一种岩心图像拼接融合方法
【专利摘要】本发明属于数字图像处理【技术领域】，涉及一种岩心图像拼接融合方法，包括：在岩心托盘两边各设置一个与岩心轴向一致，用来测量岩心长度的标尺，图像拼接时先根据这两条标尺，寻找两条参考线；通过两条参考线进行标准宽度变换，对图像进行规整，使两条参考线规整为两条竖直而且距离固定为标准宽度的直线；通过预算拼接距离，进行模板匹配，再重新计算拼接距离，进行图像拼接；利用计算出的真实拼接距离找到两幅图像之间精确的重合区域，用两个图像的重合区域合成一幅重合区域，实现色差融合。本发明使图像拼接痕迹消除，使小图片完全融为一幅图片，提高图像质量，消除误差。
【专利说明】一种岩心图像拼接融合方法
所属【技术领域】
[0001]本发明属于数字图像处理【技术领域】，涉及一种图像拼接融合方法。
【背景技术】
[0002]在石油勘探中，用于石油和油气判断的岩心需要留下影像资料。当前岩心扫描设备在地质岩心的图像采集时候，由于岩心较长，相机只能拍到局部岩心图像，所以图像需要进行多次拼接，拼成一整张大图。但是由于扫描仪机器精密度有限，相机在运动过程中可能有震动，而且拍照时外部光照干扰；所以当前扫描仪软件中按相机行走距离直接进行拼接，拼接缝隙非常明显，有左右错位，上下错位，拼接缝隙两边的颜色差别很大等问题，如图2至4所示，主要存在的问题为:(I)由于两个图像拼接距离固定，因为相机在移动中有抖动，所以按固定距离拼接产生错位，使拼接图像有上下方向的偏差。(2)由于运动过程中相机也会有左右位移，所以直接拼接，会引起左右方向的偏差。(3)由于外界光线对扫描仪内部灯光产生干扰，所以引起拼接位置的颜色、亮度等都有变化，所以在拼接后图像拼接痕迹非常明显。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是克服现有技术的上述问题，提出一种适用于岩心图像拼接融合方法。本发明能够消除相机位移对拼接造成的影响，消除颜色亮度不同产生的影像，使图像拼接痕迹消除，使小图片完全融为一幅图片，提高图像质量，消除误差。本发明的技术方案如下:
[0004]一种岩心图像拼接融合方法，包括下列步骤:
[0005](I)在岩心托盘两边各设置一个与岩心轴向一致，用来测量岩心长度的标尺，图像拼接时先根据这两条标尺，寻找两条参考线；
[0006](2)通过两条参考线进行标准宽度变换，对图像进行规整，使两条参考线规整为两条竖直而且距离固定为标准宽度的直线；
[0007](3)通过预算拼接距离，进行模板匹配，再重新计算拼接距离，进行图像拼接:
[0008]将所有需要拼接图像都进行规整之后，根据相机的机械机械运动预算拼接距离，找到两幅图像的大致重合区域，从拼接的下一副图的左上角选出一小块敏感区域，在上一幅图像的大致的重合区域的边界附近进行图像匹配；用寻找出的最佳的匹配位置计算出真实的拼接距离，再利用此真实的拼接距离，将两幅图像拼接到一起；
[0009](4)利用计算出的真实拼接距离找到两幅图像之间精确的重合区域，用两个图像的重合区域合成一幅重合区域，实现色差融合。
[0010]作为优选实施方式，:先确定两条直线标尺的大致范围，由这两个大致范围确定敏感区域，对敏感区域先进行灰度处理和二值化处理；然后对二值化图像进行霍夫变换，寻找标尺的两条竖直的直线和标尺的横刻度直线，横纵直线的交点就是角点；把这些角点用最小二乘法拟合成出两条直线，这两条直线就是图像的参考线；[0011]根据两条参考线，计算出图像每一行和两个直线的交点坐标，对图像进行逐行处理将每一行的两个交点的纵坐标规整到一个标准值，即把图像的两条参考线变换成为两条竖直平行而且距离固定为标准宽度的两条直线，图像随之变换；
