专利名称：一种基于四点变换的图像自适应校正方法
技术领域：
本发明涉及一种基于四点变换的图像自适应校正方法。
背景技术：
在现代工业迅猛发展的大背景下，电力、化工、冶金等许多行业正在使用着大量的各种摄像头，其中不乏红外及普通双视摄像。然而，由于两摄像头焦距不同、两镜头位置无法重叠，且无法保证轴平行及安装角度完全同步，其拍摄的红外图像及普通图像无法完全对应。两图的不同不便于依据红外图像找到温度超高的设备位置。现有的图像校正技术(类似四点转正、同素变换等任意四边形的变形技术)，几乎 次除法，容易出现分母为零等意外情况。另外，很多类似的校正技术仅仅是将任意四边形与正规矩形相互对应，且完全忽略了四边形外部的邻近区域。但在现实中，图像在正规矩形内部的情况很少，使用范围太窄，用在现场实用中往往不能满足要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种易于实现及移植，操作简单，使用方便，校正精度高的基于四点变换的图像自适应校正方法。本发明所采用的技术方案是本发明是一种基于四点变换的图像自适应校正方法，该方法采用四点映射对双图像进行双鼠标对应定位计算并采用遍历图像方式进行校正，该方法包括以下步骤
(1)图像获取，利用双视摄像机对现场环境进行普通图像和红外图像获取，所述普通图像和所述红外图像由所述双视摄像机的两个镜头同时从相差不大的两个视角对同一现场进行拍摄获得；
(2)提取映射点，以所述普通图像和所述红外图像的其中一幅图作为原图，另一幅图像作为映射图，在所述原图上，采用人工框选四点所含区域，获得灰度图像，灰度图像拉伸并放大若干倍，手动任意点选四点形成任意四边形并存储，从而完成四点提取；
(3)坐标系建立,在所述原图上以原图左上角顶点为坐标系的原点,X轴向右为正,Y轴向下为正，建立XY坐标系；
(4)在所述XY坐标系选取一个原像点M并获取其坐标M(x,y),用数值计算方法解方程获得点M在该任意四边形映射下的邻边比例α和β的值；
(5)计算鼠标对应点，获得双鼠标根据上述步骤(4)获得的邻边比例α和β的值，实时计算鼠标所在原像点M在所述映射图上的相应的四边形映射下的坐标M’(x’，y’)，M’即为双鼠中的第二鼠标；
(6 )变形校正，遍历所述原图和所述映射图上的坐标，完成变形校正。在所述步骤(4)中，所述α和β的计算过程如下
(a)计算映射，原图中任意四点(P0P1P2P3)变换后，对应到目标图中四点(P。’ P1 ’ P2 ’ P3’)，根据这种映射规则，任意点坐标M (x，y)经过四点变换后，获得点Μ’ (X，’y’)。设M相对于PtlP1的位置比例为α，相对于PtlP3的比例为β，其中，点P。、P1^ P2> P3是所述步骤(2)中手动点选的任意四点，点1在PtlP1直线上的对应点设置为a，在P2P3上的对应点设置为b，在P0P3上的对应点设置为c，在P1P2上的对应点设置为d，则
a= Po" α · (PrP0) · b: Ρ3- α * (P2-P3) , c= Ρ0- P · (PfP0) d: PrP · IP2-P1);
(b) 方程建立，由向量和的方程联立，代入焦点M，可解得比例α、β的方程式
K1* Cl K2^ Cl - K3=O, Τ+^β2— T2* β - T3=O,
，其中Kp K2、K3> !\、T2、T3均是常数系数；
(C) 系数计算，α的三个系数K1, K2, K3的值计算如下 Ki= (Po. F—Pi, V.) * (Ρζ. X—P3. X.) + (Pi. X—Po, X.) * (P2. Υ~ 3. }τ)；
Kz= (P2. χ-Ρ3. χ-Ρι. X+Po. χ)*(Ρι . y—Po* y)-(Pz. y—P3. y~Pi. y+P0. y)*(P,'. x- Pq. x)丄(Po. Y-Pi. y) * (P3. x—Po· x) — (Po, x-Pj. x)拿(P3. y—Po. y)
K3= (P . X-P0- x)氺Pt' y-(P3. y-P0. y)*Pr. x^P0. x*P3. y-P3. x*P0, y;
β的三个系数T1, T2, T3的值如下
Tf (Po. y~Ps. y) * (P2. χ-Ρ!. χ) + (P3. χ-Ρ0. x)*(Ps, y-P1. y)
I2= (P2. χ-Ρι. x—P3. X-P0. x)*(Pi". y—Po· y) —(P2. y—Pi· y^P3. y*Po- y)*( Pi5. x —Po. x) + (Po. y—P3. y) * (Pt. x—P0. x) - (P0. x—P3. x) * CPi. y—Po. y)
T3=CPj, x-Po.y-(Pi- HPe· y)*Pi!. x-P0. x*P*. y-Ρι, x*P0. y；
其中，P0. X表示Pci点的X坐标，P0. y表示Pci点的y坐标！P1. x表示P1点的x坐标，P1- y表示P1点的I坐标；P2. X表示P2点的X坐标，P2- y表示P2点的y坐标；Ρ3. χ表示P3点的χ坐标，P3- y表示P3点的I坐标A’ · χ表示P/点的χ坐标，P/ · y表示P/点的I坐标；
