[发明专利]一种用于成像系统模糊核估计的高精度图像配准方法

说明书

技术领域

本发明主要涉及到数字图像处理领域，特指一种用于成像系统模糊核估计的高精度图像配准

方法。

背景技术

在计算摄影、图像复原等图像处理领域，很多情况下都需要估计成像系统的模糊核，其中一种常用的方法是利用成像系统拍摄打印出的棋盘格标定板得到对应的模糊图像与清晰图像，再利用非盲卷积图像复原算法进行估计模糊核(The Non-parametric Sub-pixel Local Point Spread Function Estimation Is a Well Posed Problem Maurcio, 2012)。目前这种方法存在的主要问题是所拍摄模糊图像与清晰图像之间配准精度不高，因为模糊图像与清晰图像是两次单独的拍摄，而且拍摄时相机参数不一样，很难保证两次拍摄的外界条件完全一致，模糊图像与清晰图像之间会存在偏差，这些偏差将直接影响模糊核的估计精度。所以在拍摄得到模糊图像与清晰图像之后还要进行配准操作，即使是比较高的配准算法依然难以消除拍摄时导致的误差。这也是影响模糊核估计精度的主要因素之一。除了估计图像复原中的估计模糊核，还有图像拼接等图像处理领域也面临这种配准精度不高的问题，因此，如何进一步提高图像配准精度也是图像处理领域急需解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于：针对目前图像配准精度有待提高的问题，本发明提出一种用于成像系统模糊核估计的高精度图像配准方法。本方法不是拍摄打印出的标定板，而是直接拍摄在电脑上生成的标定板图像。拍摄电脑上的标定板图像得到模糊图像，通过检测原始棋盘格与拍摄棋盘格的角点坐标，推导二者之间的坐标对应关系式，依据该关系式进行映射，将映射之后的图像作为与模糊图像对应的清晰图像。这样可以避免另外单独对清晰图像进行拍摄，通过映射方法的清晰图像与模糊图像是精确配准的。而且根据实际图像处理需要，得到对应关系式后可将棋盘格图像替换成所需要的具体图像，方便后续图像处理。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是：

一种用于成像系统模糊核估计的高精度图像配准方法，其特征在于：

步骤一：在电脑上生成原始棋盘格图像，其中的棋盘格图像可在电脑上由matlab软件直接生成，是黑白棋盘格图像。

步骤二：利用成像设备拍摄电脑上的棋盘格图像得到模糊图像，其中成像设备可以是手机或者相机等实际需要的成像设备。

步骤三：将步骤一和步骤二中的棋盘格图像对进行角点检测，得到对应的原始棋盘格图像与拍摄棋盘格图像对应的角点坐标矩阵Mat1和Mat2，其中的角点检测方法可以采用常用的角点检测方法，得到的角点坐标矩阵Mat1和Mat2的大小为2*Row*Col，其中Row表示所用棋盘格图像中横向棋盘的数量，Col表示所用棋盘格图像中列向棋盘的数量。

步骤四：计算求出原始棋盘格图像与拍摄棋盘格图像之间的坐标对应关系，并将原始棋盘格图像按照对应的坐标关系映射到拍摄棋盘格图像相应区域处，即可得到精准匹配的清晰与实际拍摄棋盘格图像。

原始棋盘格图像与拍摄棋盘格图像之间的坐标对应关系推导如下：

针对步骤三中所求出的角点坐标矩阵Mat1和Mat2，第i块棋盘格的上下左右四个角点的坐标索引可以表示为：

（1）

其中，c1P、c2P、c3P和c4P分别表示第i块棋盘格上下左右四个角点的坐标索引；floor表示取最接近的下整数操作符号；Row表示棋盘格图像中横向棋盘的数量。

由公式（1）得到的索引值，可分别由步骤三中得到的角点坐标矩阵Mat1和Mat2得到原始棋盘图像和拍摄棋盘图像中第i个棋盘格对应的坐标，如公式（2）和公式（3）所示：

（2）

（3）