[发明专利]一种利用分块运算的图像拼接方法

摘要

本发明公开了一种利用分块运算的图像拼接方法，包括如下步骤获取多路摄像头拍摄的原始图像以及预设坐标映射表；基于预设坐标映射表，确定全景图像与原始图像像素点坐标之间的对应关系，利用分块运算将原始图像分割成大小一致的许多小块；对分块插值后的原始图像，将每个小块中像素点的像素值进行投影映射，并根据映射结果得到最后的全景图像；本发明对分割好的源图像块进行操作，以每个块为单位，找到对应关系，依据目标像素点所在的位置将源像素点的像素值投影到目标像素点中，就得到了待处理图片对应的全景图片。基于遗传算法的分块运算降低了分块的冗余率，使基于分块运算的全景图像拼接方法在FPGA上处理速度大幅度提高。

主权项

一种利用分块运算的图像拼接方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：获取多路摄像头拍摄的原始图像以及预设坐标映射表；S2：基于预设坐标映射表，确定全景图像与原始图像像素点坐标之间的对应关系，利用分块运算将原始图像分割成大小一致的许多小块；具体包括如下S201、S202、S203步骤；S201：标记原始图像中有效像素点所在的区域及像素集；在原始图像中查找与目标像素点相对应的源像素点的计算方法如下：Dst(x，y)＝Src(Lut_x(x，y)，Lut_y(x，y))其中，Dst(x，y)表示坐标为(x，y)的目标像素点，Lut_x(x，y)表示目标像素点坐标(x，y)经过预设坐标映射表映射到源图像中X方向上的坐标值，Lut_y(x，y)表示目标像素点坐标(x，y)经过预设坐标映射表映射到源图像中Y方向上的坐标值，Src(Lut_x(x，y)，Lut_y(x，y))表示目标像素点坐标(x，y)经过预设坐标映射表映射到源图像中的位置；对于一个目标像素点，计算与小数坐标相对应的整数坐标区域的端点值Xmin、Ymin、Xmax、Ymax，公式表示如下：Xmin＝floor(Lut_x(x，y))‑1，Ymin＝floor(Lut_y(x，y))‑1Xmax＝ceil(Lut_x(x，y))+1，Ymax＝ceil(Lut_y(x，y))+1其中，floor(.)函数表示小数值向下取整数，ceil(.)函数表示小数值向上取整数；所述四个端点值组成了16种整数坐标，存储在原像素坐标集Epixel_position中；依次计算与所有目标像素点相对应的源像素点的整数坐标，并保存在Epixel_position；提取Epixel_position中保存的所有整数坐标在X和Y方向上的最值Ex‑min、Ey‑min、Ex‑max、Ey‑max，将这4个最值对应到原始图像中，框定一个矩形区域，将这个矩形区域标记为包含原始图像中有效像素点的区域；S202：利用遗传算法将原始图像分割成大小相同的块；具体包括S2021、S2022、S2023S2024：S2021：在S201步标记的区域中，随机初始化M个初始个体即M个可行性解，每个个体中包含了N个分割块，每个块用box表示，box里面存储了这个块的起始坐标点(boxx，boxy)以及这个块的精准度Index；可行性解的表示方法如下：Cordination＝{(boxx1，boxy1)，(boxx2，boxy2)，......，(boxxN，boxyN)}Available＝{Index1，INdex2，……，IndexN}S2022：建立适度值评估函数即目标优化函数对可行性解进行评估，并记录下每个可行性解的适应度值，目标优化函数如下所示：minΣi=1NIndexis.tEpixel_position⊆Σj=1NF(boxxj,boxyj)]]>其中：F(.)函数表示计算每个box中有效像素坐标的集合，(boxx+x，boxy+y)表示每个box中以(boxx，boxy)为起始坐，标偏移量为(x，y)的坐标值，bsize表示每个块的大小；S2023：根据每个可行性解的适应度值，淘汰掉适应度值较小的20％个个体，并用适应度高的前20％个个体代替那些淘汰的个体；按照轮盘赌算法从所有可行性解中选择其中的2个可行性解作为交配对象，利用k‑opt交叉运算，采用K点交换规则，对这2个可行性解进行交叉互换，得出2个交配结果，对两个新的交配结果新生儿按照变异规则进行变异运算；S2024：循环执行S2023，直至新生儿总数达到设定的上限，然后转至S2022进行优化，当目标函数值小于设定的阈值时停止迭代，得到全局最优解；S203：对每个块中的非整数坐标进行双立方差值运算，得到整数像素值；双立方插值算法的计算公式如下：其中，(i′，j′)表示待计算像素点在4×4的采样区域中包含小数部分的像素坐标，P(i′，j′)表示4×4的采样区域中的16个像素值与各自的权重做卷积和之后形成的新像素值，dx表示X方向的小数坐标，dy表示Y方向的小数坐标，m表示4×4的采样区域中X方向上的坐标，n表示4×4的采样区域中Y方向上的坐标，P(m，n)表示4×4的采样区域中的坐标为(m，n)的像素值，R(.)表示插值表达式；S3：对分块插值后的原始图像，将每个小块中像素点的像素值进行投影映射，并根据映射结果得到最后的全景图像；首先判断所述目标像素点是否位于重叠区域；如是，则获取所述源像素点的像素值进行投射，以获得所述全景图片；如否，获取所述源像素点的混合像素值进行投射，以获得所述全景图片；混合像素值计算方法如下:Idst(x，y)＝α×Isrc1(x，y)+(1‑α)×Isrc2(x，y)其中，Idst(x，y)表示目标图像中坐标(x，y)处的像素值，Isrc1(x，y)表示原始图像1中坐标(x，y)处的像素值，Isrc2(x，y)表示原始图像2中坐标(x，y)处的像素值，α表示加权系数。