一种双光谱的图像配准系统和方法与流程

本发明涉及图像处理领域，尤其是涉及一种双光谱的图像配准装置和方法。

背景技术：

图像配准是指将一幅图像中的点与另一幅图像中相对应的点建立某种映射关系从而完成某种空间变化的过程。目前的图像配准分为计算平移或计算单映射矩阵两种方式，计算平移方式结果简单，无法处理图像之间旋转的情况，计算单映射矩阵方式运算量大，且对图像特征匹配结果的要求较高，需要匹配结果的准确率较高时才能得出正确结果。

目前，国内外针对于多波段图像融合的研究主要集中于长波红外-中波红外、红外-可见光、紫外-可见光等领域，国内外利用红外和紫外信号对局部放电进行检测的系统仅仅实现了紫外成像和红外检测这两个独立方面的检测，实现紫外-红外双光谱图像的配准，能为目前紫外-红外双光谱检测领域提供强有力的技术支持。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种双光谱的图像配准装置和方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种双光谱的图像配准系统，该系统包括双波段图像获取组件、标定板、荧光灯和上位机，所述的双波段图像获取组件包括两个用于获得不同波段图像的第一相机和第二相机，所述的第一相机和第二相机光轴相互平行，所述的第一相机和第二相机均连接上位机，所述的标定板上设有至少4个定位孔，且4个定位孔连线围成矩形结构，进行配准时，荧光灯置于定位孔后方，所述的第一相机和第二相机分别采集相应波段的图像并发送至上位机，所述的上位机根据采集图像计算配准参数。

所述的标定板为正方形白色标定板。

所述的定位孔上分布有80个定位孔且80个定位孔排布方式如下：正方形标定板水平中轴线、垂直中轴线以及两对角线分别均匀分布20个定位孔。

所述的定义为孔为圆孔，孔径为5mm。

所述配准参数包括配准平移量和配准缩放比。

一种采用上述双光谱的图像配准系统进行图像配准的方法，该方法包括如下步骤：

(1)将荧光灯分别置于80个定位孔后方，并通过第一相机和第二相机分别获取80对定位配准图像，每一对定位配准图像中均包括第一图像和第二图像；

(2)根据每一对定位配准图像分别求取一个预配准平移量；

(3)求取80个预配准平移量的均值得到配准平移量；

(4)从定位上选取4个定位孔且4个定位孔连线形成矩形结构，分别获取此4个定位孔的对应的4对定位配准图像，对4对配准图像进行处理得到配准缩放比。

步骤(2)具体为：将待求取预配准平移量的一对定位配准图像置于同一坐标系中，且第一图像和第二图像边缘相互重合，获取第一图像和第二图像中呈像光斑的中心点坐标p1(x1，x2)、p2(x2，y2)，则预配准平移量为{(x2-x1)，(y2-y1)}，其中(x2-x1)为水平预配准平移量，(y2-y1)为垂直预配准平移量，进而步骤(3)对80个水平预配准平移量和垂直预配准平移量分别对应求取均值得到水平配准平移量和垂预配准平移量。

步骤(4)具体为：将4对定位配准图像中的第一图像和第二图像分别进行叠加得到含有4个光斑的第一缩放配准图像和第二缩放配准图像，将第一缩放配准图像和第二缩放配准图像中的4个光斑分别进行连线形成第一矩形和第二矩形，求取第一矩形面积为s1，第二矩形面积为s2，则配准缩放比为s1/s2。

步骤(4)重复进行多次并将得到的配准缩放比取平均得到最终的配准缩放比。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

(1)本发明配准系统和方法简单易行，能够方便快速的进行配准参数的获取，方便后续图像配准；

(2)本发明设置标定位板简单，易于制作，成本低；

(3)本发明在进行配准参数获取时采用多次计算取平均的方式，使得测量结果更加真实可靠，提高配准效果。

附图说明

图1为本发明图像配准系统的结构示意图；

图2为标定板的结构示意图；

图3为本发明图像配准方法的流程框图。

图中，1为第一相机，2为第二相机，3为标定板，4为上位机。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

如图1所示，一种双光谱的图像配准系统，该系统包括双波段图像获取组件、标定板3、荧光灯和上位机4，双波段图像获取组件包括两个用于获得不同波段图像的第一相机1和第二相机2，第一相机1和第二相机2光轴相互平行，第一相机1和第二相机2均连接上位机4，标定板3上设有至少4个定位孔，且4个定位孔连线围成矩形结构，进行配准时，荧光灯置于定位孔后方，第一相机1和第二相机2分别采集相应波段的图像并发送至上位机4，上位机4根据采集的图像计算配准参数。

标定板3为正方形白色标定板。定位孔上分布有80个定位孔且80个定位孔排布方式如下：正方形标定板水平中轴线、垂直中轴线以及两对角线分别均匀分布20个定位孔。定义为孔为圆孔，孔径为5mm。如图2所示，以正方形标定板水平中轴线、垂直中轴线以及两对角线分别均匀分布6个定位孔为例给出了标定板3中的定位孔的分布形式。

所述配准参数包括配准平移量和配准缩放比。

如图3所示，一种采用上述双光谱的图像配准系统进行图像配准的方法，该方法包括如下步骤：

(1)将荧光灯分别置于80个定位孔后方，并通过第一相机1和第二相机2分别获取80对定位配准图像，每一对定位配准图像中均包括第一图像和第二图像；

(2)根据每一对定位配准图像分别求取一个预配准平移量；

(3)求取80个预配准平移量的均值得到配准平移量；

(4)从定位上选取4个定位孔且4个定位孔连线形成矩形结构，分别获取此4个定位孔的对应的4对定位配准图像，对4对配准图像进行处理得到配准缩放比。

步骤(2)具体为：将待求取预配准平移量的一对定位配准图像置于同一坐标系中，且第一图像和第二图像边缘相互重合，获取第一图像和第二图像中呈像光斑的中心点坐标p1(x1，x2)、p2(x2，y2)，则预配准平移量为{(x2-x1)，(y2-y1)}，其中(x2-x1)为水平预配准平移量，(y2-y1)为垂直预配准平移量，进而步骤(3)对80个水平预配准平移量和垂直预配准平移量分别对应求取均值得到水平配准平移量和垂预配准平移量。

步骤(4)具体为：将4对定位配准图像中的第一图像和第二图像分别进行叠加得到含有4个光斑的第一缩放配准图像和第二缩放配准图像，将第一缩放配准图像和第二缩放配准图像中的4个光斑分别进行连线形成第一矩形和第二矩形，求取第一矩形面积为s1，第二矩形面积为s2，则配准缩放比为s1/s2。

步骤(4)重复进行多次并将得到的配准缩放比取平均得到最终的配准缩放比。

本实施例第一相机1采用红外相机，第二采用紫外相机，从而实现红外和紫外图像的配准。利用大功率荧光灯均匀于标定板3的每个定位孔后照射，获得每个定位孔的红外和紫外图像，共计160幅。

由于所用相机和标定板3的位置，标定板3中所有的定位孔的圆在紫外图像中均为椭圆，用椭圆中心点的坐标可以表示每个椭圆在图像中的位置。椭圆一般方程公式为：

ax²+bxy+cy²+dx+ey+f＝0，

在二维紫外图像中，设椭圆的边缘信息点为n，将n个点进行最小二乘处理，得到方程中各系数，则椭圆的中心坐标为：

将所求系数带入公式中即可得到椭圆的中心点坐标，该点坐标与红外视场中一点对应。获得各中心点坐标后便能采用上述方法计算出配准平移量。