[发明专利]一种融合传感器数据的安全壳表面区域鲁棒拼接方法

说明书

本发明公开了一种融合传感器数据的安全壳表面区域鲁棒拼接方法，包括如下步骤：S1、基于传感器数据的预拼接；S1.1、像素偏移；S1.2、角度偏移；S1.3、刚体变换矩阵；S2、图像细节锐化；S3、基于视觉特征的精拼接；S4、拼接图像融合。本发明首先利用传感器数据进行预匹配，快速划定下一帧图像的拼接位置；然后利用视觉特征在小范围内进行精匹配，降低了匹配搜索区域，提高了拼接算法的效率与稳定性。

技术领域

本发明涉及数据拼接技术领域，具体为一种融合传感器数据的安全壳表 面区域鲁棒拼接方法。

背景技术

随着人工智能、计算机视觉和数字图像处理技术的不断发展，计算机视觉 与图像处理算法已逐步应用于诸多领域，如：手机美颜、人脸检测和自动驾 驶等，而图像拼接则是其中的重要技术方向；图像拼接技术能够利用视频或 序列图像，将多幅局部成像结果合成一幅当前场景的全局图像，在无人机测 绘、大范围场景动态监控和全景图合成等领域具有广泛应用前景；由于具有 硬件成本低、场景信息成像丰富等优势，通常利用光学摄像头所拍摄的图像 或视频信息，采用基于视觉的图像拼接算法；

传统基于视觉的图像拼接算法依赖于前后帧图像中特征点的提取与匹 配，通常要求当前场景具备较为丰富的纹理信息；然而钢制安全壳表面为典 型的弱纹理区域，表面视觉特征单一，特征点提取的数量和稳定性均不足， 易导致拼接失败；以智能手机为代表的部分设备结合陀螺仪测量数据可实现 360度环形场景拼接，但其无法感知沿目标表面的平行移动，且在一定程度上 仍依赖于特征点的鲁棒提取；因此，融合传感器信息与视觉特征，提出一种 适用于安全壳表面区域拼接任务，且同时具备较高拼接精度的图像鲁棒拼接方法，具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种融合传感器数据的安全壳表面区域鲁棒拼接 方法，以解决上述背景技术中提出的拼接的效率和稳定性低的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种融合传感器数据的安 全壳表面区域鲁棒拼接方法，包括如下步骤：

S1、基于传感器数据的预拼接：测量电机编码器测量值和倾角仪测量值， 通过这些机器人传感器数据确定下一帧图像的分布位置；

S1.1、像素偏移：当前图像帧I_i与下一帧图像帧I_i+1之间机器人的移 动距离为d_i,i+1，d_i,i+1为世界坐标系下的绝对距离，为确定图像坐标系下的像素 偏移p_i,i+1，需对世界坐标系与图像坐标系间的对应关系进行标定计算，通过标 定系数coef计算图像坐标系下的像素偏移p_i,i+1；

S1.2、角度偏移：计算前后帧之间机器人的角度偏移o_i,i+1；

S1.3、刚体变换矩阵：为得到下一帧图像在图像坐标系下的空间位 置，对上一帧图像进行“先旋转、后平移”操作，即刚体变换；

S2、图像细节锐化：为突出安全壳表面的焊点等不规则突起，采用高通 滤波器F对图像I_i+1进行高通滤波，进一步，采用伽马变换调节图像的明暗对 比，以突出图像细节，对于当前图像帧I_i同样进行上述操作，得到明暗对比调 节后的图像

S3、基于视觉特征的精拼接：对于图像和分别应用SIFT算法提取 特征点，对特征点匹配点对，利用匹配点对，通过求解优化问题；

S4、拼接图像融合：图像I_i和I_i+1拼接后的重叠区域为I_lap，计算对于I_lap第 m行，第k个位置的像素值定义

优选的，所述S1中机器人移动速度较慢，在前一帧与后一帧范围内的空 间移动可近似看成是平面运动，因此前一帧与后一帧图像之间的变换可近似 为刚体变换。