[发明专利]输电线路航拍图像拼接方法

摘要

本发明公开了一种输电线路航拍图像拼接方法，首先对得到输电线路航拍图像序列，对图像进行预处理后提取得到ORB特征，然后按顺序依次进行融合，将前n张图像的已拼接图像Fn和图像In+1进行拼接，在拼接时将特征点描述子集合Pn与图像In+1的特征点描述子集合Qn+1进行特征点匹配，然后根据特征点匹配对得到已拼接图像Fn到图像In+1坐标空间的变换矩阵，并且根据各像素点与图像In′和图像In+1中位于重合区域一侧的距离得到融合权值，当拼接图像Fn+1中像素点在已拼接图像Fn和图像In+1均存在对应的有效像素点时，根据融合权值进行加权融合。本发明在简单有效，能够快速、准确地实现输电线路航拍图像的拼接。

主权项

一种输电线路航拍图像拼接方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：将需要进行拼接的N张输电线路航拍图像按照拍摄时间先后进行排序，得到输电线路航拍图像序列I＝(I1,I2,…,IN)；S2：将N张待拼接图像转换成灰度图像，并进行去噪处理和亮度均衡；S3：对经步骤S2处理后的所有待拼接图像分别进行ORB特征点提取，每幅图像筛选得到M个ORB特征点，得到每幅图像的ORB特征点描述子集合Qn，n的取值范围为n＝1,2,…,N；S4：令图像序号n＝1，初始化已拼接图像F1＝I1，已拼接图像F1的特征点描述子集合P1＝Q1；S5：将已拼接图像Fn的特征点描述子集合Pn与图像In+1的特征点描述子集合Qn+1中的特征点进行匹配，得到特征点匹配对；S6：根据步骤S5得到的特征点匹配对求得已拼接图像Fn变换到图像In+1所在空间的变换矩阵H；S7：对已拼接图像Fn和图像In+1进行融合得到拼接图像Fn+1，其具体方法包括以下步骤：S7.1：将已拼接图像Fn的四个顶点采用变换矩阵H变换到图像In+1的坐标空间，变换后的顶点集合记为将图像In+1的四个顶点记为集合得到8个点坐标中的横坐标的最大值xmax，横坐标的最小值xmin，纵坐标的最大值ymax，纵坐标的最小值ymin；确定拼接图像Fn+1的长L和宽W：L＝ymax‑yminW＝xmax‑xminS7.2：从已拼接图像Fn中提取出图像In对应的区域，记为图像I′n，得到其质心并获取图像In+1的然后将根据变换矩阵H变换到图像In+1的坐标空间，得到变换后的质心将通过变换矩阵H的逆矩阵H‑1变换到已拼接图像Fn的坐标空间，得到变换后的质心根据下述公式计算得到横坐标权重Wx、W′x和纵坐标权重Wy、W′y：Wx=|x~n+1-x~n′y~n+1-y~n′||x~n+1-x~n′y~n+1-y~n′|+1]]>Wy＝1‑WxWx′=|x~n+1′-x~ny~n+1′-y~n||x~n+1′-x~ny~n+1′-y~n|+1]]>W′y＝1‑W′xS7.3：根据质心求得向量记图像In+1的四个顶点坐标分别为(0,0)、和如果xC≥0，yC≥0，那么位于重合区域一侧的图像In+1的横轴边缘纵轴边缘如果xC≥0，yC＜0，那么位于重合区域一侧的图像In+1的横轴边缘纵轴边缘Yn+1＝0；如果xC＜0，yC≥0，那么位于重合区域一侧的图像In+1的横轴边缘Xn+1＝0、纵轴边缘如果xC＜0，yC＜0，那么位于重合区域一侧的图像In+1的横轴边缘Xn+1＝0、纵轴边缘Yn+1＝0；然后将通过变换矩阵H的逆矩阵H‑1变换到图像I′n的坐标空间，得到向量(x′C,y′C)，记图像I′n的四个顶点坐标分别为和如果x′C≥0，y′C≥0，那么位于重合区域一侧的图像I′n的横轴边缘纵轴边缘如果x′C≥0，y′C＜0，那么位于重合区域一侧的图像I′n的横轴边缘纵轴边缘如果x′C＜0，y′C≥0，那么位于重合区域一侧的图像I′n的横轴边缘纵轴边缘如果x′C＜0，y′C＜0，那么位于重合区域一侧的图像I′n的横轴边缘纵轴边缘S7.4：根据长L和宽W初始化拼接图像Fn+1，四个顶点坐标分别为：(0,0)、(0,L)、(W,0)和(W,L)，每个像素标签设置为无效像素点，像素初始值根据需要设置；S7.5：遍历拼接图像Fn+1中每个像素点(x*,y*)，根据横坐标最小值xmin和纵坐标最小值ymin平移得到在图像In+1对应的像素点坐标(x,y)，其中x＝x*+xmin，y＝y*+ymin，再将像素点(x,y)按照变换矩阵H的逆矩阵H‑1变换到已拼接图像Fn的坐标空间，得到对应的像素点坐标(x′,y′)；如果(x,y)在图像In+1中有对应的有效像素点，(x′,y′)在已拼接图像Fn中没有对应的有效像素点，则令像素点(x*,y*)的像素值等于像素点(x,y)的像素值，像素标签修改为有效像素点；如果(x,y)在图像In+1中没有对应的有效像素点，(x′,y′)在已拼接图像Fn中有对应的有效像素点，则令像素点(x*,y*)的像素值等于像素点(x′,y′)的像素值，像素标签修改为有效像素点；如果(x,y)在图像In+1中没有对应的有效像素点，(x′,y′)在已拼接图像Fn中也没有对应的有效像素点，则不作任何操作；如果(x,y)在图像In+1中有对应的有效像素点，(x′,y′)在已拼接图像Fn中也有对应的有效像素点，则进行加权融合得到像素点(x*,y*)的像素值，像素标签修改为有效像素点；加权融合公式为：Pc(x*,y*)＝αPr(x,y)+(1‑α)Pw(x′,y′)其中，Pc(x*,y*)表示(x*,y*)的像素值，Pr(x,y)表示(x,y)的像素值，Pw(x′,y′)表示(x′,y′)的像素值；α表示权值，其计算公式为：α=Dxr(x,y)λ1*Dyr(x,y)λ2Dxr(x,y)λ1*Dyr(x,y)λ2+Dxw(x′,y′)λ3*Dyw(x′,y′)λ4*μ]]>其中：Dxr(x,y)=|x-Xn+1|,Dyr(x,y)=|y-Yn+1|,]]>Dxw(x′,y′)=|x′-Xn|,Dyw(x′,y′)=|y′-Yn|,]]>λ1＝Wx*2ρ+1‑ρ，λ2＝Wy*2ρ+1‑ρ，λ3＝W′x*2ρ+1‑ρ，λ4＝W′y*2ρ+1‑ρ，μ=Wrλ1*Lrλ2Wwλ3*Lwλ4]]>ρ表示预设参数，其取值范围为0≤ρ≤1，Wr、Lr表示参考图像In+1的宽和高，Ww、Lw表示图像I′n的宽和高；S8：如果图像序号n＝N，图像拼接结束，否则将图像In+1的特征点描述子集合Qn+1中的所有特征点坐标平移(‑xmin,‑ymin)后作为已拼接图像Fn+1的特征点描述子集合Pn+1，令n＝n+1，返回步骤S5。