[发明专利]一种基于广角镜头的快速图像拼接方法

权利要求书

1.一种基于广角镜头的快速图像拼接方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）获取广角镜头所采集到的图像，对各广角镜头所采集到的图像进行畸变矫正，并获取畸变矫正前后图像的坐标映射表；

（2）将畸变矫正后的图像进行柱面映射，并获取柱面映射前后图像的坐标映射表，针对每个广角镜头，将该表与畸变矫正前后图像的坐标映射表进行合成，然后在该合成表中按照每q*q的像素块窗口选择一个点坐标来组成一张二维离散坐标映射表并对其进行存储；其中所述二维离散坐标映射表构建过程通过柱面映射和畸变矫正的映射进行求逆，得到柱面映射后图像点的坐标与原始输入的畸变图像点坐标之间的对应关系；

（3）载入每个广角镜头所存储的二维离散坐标映射表，利用坐标插值法得到完整的二维坐标映射表，然后根据该表对各广角镜头所采集到的各畸变图像依次进行畸变矫正和柱面映射；

（4）采用快速归一化互相关算法求取柱面映射后各相邻视角图像之间的平移参数，根据平移参数对上述步骤（3）处理后的各相邻视角图像进行配准；

（5）对步骤（4）中配准后的各相邻视角图像进行融合：首先分别针对步骤（4）中配准后的各相邻视角图像序列建立拉普拉斯金字塔，然后分别对高频和低频金字塔图像重叠区进行线性融合，得到各相邻视角图像融合后的图像，即广角镜头所采集到的各相邻视角图像拼接后的图像。

2.根据权利要求1所述的基于广角镜头的快速图像拼接方法，其特征在于，采用所述广角镜头拍摄水平方向360度的视场，通过上述步骤（3）至（5）对所述广角镜头所采集的各相邻视角图像进行拼接，得到360度全景图像；各视角图像的获取由所述步骤（1）中通过单台广角镜头转动采集各视角的图像，或者通过多台广角镜头分别采集各视角的图像。

3.根据权利要求1所述的基于广角镜头的快速图像拼接方法，其特征在于，所述步骤（1）中畸变矫正前后图像的坐标映射表获取过程如下：

（1-1）选取径向畸变模型：

xd-xcyd-yc=L(r)xu-xcyu-yc;]]>

其中，

L(r)=1+κ1r2+κ2r4+......r=(xu-xc)2+(yu-yc)2;]]>

其中(x^c,y^c)为畸变中心点坐标，(x^d,y^d)为畸变点坐标，(x^u,y^u)为畸变矫正后点坐标；κ₁,κ₂,…为畸变参数；

（1-2）获取径向畸变模型中的畸变参数：各广角镜头针对标准的棋盘格标定板拍摄一张图像，根据直线标定法通过上述径向畸变模型对棋盘格上每一行和每一列共线的点进行线性约束并构建线性方程：

A_n×mK_m×1=B_n×1；

其中n为棋盘格上共线的直线数，系数矩阵A和B由畸变中心点坐标和畸变图像中处于棋盘格的同一条直线上的畸变点构建；

其中畸变参数K_m×1为：

K=κ1κ2···κm;]]>

m为径向畸变模型所选取的多项式项数；κ₁,κ₂，...,κ_m为畸变参数；

（1-3）通过上述构建的线性方程得到径向畸变模型的畸变参数K_m×1：

K_m×1=(A_m×n^TA_m×n)^-1A_m×n^TB_n×1；

（1-4）从畸变参数矩阵K_m×1中选取径向畸变模型中畸变参数，并将其代入到上述径向畸变模型中，通过上述径向畸变模型对广角镜头所采集的棋盘格图像进行一次畸变矫正；

（1-5）对广角镜头所采集到的棋盘格图像进行一次畸变矫正后，采用如下低阶多项式径向畸变模型进行二次矫正：

xd=xc+(xu-xc)(1+k1((xu-xc)2+(yu-yc)2))yd=yc+(yu-yc)(1+k2((xu-xc)2+(yu-yc)2))]]>

在a～b范围内选取畸变参数k₂，并且将畸变参数k₁调整为：k₁《k₂，然后将畸变参数k₁和k₂代入到上述低阶多项式畸变模型对一次畸变矫正后的图像进行二次矫正，并获取到畸变矫正前后棋盘格图像的坐标映射表；其中该低阶多项式畸变模型中(x^d,y^d)为步骤（1-4）一次矫正后图像的点坐标，(x^u,y^u)为通过该低阶多项式畸变模型进行二次畸变矫正后的点坐标。