一种利用超分辨率重建技术提高拼接图像分辨率的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于图像处理技术领域，涉及一种利用超分辨率重建技术来提高拼接图像 分辨率的方法。
【背景技术】
[0002] 图像拼接最早来源于人类的摄影知识，由于使用普通数码相机获取宽视野的场景 图像时，受相机分辨率的限制，拍摄的场景越大，得到的图像分辨率就越低。而获取全景图 的专门硬件设备，例如全景相机、鱼眼镜头以及线性推扫相机等不仅价格昂贵，而且失真也 比较严重，存在部分图像的畸变。为了在不降低图像分辨率的条件下获取超宽视角甚至360 度的全景图，利用计算机进行图像拼接被提出并逐渐研究发展起来。
[0003] 图像拼接技术可以将一系列有部分重叠边界的小视角图像，根据不同图像的特征 运用不同的处理算法进行匹配对准，从而拼接成一幅宽视角图像。然而，图像拼接技术虽然 扩大了视场并获得了具有稳定分辨率的图像，但其分辨率仍具有很大的提升空间。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的提供一种利用超分辨率重建技术来提高拼接图像分辨率的方法，在 图像拼接的基础上运用图像超分辨率重建技术得到宽视场、高分辨率的图像场景图。
[0005] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
[0006] -种利用超分辨率重建技术来提高拼接图像分辨率的方法，包括以下步骤：
[0007] 步骤一：获取具有部分重叠边界的两帧图像AU Bl以及分别与其具有微小位移关 系的序列图像A2-A4、B2-B4。
[0008] 本发明针对目标场景，首先利用摄像系统获取一部分场景的信息得到图像A1，此 时将摄像系统分别在水平方向移动微小位移（亚像素级到几十个像素）得到序列图像A2， 在垂直方向移动微小位移得到序列图像A3,在水平和垂直方向均移动微小位移得到序列图 像A4 ;然后运用同样的方法，得到目标场景的另一部分图像Bl以及与其具有微小位移的序 列图像82-84。这样，就完成了具有部分重叠边界图像41、81以及序列图像六244、82-84 的采集工作。
[0009] 步骤二：将A1-A4与B1-B4分别进行超分辨重建，得到高分辨率图像A、B。
[0010] 以图像A的重建过程为例，该图像超分辨率重建的主要步骤如下：
[0011] (1)以第一幅图像Al为基准，利用图像中易于实现高精度提取的特征点，计算出 序列图像A2、A3、A4与Al间的准确位移关系；
[0012] (2)若图像序列间的微位移量均小于一个像素即具有亚像素错位，那么直接利用 该图像序列A1-A4进行超分辨率重建，即直接执行步骤（4);否则执行步骤（3);
[0013] (3)若图像序列间的微位移量超过一个像素，则需要对序列图像间整像素大小的 位移量进行图像平移，从而获得具有亚像素微位移的图像序列，进而执行步骤（4);
[0014] (4)利用图像序列A1-A4进行超分辨率重建得到高分辨率图像A。重建算法具体 如下：
[0015] 以图像A1左上角的顶点为原点，沿图像坐标系方向建立坐标系，那么A2、A3、A4三 幅图像左上角的顶点坐标分别为（Δχ，0)、（0，Ay)、（Δχ，Ay)，其中Δχ和Ay分别为图 像序列间横向和纵向的亚像素微位移大小。重建算法公式如（1)所示：
[0016]
[0017] 其中，i，j为自然数，a = Ax/A、b = Ay/λ，λ为原始图像的像素大小。
[0018] 由此，完成高分辨率图像A的重建，同样的方法利用Β1-Β4得到高分辨率图像Β。
[0019] 步骤三：对高分辨率图像A、B进行图像拼接得到宽视角的拼接图像C。
[0020] 该图像拼接算法主要步骤如下：
[0021] (1)特征点的提取：利用Harris角检测器对待拼接图像A、B提取角点；
[0022] (2)特征点的匹配：利用特征点邻域灰度互相关法进行特征点匹配；
[0023] (3)图像的融合：利用渐入渐出融合法进行图像融合，得到拼接结果。
[0024] 本发明与现有技术相比，具有以下优点：
[0025] 第一，本发明利用超分辨率重建技术来提高拼接图像的分辨率，把图像超分辨率 重建技术与图像拼接技术相结合，在扩大视场的同时也提高了图像的分辨率，进而获得更 加丰富的场景信息。
[0026] 第二，本发明中针对微位移量超过一个像素的两帧图像在进行重建之前，对序列 图像间整像素大小的位移量进行了图像平移，从而获得具有亚像素微位移的图像序列。
[0027] 第三，本发明中利用整像素图像平移的方法解决两帧图像微位移量超过一个像素 的问题，使超分辨率重建技术不苛求于精确的微位移。
[0028] 第四，本发明中利用Harris角点检测算法对待拼接图像进行特征点的提取。由于 Harris角点在图像中是各向同性的，这样即使图像发生旋转也不会影响角点的检测，同时 角点的检测基本不会受到光强的影响。
【附图说明】
[0029] 图1为利用超分辨率重建技术提高拼接图像分辨率方法的流程图；
[0030] 图2为图像A1-A4、B1-B4的结构示意图；
[0031] 图3为图像超分辨率重建不意图；
[0032] 图4为图像拼接方法的流程图。
【具体实施方式】
[0033] 下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本 发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖 在本发明的保护范围中。
[0034] 本发明提供了一种利用超分辨率重建技术提高拼接图像分辨率的方法，如图1所 示，包括以下步骤：
[0035] S1、获取具有部分重叠边界的两帧图像AU Bl以及分别与其具有微小位移关系的 序列图像A2-A4、B2-B4。
[0036] 如图2所示，针对目标场景，首先利用摄像系统获取一部分场景的信息得到图像 A1，此