[发明专利]一种微观打印图案的图像拼接方法及装置

说明书

本发明提供了一种应用于微观打印图案的图像拼接方法及系统，属于图像处理领域。该方法为：在图像重叠区域内计算对应的点特征和直线特征；将源图像初步网格划分，使用点特征和直线特征的对应性，计算每个网格的局部单应性变换矩阵，以此将两幅图像进行初步拼接；将初步变换的源图像再次作网格划分，使用网格顶点表示点特征和直线特征，结合局部相似性和全局一致性，进一步优化对齐。本发明引入直线特征来求解变换模型，避免了打印图案部分区域特征点不足引起的误匹配；使用局部变换模型，增加了变换模型的自由度，提高了拼接图像的对齐精度；使用基于网格的变换模型，引入局部相似性和全局一致性，对初步对齐的拼接结果进行优化，提高对齐精度。

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，尤其涉及一种微观打印图案优化拼接精度的方法和装置。

背景技术

在许多科研领域需要对待检测目标的微观形貌进行观测，比如医疗、生物、材料和精密制造等。为了获取待检测目标的微观形貌，需要借助具有足够分辨率的相机和镜头才能得到合适的观测图像。但分辨率的提高，不可避免的会造成相机视野的减少，这就造成只能直接对待检测目标的局部进行观测。而在保证合适的分辨率的前提下，通过直接增加相机的感光元件的尺寸，不但大幅度的增加成本，而且不能解决对更大的观测范围的需求，这就需要使用微观图像拼接技术。对于微观打印图案，由于是人为制造的结构化图案，因此在可能存在规律化的直线特征，但却缺少足够的点特征，不能够获得足够多的一致性特征，同时由于微观打印图案的精度高，对于拼接的结果中轻微的偏移就会造成打印直线的不连续，这就需要拼接精度更高的方法。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种微观打印图案的图像拼接方法及装置，可有效的改善现有微观打印图案拼接特征不足和对齐精度不够的问题。

一种图像拼接方法，包括以下步骤：

(1)从目标图像和源图像的重叠区域中提取对应的点特征和直线特征；

(2)将源图像作初步网格划分，使用点特征和直线特征的对应性，计算每个网格的局部单应性变换矩阵，以此将两幅图像进行初步拼接；

(3)将初步拼接的源图像再次作网格划分，将点特征和直线特征使用网格顶点表示，引入局部相似性和全局一致性，进一步优化对齐精度，完成拼接。

进一步地，所述步骤(2)的具体实现方式为：将源图像I分割为r×c数量的网格，对于每一个网格单元使用其中心像素表示，第k个网格单元的中心像素的坐标，其中k＝{1,2,…,r×c}，求出该网格单元对应的局部变换

其中，为对角矩阵，diag(.)表示根据给定的向量生成一个对角矩阵，和分别是特征点和特征直线对应的权重因子组成的向量，根据N对点特征对和M对直线特征对，第k个网格单元对应的权重向量和具体的分别为其中表示第i个点特征对应第k个网格单元的权重值，表示第j个直线特征对应第k个网格单元的权重值。

进一步地，所述步骤(2)将点特征和直线特征使用网格顶点表示的具体实现方式为：

将初步拼接后的源图像均匀划分为R×C个网格单元，其网格顶点表示为则源图像内的像素点使用包围该像素点的四个网格顶点进行加权表示，对于最终拼接图像中的网格顶点表示为

通过使用网格顶点表示点特征，构造的目标函数为：

其中，p_i'是目标图像中第i个对应的特征点，g＝{1,2,3,4}，是包围该对应特征点的四个网格顶点，w_i,g是该四个网格顶点对应的权重值；

通过使用网格顶点表示直线特征与网格边界的各个交点及直线端点，构造的目标函数为：