[发明专利]一种隧道巡检面阵相机图像的柱面全景拼接方法

说明书

本发明公开了一种隧道巡检面阵相机图像的柱面全景拼接方法，包括如下步骤S1：搭建若干隧道巡检面阵相机于隧道巡检载体上，若干隧道巡检面阵相机环绕设置于隧道巡检载体的隧道巡检机械臂上。S2：获取不同隧道巡检面阵相机拍摄得到的图像序列，并将图像序列中的原图像依次映射到标准坐标系下，得到相对应的柱面图像。S3：对柱面图像基于ORB算法和改进的BRI EF算法进行展开并图像拼接，得到相对应的柱面展开图。可提供隧道环向270°真实环境照片，提高了检测范围。使相机系统与隧道圆心统一，图像畸变度最小。采用图像映射到柱面后变换几何修正法，将待拼接的图像分别投影到一个标准的坐标系下，然后进行图像的展开拼接，使得图像拼接效果更为自然。

技术领域

本发明属于图像处理领域，尤其涉及一种隧道巡检面阵相机图像的柱面全景拼接方法。

背景技术

图像拼接技术就是将数张有重叠部分的图像(可能是不同时间、不同视角或者不同传感器获得的)拼成一幅无缝的全景图或高分辨率图像的技术。

图像配准(image alignment)和图像融合是图像拼接的两个关键技术。图像配准是图像融合的基础，而且图像配准算法的计算量一般非常大,因此图像拼接技术的发展很大程度上取决于图像配准技术的创新。早期的图像配准技术主要采用点匹配法，这类方法速度慢、精度低,而且常常需要人工选取初始匹配点，无法适应大数据量图像的融合。图像拼接的方法很多,不同的算法步骤会有一定差异,但大致的过程是相同的。一般来说,图像拼接主要包括以下五步，图像预处理，图像配准，建立变换模型，统一坐标变换以及融合重构。

而在现有技术中，图像拼接技术容易存在两图的拼接不自然的技术问题，原因在于拼接图的交界处，图像拼接算法欠佳，图像拼接不自然，所以需要特定的处理解决这种不自然的拼接。

另外，现有技术中隧道巡检机器人的图像视觉采集常使用线阵相机，会遇到光源效果不达标，图像灰度大的问题，另外检测范围小，相对因使用的光学方法采集的图像畸变过大的技术问题。

发明内容

本发明的技术目的是提供一种隧道巡检面阵相机图像的柱面全景拼接方法，以解决背景技术所提到的问题。

为解决上述问题，本发明的技术方案为：

一种隧道巡检面阵相机图像的柱面全景拼接方法，包括如下步骤：

S1：搭建若干隧道巡检面阵相机于隧道巡检载体上，若干隧道巡检面阵相机环绕设置于隧道巡检载体的隧道巡检机械臂上。

S2：获取不同隧道巡检面阵相机拍摄得到的图像序列，并将图像序列中的原图像依次映射到标准坐标系下，得到相对应的柱面图像。

S3：对柱面图像基于ORB算法和改进的BRIEF算法进行展开并图像拼接，得到相对应的柱面展开图。

具体地，在步骤S1中，隧道巡检面阵相机为6台，每台隧道巡检面阵相机间隔45°设置，用于提供270°环向的图像序列。

其中，步骤S2具体包括如下步骤，将原图像的依次放入带圆柱的标准坐标系内，根据投影公式将柱面图像各坐标点的灰度值转换为投影映射得到的柱面图像各坐标点的灰度值。

具体地，投影公式为

其中，x,y为原图像的坐标点，x′,y′为柱面图像的坐标点，W为原图像的宽，H为原图像的高，ω为摄像头的视场角，原图像的一点与标准坐标的原点连线经圆柱侧表面的存在交点，r为交点至标准坐标的原点的距离。

其中，步骤S3具体包括如下步骤

S31：对柱面图像选取特征点；

S32：基于ORB算法确定特征点的方向；

S33：根据改进的BRIEF算法计算得到二进制串的特征描述符；