[发明专利]一种激光测距辅助拼接系统和图像拼接方法

说明书

本发明为一种激光测距辅助拼接系统和图像拼接方法，包括前端采集模块、交换机及后端处理系统，前端处理系统包括5台性能完全相同且成像角度为30度的相机，5台相机中位于最外侧的两台相机顶部安装有与该相机光轴平行的激光测距仪，相机均通过连接交换机与后端处理系统联通,所述后端处理系统包括安装有拼接系统软件的计算机。一种图像拼接方法，通过合理的设置5台相机的偏转角度、通过计算保证足够的物距、计算得到覆盖区域等步骤，无需使用复杂的拼接算法，可对弱纹理或重复纹理的目标进行有效的拼接，获得超高分辨率的大视场图像。

(一)技术领域

本发明涉及图像处理领域，具体为一种激光测距辅助拼接系统和图像拼接方法。

(二)背景技术

对于壁画，大型书画、纺织品等大型的高长宽比的平面物体进行图像信息采集的时候需要使用超高分辨率的大视场图像，但是受限于硬件技术的限制，单台相机无法达到。

随着计算机和图像处理技术的发展，鱼眼镜头系统、旋转拼接式和多相机系统作为大视场全景成像的主要手段，且得到了广泛的推广。鱼眼镜头方案的缺点是畸变非常严重，越靠近图像边缘位置，存在着越大角度的透视变换，因此越靠近边缘单位角度所覆盖的像素数就越少，造成了严重的分辨率的不均匀；单相机旋转拼接，由于其核心原理是利用多个普通镜头采集到的图像拼接成一张鱼眼镜头的采集的图像，因此继承了鱼眼镜头的缺点，越靠近拼接后的图像边缘位置，存在着越大角度的透视变换；多相机系统由于视差的存在，无法正确地对图像进行配准。尤其是对于纹理重复或纹理信息较少的物体容易造成拼接错误。

(三)发明内容

针对以上现有技术中存在的问题，本发明提供了一种激光测距辅助拼接系统和图像拼接方法，利用多相机配合激光测距系统，有效的解决了大型的高长宽比的平面弱纹理物体的近距离图像采集。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种激光测距辅助拼接系统，包括前端采集模块、交换机及后端处理系统，所述前端处理系统包括若干台性能完全相同且成像角度为30度的相机，所述若干台相机中位于最外侧的两台相机顶部安装有与该相机光轴平行的激光测距仪，所述相机均通过连接交换机与后端处理系统联通；所述后端处理系统包括安装有拼接系统软件的计算机。

优选的，所述相机位于同一水平面且呈扇形分布，均配有高清定焦镜头，且数量为5台。

优选的，所述5台相机之间相邻两台相机之间的摆放夹角相同，且小于相机的成像角度。

一种图像拼接方法，包括以下步骤：

S1:确定摆放夹角θ,即5台相机中相邻两台相机之间的摆放夹角；

S2:通过被采集物体长度2*x₅确定最小物距Z_min：

其中，α为相机成像角度，且α＝30°；

S3:调节采集角度，保证使两台测距仪度数相同从而使系统光轴与被采集平面垂直；

S4:物距采集，根据激光测距仪的数据，计算出精确的物距：

其中，Z为物距，L为激光测距仪测得的数据；

S5:物距采集，由计算机通过GigE协议控制前端的相机采集图像；

S6:图像拼接，即将覆盖区域作为拼接的偏移量完成图像的拼接：

其中，x₂-x₁为中心位置相机与相邻两侧相机的覆盖区域，x₄-x₃为两侧相机与最外侧相机的覆盖区域；