[发明专利]一种图像拼接方法及装置

说明书

本发明公开了一种图像拼接方法及装置，包括：根据镜头的俯仰角、侧滚角和航向角，确定镜头的姿态矩阵；根据镜头的焦距和中心像素点的坐标，确定镜头的内参矩阵；根据姿态矩阵和内参矩阵，将待拼接图像映射到球面展开图，得到特征点提取图像；基于特征点提取图像确定每对特征点；将每对特征点分别映射到对应的待拼接图像中；基于待拼接图像中的每对特征点，对姿态矩阵和内参矩阵进行优化，基于优化后的姿态矩阵和内参矩阵，拼接待拼接图像。由于根据姿态矩阵和内参矩阵将待拼接图像映射到球面展开图中，这样可以避免镜头俯仰角对图像拼接的影响，使提取的特征点对数量较多，且分布均匀，因此使图像拼接效果好。

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，尤其涉及一种图像拼接方法及装置。

背景技术

在监控系统快速发展的今天，系统规模越来越大，监控点越来越多。随着监控范围的不断扩大，大多数图像采集设备的视场达不到用户的要求，因此图像拼接技术应运而生。

现有技术中的图像拼接方法包括：1、针对待拼接的两个图像，采用尺度不变特征变换(Scale-invariant feature transform，SIFT)、加速稳健特征(Speeded Up RobustFeatures，SURF)等特征点提取算法确定两个图像的每对特征点。2、基于每对特征点，使用随机抽样一致(Random Sample Consensus，RANSAC)算法确定两个图像的单应性矩阵。3、从单应性矩阵中求得每个图像的姿态矩阵和对应的内参矩阵。4、使用求得的姿态矩阵和内参矩阵作为初始值，使用光束法等算法对姿态矩阵和内参矩阵进行优化。5、将每个图像按照优化后的姿态矩阵和内参矩阵投影到球面、柱面等模型展开图。6、查找两个展开图中拼缝的位置，基于拼缝的位置完成拼接。

现有技术中的图像拼接方法存在的问题是，图像采集设备的镜头一般都会有俯仰角，两个有俯仰角的镜头采集的两个待拼接图像一般只有较小的区域中存在特征点对，这样在两个原图上提取的特征点对数量较少，而且分布不均匀。图1为现有技术中提取的特征点对，其中，图1中每对特征点用线连接，可以看出，图1中左右两个图像的特征点对数量少，而且仅分布在左侧图像的右下角和右侧图像的左下角。提取的特征点对数量较少，而且分布不均匀，这就会使得优化后的姿态矩阵和内参矩阵不准确，进而导致拼接效果差，甚至无法进行图像拼接。

发明内容

本发明实施例提供了一种图像拼接方法及装置，用以解决由于镜头俯仰角导致的图像拼接效果差的问题。

本发明实施例提供了一种图像拼接方法，所述方法包括：

针对获取待拼接图像的两个镜头，根据预先保存的该镜头的俯仰角、侧滚角和航向角，确定该镜头的姿态矩阵；根据该镜头的焦距和所述待拼接图像的中心像素点在图像坐标系中的坐标，确定该镜头的内参矩阵；根据该镜头的姿态矩阵和内参矩阵，将该镜头获取的待拼接图像映射到球面展开图，得到特征点提取图像；其中，所述两个镜头包含于同一个全景图像采集设备中；

针对每个特征点提取图像，确定每对特征点；将所述每对特征点分别映射到对应的待拼接图像中；

基于待拼接图像中的每对特征点，采用光束法对所述姿态矩阵和内参矩阵进行优化，基于优化后的姿态矩阵和内参矩阵，拼接所述待拼接图像。

进一步地，镜头的焦距包括：

镜头的水平方向焦距和垂直方向焦距；

所述内参矩阵包括：

式中，u₀为待拼接图像的中心像素点在图像坐标系中的水平方向坐标，v₀为待拼接图像的中心像素点在图像坐标系中的垂直方向坐标，f_u为水平方向焦距，f_v为垂直方向焦距。

进一步地，预先保存该镜头的俯仰角、侧滚角和航向角的过程包括：