[发明专利]基于仿生双眼的大视场图像拼接装置及方法

权利要求书

1.一种基于仿生双眼的大视场图像拼接装置，包括两台高清摄像机（1、2），其特征在于：所述的两台高清摄像机（1、2）分别连接到对应的图像快速处理模块CARMA DevKit（3、4）；所述的图像快速处理模块CARMA DevKit（3、4）通过网络连接到交换机（5）；所述的交换机（5）连接到主控机（6）上。

2.一种基于仿生双眼的大视场图像拼接方法，采用根据权利要求1所述的基于仿生双眼大视场图像拼接装置进行图像拼接，其特征在于拼接步骤如下：

步骤①图像采集：由高清摄像机（1、2）获取高清图像通过USB接口实时传入图像快速处理模块CARMA DevKit（3、4）；

步骤②图像预处理：由CARMA DevKit（3、4）利用SIFT算法对所获图像的大致重叠区域进行均匀的特征点提取；

步骤③图像拼接：由主控机利用GPU进行特征点最佳匹配、射影变换，拼缝选择和图像拼接融合。

3.根据权利要求2所述的基于仿生双眼的大视场图像拼接方法，其特征在于，所述步骤②图像预处理具体步骤如下：

A、根据事先得知的待拼接图像的重叠区域范围，在左图像IL 的重叠区域内均匀选取m*n个待匹配的特征点Pi ，i=1,2，…，m*n；

B、通过区域相似性度量和自适应匹配搜索区域在右图像IR中进行最佳匹配搜索，得到最佳匹配点 ，i=1,2，…，m*n；

区域相似性度量是以待匹配图像IL中待匹配点Pi为中心像素来创建一个匹配窗口W，用窗口内图像的灰度信息来表征该像素的特征；在图像IR搜索区域SR中取出一个与W同样大小的像素邻域，根据相似性度量准则计算两个窗口之间的相似程度；

对于匹配窗口的方向选取，传统的矩形窗口下的匹配算法主要是针对经过极线校正的立体图像进行匹配，不具有旋转不变性；而对于图像拼接而言，待拼接图像对应点之间可能存在着旋转变换，为解决这一问题，需要计算特征点的梯度；

利用CUDA每个线程块包含256×1×1线程，每个线程计算一个梯度，模和方向，用高速片上共享内存Shared Memory存储像素的信息，这样计算得到三个通道的梯度的幅值以及三个方向角，此时取梯度幅值最大的通道值和对应的方向角，具体计算按如下公式进行：

其中，分别表示x，y方向的梯度，表示匹配窗口的主方向。

4.根据权利要求2所述的基于仿生双眼的大视场图像拼接方法，其特征在于所述步骤③图像拼接中由主控机（6）利用GPU进行拼接的具体步骤如下：

1）选择待匹配点P_i（i=1,2，…，m*n），利用算法在搜索区域SR中查找对应的匹配点；

2）利用射影变换模型进行摄影变换；

3）选择合适的拼缝进行图像拼接融合。