[发明专利]获取稻飞虱高清图像的采集装置及快速拼接方法

权利要求书

1.一种获取稻飞虱高清图像的采集装置，其特征在于包括承载昆虫的孔板(6)，将孔板(6)均分为至少四个区域，在每个区域的上方设置一个摄像机，得到四个视场，分别为第一像机(1)对应第一视场(S1)、第二像机(2)对应第二视场(S2)、第三像机(3)对应第三视场(S3)、第四像机(4)对应第四视场(S4)；各相邻两个视场之间形成重叠区域。

2.基于权利要求1所述的获取稻飞虱高清图像采集装置的快速拼接方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤一，对各个视场的图像进行特征提取；

步骤二，对步骤一提取后的图像特征进行配准；

步骤三，对步骤二配准后的图像进行单应性矩阵求解；

步骤四，对步骤三求解后的图像进行融合与拼接。

3.根据权利要求2所述的快速拼接方法，其特征在于上述步骤一包括如下步骤：

1.1，在单个视场中选取一个以像素p为中心、半径为3的圆上，有16个像素点：p1、p2、...、p16；

1.2，定义一个阈值t，设定阈值t为50，计算中心点p与p相邻的上下左右p1、p9、p13、p5四个点的差值，若所述差值中有至少3个超过定义的阈值t，则中心点p当做候选角点，再进行下一步考察；否则，排除该中心点作为候选角点；

1.3,若中心点p是候选角点，则计算p1到p16这16个点与中心点p的像素差值，若它们有至少连续9个超过定义的阈值t，则认定中心点p是角点；否则，该中心点不是角点；

1.4，对图像进行非极大值抑制：利用公式(1)计算中心点处的FAST得分值，

公式中V表示得分，t表示阈值；

若以特征点p为中心的一个邻域内只有一个特征点，则直接保留；若以特征点p为中心的一个邻域内有多个特征点，则判断每个特征点的FAST得分值，得到16个点与中心差值的绝对值总和，保留所有特征点中响应值最大的，否则抑制。

4.根据权利要求3所述的快速拼接方法，其特征在于上述步骤1.3中的像素差值为P1到p16各点的灰度值与中心点P的灰度值相减后的数值。

5.根据权利要求3所述的快速拼接方法，其特征在于上述步骤1.4中的邻域为3x3或5x5。

6.根据权利要求2所述的快速拼接方法，其特征在于上述步骤二的图像特征进行配准包括如下步骤：

在特征点被检测出来之后，通过归一化互相关方法来确定四幅图像上的特征点的对应关系，分析第一幅图像中每个点周围的像素窗口，并将第一幅图像中每个点周围的像素窗口与第二幅图像中每个点周围的像素窗口关联起来，将双向相关性最大的点作为对应的对，基于图像强度值计算在两幅图像中的每个位移的“窗口”之间的相似性：

其中，是第一幅图像中各个像素窗口的平均值图像，是第二幅图像中各个像素窗口的平均值图像，x_i＝(x_i，y_i)是窗口的像素坐标，u＝(u，v)是通过NCC系数计算出的位移或偏移，I₁(x，y)和I₂(x，y)分别是两张图像。

7.根据权利要求2所述的快速拼接方法，其特征在于上述步骤三中对步骤二配准后的图像进行单应性矩阵求解包括如下步骤：

通过RANSAC算法从两幅图像特征匹配特征点中拟合图像数学匹配模型，即单应性矩阵，运用鲁棒参数估计的迭代方法，在两幅图像的单应性矩阵求解过程中，利用RANSAC算法找到了一个与大多数正确匹配点相关联的单应矩阵H，根据上述描述，分别求取四幅图像之间的单应性矩阵H₁₂，H₁₃，H₂₄，H₃₄。

8.根据权利要求2所述的快速拼接方法，其特征在于上述步骤四中对步骤三求解后的图像进行融合与拼接包括如下步骤：

单应性矩阵是两个平面之间的映射矩阵，用于表示两个图像平面之间的对应关系，实现两幅图像之间的投影，使一张图通过投影和另一张图实现拼接；

若求得的第一幅图像和第二幅图像之间的单应矩阵为H₁₂，则第一幅图像的像素点(x₁，y₁)和第二幅图像的像素点(x₂，y₂)满足如下关系，

同理，第一像机(1)和第三像机(3)，第一像机(2)和第四像机(4)，第三像机(3)和第四像机(4)分别拍摄的图像满足如下关系式，

利用上述变换后的图像，将四幅输入图像变形经过单应性矩阵拼接后，将两幅图像之间的重叠区域的像素值按一定的权值相加合成新的图像，融合到一个符合预期的输出图像中，实现稻飞虱图像的完整快速拼接。