[0012]利用计算出的真实拼接距离找到两幅图像之间精确的重合区域，用两个图像的重合区域合成一幅重合区域，新的重合区域的每一点坐标中RGB的值由两个图像的重合区域的同一点坐标的RGB值合成，具体计算公式为:Vn= (Va* (N - j) /N) + (Vb*j/N)，其中Vn为合成图像坐标内的RGB值，Va为第一个拼接图像的精确重合区域这个坐标的RGB值，Vb是第二个图像的的拼接区域的RGB值，N为拼接区域的行数，j为这个坐标点在重合区域的行数；最后将重合区域图像替代以前的重合区域。
[0013]本发明提出的岩心图像拼接算法，消除了图像形变，使拼接后消除了图左右错位；并计算出上下的精确拼接距离，消除拼接的上下错位；最后通过RGB值的融合使拼接位置的色相和亮度融合。使图像完全拼接和融合成一幅图片，看不出一点拼接痕迹。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1岩心摆放位置与标尺关系图。
[0015]图2原拼接方法的左右错位。
[0016]图3原拼接方法的上下错位。
[0017]图4色相和亮度差异引起的拼接缝。
[0018]图5改进拼接方法后的拼接图像。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图和实施例对本发明进行说明。
[0020](I)从标尺找到参考线
[0021]参见图1，岩心托盘I两边各有一个1100厘米的直线标尺2来，用来测量岩心长度，所以拼接时可以先将这两条标尺的直线找出来。
[0022]本发明的算法实现基于OpenCV的开源图像处理库图像处理函数。为了找到参考线，先确定两条直线的大致范围，由这两个范围确定敏感区域，对敏感区域先进行灰度处理，然后进行二值化处理；然后对二值化图像进行霍夫变换，寻找标尺的两条竖直的直线和标尺的横刻度直线，横纵直线的交点就是角点(拐点)；把这些角点用最小二乘法拟合成出两条直线(直线用斜率和一个点坐标来表示)，这两条直线就是图像的参考线。通过这两条参考线对图像进行规整。
[0023](2)通过两条参考线进行标准宽度变换
[0024]由于相机在运动的过程可能发生颤动，所以在拍照的瞬间，相机不是垂直于物体平面；所以拍出来的图片会发生形变，从上一步中找到的参考线，并不是平行的。这样直接拼接，拼接位置会有错位，所以在拼接前先对图像进行规整，将整个图像进行变换，使两条直线规整两条竖直而且平行的直线。
[0025]由上一步求出的两条直线的斜率和一点坐标，可以计算出图像矩阵中每一行和两个直线的交点坐标；对图像进行逐行处理将每一行的两个交点的纵坐标规整到一个标准值，即把图像的两条参考线变换成为两条竖直平行而且距离固定为标准宽度的两条直线，图像随之变换。这样处理的话再进行拼接的话图像没有左右的错位，整个图像拼接的时候整个标尺会是竖直的直线，纠正每一副图像的形变。规整后的图片再进行拼接，就能消除拼接的左右错位。
[0026](3)通过预算拼接距离，进行模板匹配，重新计算拼接距离
[0027]将所有需要拼接图像都进行规整之后，对所有图像进行拼接。拼接的时两幅图片的拼接的距离非常关键，这个拼接距离决定了两幅图片的拼接重合区域。在本方法开发之前的软件中这个距离就是由相机运动距离换算到图像中的距离，但是由于机械运动并不是非常准确和精密而且相机会发生抖动，而这个拼接距离值是固定的，所以在拼接稍微有上下的错位。
[0028]因为每次机械运动带动相机运动，拍摄的两幅图片之间的重合区域的重合距离能够由机械运动距离换算得出。本方法首先根据相机的机械机械运动预算拼接距离，找到两幅图像的大致重合区域，从拼接下一副图的左上角选出一小块敏感区域，在上一幅图像的大致的重合区域的边界附近进行图像匹配；用寻找出的最佳的匹配位置计算出真实的拼接距离，用这个拼接距离，将两幅图片拼接到一起。这里就消除了图像拼接的上下错位。
[0029](4)色差融合
[0030]通过上几步的处理，已经能消除图像拼接中左右和上下的拼接错位，但是还有一个问题就是，因为光照的不均匀，图像的上下之间有一定色差，所以拼接后拼接缝中色差会比较明显。
