[发明专利]一种无参数影像自然拼接方法

说明书

本发明提出一种无参数影像自然拼接方法,包括以下步骤：建立二次配准框架，分阶段获得二次配准模型参数；从基准影像匹配控制点集从中搜索初始缝合线S_L，利用一次配准参数对S_L进行映射得到待配准影像初始缝合线S_R；对S_L，S_R所在像素实施动态规划匹配计算获得控制点加密后的基准影像缝合线S_L'，并利用二次配准参数对S_L'进行映射得到待配准影像缝合线S_R'；利用二次配准参数及缝合线S_L'，S_R'将待配准影像映射、融合到基准影像。本发明统筹图像配准和缝合线生成过程，仅利用基准影像和待拼接影像上的一组控制点对自动估计配准模型参数并从控制点对中生成配准误差可忽略的缝合线，进而融合生成视觉效果流畅的拼接影像，可有效克服现有方法依赖后期处理、重叠区域拼接存在局部鬼影现象之不足。

技术领域

本发明涉及图像处理、计算机视觉、数字摄影测量领域，具体涉及一种无参数影像自然拼接方法。

背景技术

图像拼接是将一组相互关联(具有一定重叠区域)图像重采样成宽视角、高分辨率单幅图像，从而克服普通图像采集设备在焦平面上的传感器阵列密度限制，实现宏大场景视觉信息的集中呈现，在虚拟现实、安防监控、遥感探测等多方面具有广泛应用价值。传统图像拼接通常划分为图像配准和图像融合两个串行处理阶段。图像配准目的在于将不同坐标系下的待拼接图像纳入到一个统一的坐标框架，计算简单、可直接实现图像到图像2D变换的单应性映射被广泛用于快速图像拼接过程，但存在平面场景或摄像机纯旋转条件限制；基于场景或影像区域差异，以局部单应性映射取代全局单应性映射则需考虑多个单应性矩阵整体最优估计、重叠区域内变化过渡及失真变形系列问题，复杂度高且计算量大；理论上，严格恢复场景3D结构和摄像机参数，再将每个场景点重投影到预设平面即可获得一组重叠视图的拼接图像，但仅适用于影像重叠区域且高效、高质量3D场景重构技术本身仍面临大的挑战。源于不精确的图像配准模型及其潜在的参数估计误差，图像融合时因影像重叠区域内的像素空间位置不一致(错位)而产生“鬼影”现象，是影响拼接图像视觉质量的主要问题，目前解决该问题的有效途径是在重叠区域内找出一条最佳缝合线，在该线两侧分别取一幅图像像素以避免产生叠影。以缝合线上两幅图像间像素差异最小化为目标函数，或通过动态规划过程，或运用Twin Snake模型，或利用图切割技术，现有方法可从影像重叠区域可自动搜索出给定准则下的最优缝合线但拼接效果难以保证，存在不同程度的局部鬼影现象。迄今为止，图像拼接技术发展已取得许多成果并为知名商业软件采用，但由于场景内容、摄像相机姿态及光照条件复杂、多变，拼接影像流畅视觉效果的获得目前仍主要依赖于后期人工交互处理，从这一角度出发，不依赖场景内容、通用且高效的无参数影像自然拼接方法，将具有更为广阔的市场应用前景。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种无参数影像自然拼接方法。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种无参数影像自然拼接方法，包括以下步骤：

建立二次配准框架，分阶段获得二次配准模型参数；

从基准影像匹配控制点集从中搜索初始缝合线S_L，利用一次配准参数对初始缝合线S_L进行映射得到待配准影像初始缝合线S_R；

对基准影像初始缝合线S_L以及待配准影像初始缝合线S_R所在像素实施动态规划匹配计算获得控制点加密后的基准影像缝合线S_L'，并利用二次配准参数对基准影像缝合线S_L'进行映射得到待配准影像缝合线S_R'；

利用二次配准参数、基准影像缝合线S_L'以及待配准影像缝合线S_R'将待配准影像映射、融合到基准影像。