一种基于双目像机的全景图像拼接方法与流程

技术特征：

1.一种基于双目像机的全景图像拼接方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将双目像机置于空间内某一视点处，两镜头视角均为180°～220°的超广角镜头，分别负责空间内全景图像的前后视角拍摄，完成一次拍摄同时获取两张鱼眼图像；

S2、对采集的两幅鱼眼图像进行畸变校正；

S3、将畸变校正后的两幅不同视角的鱼眼图像投影到同一球面坐标系下，采用球面正投影的方法，使鱼眼图像能够覆盖整个视点空间；

S4、基于SIFT特征点检测法提取两投影图像重叠区域内的特征点，利用K-D树的搜集策略查找特征点的最邻近欧氏距离进行特征点匹配，并用RANSAC算法对特征点去噪和消除误匹配点，完成图像拼接。

2.根据权利要求1所述的基于双目像机的全景图像拼接方法，其特征在于，还包括S5，采用线性融合的方法，通过对图像重叠区域进行加权处理，将重叠区域中的像素与两幅图像的位置关系作为权重信息，对拼接后的图像进行融合，避免图像过渡区域出现颜色和场景变化生硬的现象，从而达到自然过渡的效果。

3.根据权利要求1或2所述的基于双目像机的全景图像拼接方法，其特征在于，S2中将经纬度校正方法中球面上经纬度看作水平经度和垂直经度，采用逆向映射的方法，由平面二维目标图像出发，反向计算鱼眼图像上对应点，利用等距成像模型和球面投影建立鱼眼图像与校正图像之间的对应关系，然后通过双线性插值算法计算相应像素值，从而实现畸变校正。

4.根据权利要求1或2所述的基于双目像机的全景图像拼接方法，其特征在于，S2包括以下步骤：

S21根据鱼眼镜头球面模型成像几何性质，对真实空间内的直线在鱼眼图像上对应的畸变弧线进行采样，然后根据采样点拟合椭圆方程，并求得拟合椭圆 的中心位置(x₀,y₀)及长轴半径R，从而确定光学中心与球面半径；

S22以2R作为校正后图像的行和列数目，通过逆向映射方法，设校正后图像为目标图像，目标图像中一点P_a的坐标为(i,j)，P_b(α,β)为P_a(i,j)在半球面双经度俯视图中对应的逆向映射点，点P_c(x,y,z)为P_b(α,β)在xoy平面的投影点，P_d为目标图像中点P_a在鱼眼图像中对应的点，P_d在鱼眼图像坐标系中所对应的坐标为(u,v)，其中点P_b在xoz平面和yoz平面上的投影点分别为p1、p2，op1与x轴正向夹角和op2与y轴正向夹角分别为θ，P_b在球面上的双经度坐标为(α,β)，则存在关系式：

联立(3)式和(4)式得到球面三维坐标系下的点与校正后图像坐标系下对应点的转化关系如(5)式所示：

再根据鱼眼镜头的等距投影模型，得到鱼眼图像与球面点之间的映射关系为：

通过式(5)和(6)反向查询，找出校正后图像上各坐标点与鱼眼图像中对应点 之间的像素灰度一一对应关系，然后对鱼眼图像上对应点进行双线性插值得到畸变校正图像上相应点的灰度值，最终完成双经度图像畸变校正。

5.根据权利要求4所述的基于双目像机的全景图像拼接方法，其特征在于，S21的方法为：

a.在鱼眼图像中畸变弧线上等间隔采样，然后随机选取10个采样点，并记录采样点对应的行列坐标；

b.采用最小二乘法确定椭圆系数，根据椭圆参数方程得到椭圆中心和长轴半径值；

C.在鱼眼图像中畸变弧线上采用a步骤相同的方法进行两次以上的重复采样，并利用b步骤中的方法获得相应的椭圆中心和长轴半径值；

d.求取多次重复采样后获得的多个椭圆中心和长轴半径值的平均值，将椭圆中心和长轴半径的平均值作为拟合椭圆的中心(x₀,y₀)和长轴半径R。

6.根据权利要求5所述的基于双目像机的全景图像拼接方法，其特征在于，S21的步骤b中椭圆中心和长轴半径值的计算方法是：

假设椭圆参数方程为Ax²+2Bxy+Cy²+Dx+Ey+F＝0其中A、B、C、D、E、F均为椭圆方程参数，A、C均为正数，且B²＜AC，根据采样点的行列坐标代入利用最小二乘法确定椭圆方程参数，再代入下列公式求得椭圆中心和长轴半径：

7.根据权利要求2所述的基于双目像机的全景图像拼接方法，其特征在于，S5的方法为：

如果经S4拼接之后的两图I₁和I₂之间存在重叠区域，则以重叠区域的中线为准，在重叠区域内任取一点A，若点A处在重叠区域的中线上，则图像I₁和I₂在点A的像素灰度权重值中取值均为0.5；当A点位于重叠区域最左侧边界线上时，图像I₁在A点的权重值取1，图像I₂在A点的权重值取0；同理，当A点位于重叠区域最右侧边界线上时，图像I₁在A点的权重值取0，图像I₂在A点的权重值取1；由此可知，线性融合方法按照线性等分原则对重叠区域求取像素灰度值，即越靠近左边的图像，则左图权重越大，同时右图权重下降，具体表达式如下：

其中x，y表示A点的像素坐标位置，xl为重叠区域的像素坐标起点，xr为重叠区域的像素坐标终点，A(x,y)为A点的灰度像素值，I₁(x,y)和I₂(x,y)分别为图像I₁和I₂在点(x,y)位置处的灰度值。