发明的技术方案如下：

一种具有视差处理能力的图像拼接方法，其包括以下步骤：

步骤1：对输入的两幅图像构建尺度空间，使图像数据具有多尺度特征；

步骤2：利用极值点均匀检测的方法来确定每个尺度空间下的极值点，并且剔除边缘点和低对比度的点，并且剔除边缘点和低对比度的点；

步骤3：选取圆形区域作为构造关键点描述符的采样区域，结合梯度直方图和灰度差信息作为描述符的特征信息，最终形成一个新的36维的描述符；

步骤4：把输入图像划分为N×N的方格，对每个方格使用一次投影变换，再对整幅图像使用一次相似变换；

步骤5：对图像形变区域进行补偿，把局部投影变换和全局相似变换结合起来，得到两幅图像间的单应性矩阵，对图像形变区域进行补偿，把局部投影变换和全局相似变换结合起来，得到两幅图像间的单应性矩阵，利用求得的单应性矩阵进行配准再进行图像融合得到拼接图像。

进一步的，步骤1)构建的图像尺度空间采用图像与高斯函数的卷积构建尺度空间，由尺度空间中相邻图像间的差构建差分高斯金字塔。