[发明专利]一种基于时空间统一的热红外和可见光图像同步配准方法

权利要求书

1.一种基于时空间统一的热红外和可见光图像同步配准方法，其特征在于，包括：

搭建棋盘标定板，采集包含有棋盘标定板的热红外图像和可见光图像，其中，热红外图像及可见光图像具有统一的基准时间，基于采集的图像及基准时间，获取若干组热红外和可见光图像对；

通过亚像素边缘角点检测对热红外和可见光图像对进行处理，得到标定板角点的位置坐标；

基于标定板角点的位置坐标求解最佳单应性变换矩阵，其中所述最佳单应性变换矩阵以实现热红外和可见光图像同步配准。

2.根据权利要求1所述基于时空间统一的热红外和可见光图像同步配准方法，其特征在于：

所述棋盘标定板包括白格背景及黑格，其中所述白格背景使用铝板，所述黑格使用黑色橡胶布。

3.根据权利要求1所述基于时空间统一的热红外和可见光图像同步配准方法，其特征在于：

采集热红外图像和可见光图像时，通过多线程交叉处理方法统一热红外图像及可见光图像的基准时间。

4.根据权利要求1所述基于时空间统一的热红外和可见光图像同步配准方法，其特征在于：

通过多线程交叉处理方法统一基准时间的过程包括：

通过红外热力仪及可见光摄像机分别采集数据流；

对所述红外热力仪及可见光摄像机采集数据流分配线程，获取第一线程及第二线程，其中第一线程为红外热力仪采集数据流的处理线程，第二线程为可见光摄像机采集数据流的处理线程；

当所述第一线程或者第二线程达到数据存储环节时，达到数据存储环节的线程开始等待，直到另一线程也到达数据存储环节；

当所述第一线程及第二线程都到达数据存储环节时，将第一线程及第二线程中的数据流进行缓存；

通过第三线程将缓存的数据流进行提取并分别转换为图像数据，同时释放缓存；

在释放缓存后，再次对第一线程及第二线程中的实时采集的数据流进行缓存，通过循环缓存、提取、转换及释放缓存的过程，直到线程结束，得到热红外图像和可见光图像。

5.根据权利要求1所述基于时空间统一的热红外和可见光图像同步配准方法，其特征在于：

获取若干组热红外和可见光图像对的过程包括：

将同一基准时间下的热红外图像及可见光图像进行对应整合，得到若干组热红外和可见光图像对。

6.根据权利要求1所述基于时空间统一的热红外和可见光图像同步配准方法，其特征在于：

得到标定板角点的位置坐标的过程包括：

通过边缘检测算子对热红外和可见光图像对进行处理，获取棋盘格整像素边缘位置；

基于边缘位置，选取边缘像素点作为亚像素点中心，基于亚像素点中心，获取法线，基于法线及单像素距离，获取亚像素点，基于亚像素点的灰度值，构建拟合函数，其中拟合函数为反正切函数；

通过最小二乘法求解拟合函数，得到边缘函数模型；

通过二次微分对边缘函数模型进行计算，得到亚像素边缘点；

通过粗角点周围四个方向的亚像素边缘点拟合边缘线，获取交点，其中交点作为标定板角点的位置坐标。

7.根据权利要求1所述基于时空间统一的热红外和可见光图像同步配准方法，其特征在于：

亚像素点的灰度值通过水平方向及垂直方向的线性插值进行计算得到。

8.根据权利要求1所述基于时空间统一的热红外和可见光图像同步配准方法，其特征在于：

求解最佳单应性变换矩阵的过程包括：

对热红外和可见光图像对中的标定板角点的位置坐标进行匹配，获取坐标对集合，随机选取若干坐标对作为内点集合；

基于内点集合，通过最小二乘法构建初始单应性矩阵；

通过初始单应性矩阵对坐标对集合中除内点集合之外的坐标对进行投影误差计算，并对投影误差计算结果进行误差判断，投影误差小于阈值时，则将坐标对添加到内点集合中，若投影误差大于阈值时，则不添加坐标对到内点集合；

统计更新后的内点集合中坐标对数量；

通过重复构建单应性矩阵到统计坐标对数量之间的过程，直到达到迭代次数时，获得最佳单应性矩阵，其中最佳单应性矩阵为对应内点集合中坐标对数量最多的单应性矩阵。