Cd) 求解α和β值,用一元二次方程求解公式
权利要求
1.一种基于四点变换的图像自适应校正方法，其特征在于，该方法采用四点映射对双图像进行双鼠标对应定位计算并采用遍历图像方式进行校正，该方法包括以下步骤 (1)图像获取，利用双视摄像机对现场环境进行普通图像和红外图像获取，所述普通图像和所述红外图像由所述双视摄像机的两个镜头同时从相差不大的两个视角对同一现场进行拍摄获得； (2)提取映射点，以所述普通图像和所述红外图像的其中一幅图作为原图，另一幅图像作为映射图，在所述原图上，采用人工框选四点所含区域，获得灰度图像，灰度图像拉伸并放大若干倍，手动任意点选四点形成任意四边形并存储，从而完成四点提取； (3)坐标系建立,在所述原图上以原图左上角顶点为坐标系的原点,X轴向右为正,Y轴向下为正，建立XY坐标系； (4)在所述XY坐标系选取一个原像点M并获取其坐标M(x，y)，用数值计算方法解方程获得点M在所述任意四边形映射下的邻边比例α和β的值； (5)计算鼠标对应点，获得双鼠标根据上述步骤(4)获得的邻边比例α和β的值，实时计算鼠标所在原像点M在所述映射图上的相应的四边形映射下的坐标M’(x’，y’)，M’即为双鼠标中的第二鼠标； (6 )变形校正，遍历所述原图和所述映射图上的坐标，完成变形校正。
2.根据权利要求I所述的一种基于四点变换的图像自适应校正方法，其特征在于，所述步骤(4)中，所述α和β的计算过程如下 (a)计算映射，原图中的任意四点(PtlP1P2P3)变换后，对应到映射图中四点(P。’ P/ P2’ P/)，根据这种映射规则，任意点坐标M (x,y)经过四点变换后，获得点Μ’(X，，y’)，设M相对于PtlP1的位置比例为α，相对于PtlP3的比例为β，其中，点Pq、Pi、P2、P3是所述步骤(2)中手动点选的任意四点，点1在PtlP1直线上的对应点设置为a，在P2P3上的对应点设置为比在PtlP3上的对应点设置为C，在P1P2上的对应点设置为d，则 a= P0- α · (Pt-P0) · b= P3- α · (P2-P3) , c= P0- P · (P3-Fo) · d= Prβ-(Pt-Pl) ι (b)方程建立，由向量和的方程联立，代入焦点M，可解得比例α、β的方程式Κι* a 2- K2* α - K3=O T1* β 2- T2* P，T3=O, 其中Kp K2、K3> !\、T2、T3均是常数系数； (C)系数计算，α的三个系数KpK2, K3的值计算如下K1=CP0. F-P1. Y.)*CP2. X-P3. x) + (P_. X-Po- :c)*(p2. y—3. τ)；K2二 CP2. x-P3. χ-Ρι. x+Po. x)*(P,\ V-P0. y)-(P2. y-P3. y—Pi. y+P0. F)*(P1' x-P0, x)- (P0. y-Pi. y)* (P3, J-P0. s)-(P0. x—P!, x) * (P3. y-Po- y)；K3二 (P3. S-P0. x)*Pt' y-(P3· V-P0. y>*Pt' xtP。· x寧p3· y-p3. x*P0, y； β的三个系数T1, T2, T3的值如下
3.根据权利要求I所述的一种基于四点变换的图像自适应校正方法，其特征在于，在所述步骤(5)中从点M到点Μ’(χ’，f )的映射过程如下
4.根据权利要求2所述的一种基于四点变换的图像自适应校正方法，其特征在于，在所述步骤(d)中，当把
5.根据权利要求4所述的一种基于四点变换的图像自适应校正方法，其特征在于对所述映射图进行如所述步骤① ⑥的外扩变换，得到新的外扩点Ν2’，进而得到新的映射四边形。
6.根据权利要求2所述的一种基于四点变换的图像自适应校正方法，其特征在于，在所述步骤(d)中，当把
7.根据权利要求6所述的一种基于四点变换的图像自适应校正方法，其特征在于对所述映射图进行如所述步骤A F的内缩变换，得到新的内缩点N/和N2’，进而得到新的映射 四边形。
全文摘要
本发明公开了一种易于实现及移植，操作简单，使用方便，校正精度高的基于四点变换的图像自适应校正方法。本发明图像校正方法通过获取双视图像，以其中一幅图作为原图，在原图像上分别获取四点并提取一个原像点，四点连接形成任意四边形，通过映射关系，在另一幅图像上获得相应的四点、原像点及任意的四边形，通过双鼠标对应并遍历图像，从而实现对图像的校正；在进行任意四边形的构建过程中，采用外扩二次法或内缩二点法保证在任意四边形外的区域不会出现盲点或盲区，实现自适应校正，使得图像校正的高效、精确。本发明可应用于图像校正领域。
文档编号G06T5/50GK102903092SQ20121032922
公开日2013年1月30日 申请日期2012年9月7日 优先权日2012年9月7日
发明者杨志强, 王珊珊 申请人:珠海一多监测科技有限公司