[0031]本方法的处理过程是，用重新计算出的拼接距离找到现在的精确的重合区域，用两个重合区域合成一幅重合区域。新的重合区域的每一点坐标中RGB的值由两个区域的同一点坐标的RGB值合成，合成的重合区域图像随着行数的增加第二幅图的RGB值所占权重越来越大，第一幅图的RGB值所占权重越来越小。其具体计算公式为:Vn=(Va*(N-j)/N) + (Vb*j/N);其中Vn为合成图像坐标内的RGB值，Va为第一个拼接图像的精确重合区域这个坐标的RGB值，Vb是第二个图像的的拼接区域的RGB值，N为拼接区域的行数，j为这个坐标点在重合区域的行数，即重合区域的第j行。
[0032]这样融合后重合区域色差就消除了，最后将这个重合区域图像替代以前的重合区域。
[0033]经过以上四步处理完成了图像的拼接，效果如图5所示。由于本方法标尺的直线对图像规整起了关键性的左右，所以两个标尺一定要显露出来，并且比较明显，不能被其他物体遮住，而且标尺托盘的摆放一定在相机视野的中间，保值两边的标尺都能进入图像视野。而且光照最好左右均匀，使两个标尺反光的程度一样，这样的话可以增加拼接方法的稳定性。
【权利要求】
1.一种岩心图像拼接融合方法，包括下列步骤: (1)在岩心托盘两边各设置一个与岩心轴向一致，用来测量岩心长度的标尺，图像拼接时先根据这两条标尺，寻找两条参考线； (2)通过两条参考线进行标准宽度变换，对图像进行规整，使两条参考线规整为两条竖直而且距离固定为标准宽度的直线； (3 )通过预算拼接距离，进行模板匹配，再重新计算拼接距离，进行图像拼接:将所有需要拼接图像都进行规整之后，根据相机的机械机械运动预算拼接距离，找到两幅图像的大致重合区域，从拼接的下一副图的左上角选出一小块敏感区域，在上一幅图像的大致的重合区域的边界附近进行图像匹配；用寻找出的最佳的匹配位置计算出真实的拼接距离，再利用此真实的拼接距离，将两幅图像拼接到一起； (4)利用计算出的真实拼接距离找到两幅图像之间精确的重合区域，用两个图像的重合区域合成一幅重合区域，实现色差融合。
2.根据权利要求1所述的岩心图像拼接融合方法，其特征在于，步骤(I)中:先确定两条直线标尺的大致范围，由这两个大致范围确定敏感区域，对敏感区域先进行灰度处理和二值化处理；然后对二值化图像进行霍夫变换，寻找标尺的两条竖直的直线和标尺的横刻度直线，横纵直线的交点就是角点；把这些角点用最小二乘法拟合成出两条直线，这两条直线就是图像的参考线。
3.根据权利要求1所述的岩心图像拼接融合方法，其特征在于，步骤(2)中:根据两条参考线，计算出图像每一行和两个直线的交点坐标，对图像进行逐行处理将每一行的两个交点的纵坐标规整到一个标准值，即把图像的两条参考线变换成为两条竖直平行而且距离固定为标准宽度的两条直线，图像随之变换
4.根据权利要求1所述的岩心图像拼接融合方法，其特征在于，步骤(4)中，利用计算出的真实拼接距离找到两幅图像之间精确的重合区域，用两个图像的重合区域合成一幅重合区域，新的重合区域的每一点坐标中RGB的值由两个图像的重合区域的同一点坐标的RGB值合成，具体计算公式为:Vn=(Va*(N- j)/N) + (Vb*j/N)，其中Vn为合成图像坐标内的RGB值，Va为第一个拼接图像的精确重合区域这个坐标的RGB值，Vb是第二个图像的的拼接区域的RGB值，N为拼接区域的行数，j为这个坐标点在重合区域的行数；最后将重合区域图像替代以前的重合区域。
【文档编号】G06T5/50GK103530861SQ201310500093
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年10月22日 优先权日:2013年10月22日
【发明者】李华伟, 余天洪, 任海燕, 段智魁, 卜学哲, 张齐榕 申请人:天津普达软件技术有限公司