[发明专利]一种自适应光线补偿的视频图像拼接方法

摘要

本发明涉及一种自适应光线补偿的视频图像拼接方法，属于视频图像处理领域。包括采集摄像头拍摄的视频，并提取视频的第一帧图像对，提取视频图像的特征点，寻找匹配的特征向量对，剔除误匹配特征点对，计算得到转移矩阵，自适应光线补偿，视频拼接。优点是能够实现无缝、大视角、实时地视频拼接，可广泛应用于视频会议、视频监控和机器人视觉等领域。

主权项

一种自适应光线补偿的视频图像拼接方法，其特征在于包括下列步骤：一、采集摄像头拍摄的视频，并提取视频的第一帧图像对；二、提取视频图像的特征点；三、寻找匹配的特征向量对利用类似夹角余弦的思想代替K—D树，寻找每个特征点的最近距离点和次近距离点，对任意两个特征向量，进行夹角余弦计算，夹角越小，得到的欧式距离越小，通过阈值化处理，保留匹配的特征点对；其中，d表示特征向量对的欧式距离，x_ij表示原始视频第一帧的特征向量，x’_ij另一原始视频第一帧的特征向量；四、剔除误匹配特征点对，计算得到转移矩阵运用随机采样一致算法剔除误匹配点，再利用随机采样一致算法获得原始视频第一帧间的变换关系，计算得到转移矩阵H，最后，根据投影变换模型，对转移矩阵进行精炼；投影变换关系式，如下所示：其中，(x,y)为二维空间原始像素点坐标，(x’,y’)为经过H矩阵变换后的像素坐标；五、自适应光线补偿由于光线不均匀、拍摄角度等原因，导致拍摄的视频对之间存在亮度差，从而使拼接后的视频存在明显的拼接痕迹、亮度不均匀问题，通过比较待融合区域的像素点灰度值的差值平均值Δ，将亮度大的作为基准图像，然后，计算基准图像待融合区域的直方图分布，根据得到的直方图分布和人眼对灰度级的敏感范围，对亮度低的视频图像进行直方图规定化处理，实现自适应光线补偿，去除光线不均匀带来的影响，使拼接后的视频在视觉上更加自然；差值平均公式：其中，Δ为待融合区域内对应像素点灰度的差值平均值，I₁’(x,y)为视频1待融合区域内的像素灰度值，I₂’(x,y)为视频1待融合区域内的像素灰度值；直方图规定化的相关公式如下：z_k＝G^‑1[T(r_k)] k＝0,1,2,…,L‑1            (20)其中，L为图像的离散灰度级的数量，例如8比特图像，L＝256；N为像素数的总和；n_i为灰度级为r_i的像素数量；z_k、v_k为基准图像待融合区域的输入和输出灰度级；r_k、s_k为待光线补偿图像的输入和输出灰度级；六、视频拼接视频1和视频2的公共区域是实现拼接过程的关键部分，为快速实现视频图像的平滑过度，将自适应光线补偿图像的待融合区域像素作为融合像素，不但有效避免拼接缝隙，而且节省算法运行时间，因此，经过自适应补偿后的视频图像，其公共区域近似为两个视频的融合区域。假设视频1为待光线补偿的视频图像，视频2为基准视频图像，则拼接后的结果，由公式(21)得到；其中，f(x,y)为拼接后的视频图像，f₁’(x,y)为视频1图像经过光线补偿后的像素，f₂(x,y)为视频2图像的像素。