[发明专利]非线性光照自适应的图像拼接方法及其实现系统

摘要

本发明公开了一种非线性光照自适应的图像拼接方法，该方法为对摄像机进行标定，通过摄像机对圆柱轴承进行图像采集，对采集得到的圆柱轴承图像展开成平面图像；对所述展开后的平面图像进行中值滤波，对滤波后获得的轴承侧表面图像进行非线性光照自适应的图像拼接，形成一幅完整的而又没有赘余的平面图像。本发明考虑到采集对象光照不均匀的因素，在图像拼接时引入了光照不均补偿因子，这一因子的引入有利于提高图像拼接的质量，还原图像的原始面貌，操作简单，易于理解，运算速度快。

主权项

一种非线性光照自适应的图像拼接方法，其特征在于，该方法为：对摄像机进行标定，通过摄像机对圆柱轴承进行图像采集，对采集得到的圆柱轴承图像展开成平面图像；对所述展开后的平面图像进行中值滤波，对滤波后获得的轴承侧表面图像进行非线性光照自适应的图像拼接，形成一幅完整的而又没有赘余的平面图像；所述对摄像机进行标定，具体为：根据单摄像机标定方法确定出摄像机内部参数矩阵M，其中，内部参数矩阵的形式为：其中dx、dy为图像平面上单位距离的像素数；(u0,v0)为摄像机光轴与图像平面交点坐标即主点坐标；s为径向畸变因子；将标定出来的参数存放到计算机中；所述通过摄像机对圆柱轴承进行图像采集，对采集得到的圆柱轴承图像展开成平面图像，具体为：利用数学映射关系将圆柱图像展开为平面图像，所述数学映射关系为：其中(x，y)为待展开圆柱图像上任意一点坐标，(x’，y’)为展开后平面图像上的对应点的坐标，r为圆柱图像的半径，W为展开后图像的宽度，其中L为展开前图像的宽度，θ为采集所得图像对应的圆心角；所述对滤波后获得的轴承侧表面图像进行非线性光照自适应的图像拼接，形成一幅完整的而又没有赘余的平面图像，具体通过以下步骤实现：1)对待拼接的两幅图像进行图像配准操作：a.根据比值匹配法在搜索图中具有重叠区域的部分中找出两个特征列，求出它们的对应灰度比值作为模版；b.在待配准图像中从左到右间隔相同的两列上计算它们的灰度比值；c.分别与搜索图中的灰度比值模版进行比较，求出它们之间灰度差最小的 值所对应的列就是最佳配准列；2)对融合后的图像进行非线性光照自适应处理:a.以光源所在平面为Y轴，以垂直光源通过待采集轴承的中心为X轴建立第一直角坐标系；b.对轴承侧表面图像采集的同时，在第一直角坐标系中，通过调节光照计与光源的位置记录下光照度计在距离光源不同位置时的光照强度；c.以距离为横坐标X'单位为mm，光照强度为纵坐标Y'单位为lux建立第二角坐标系，用最小二乘法拟合出一个二次曲线Y'＝f(X')；d.计算出每一个像素所对应的实际尺寸：其中h为采集图像的实际高度，单位为mm；M表示图像的行像素数；e.计算出轴承侧表面在距光源不同距离下时的光照强度；f.以图像第一行所处位置处的辐照度为基准记为f(x1)，后一行的辐照度记为f(xi)，有将其作为图像融合时系数；3)对非线性光照自适应处理后的图像进行拼接操作:只属于图像A和图像B部分的像素点通过利用非线性光照自适法进行处理；属于图像A和图像B重叠区域的像素点利用非线性光照自适应融合算法进行融合操作，用公式表示如下：其中Y1(x)和Y2(x)为权系数函数，且满足Y1(x)+Y2(x)＝1，I1(x,y)，I2(x,y)和I(x,y)分别表示图像A，图像B和融合后的图像在点(x,y)处的像素值，R1表示仅属于图像A中的像素点区域，R2表示图像A和图像B中重叠部分的像素点区域，R3表示仅属于图像B中的像素点区域。