基于特征二维图象拼接法中特征参数高精度求解研究.pdfVIP

基于特征的二维图象拼接法 中特征参数的高精度求解研究 牛小兵赵美蓉温莉 张萍林玉池 (天棒大学精密捌试技术及仪嚣禹塞重点宴验室 天聿300072) 一一：车文在分析基于特征的二维田冬拼接基础上，针对一点一线法中特征点和特征 直线的●赣求取方法进行了对比实验，从而选择了合适的参数求取方{击，为实现高精度的圈 ●拼接舅量提供了有利条件。实验说明：弦蕾面扫描法圆心定位重复性优于O．∞象素，直 线■角的舅量值选到0．001。。 关■■：二隼圈象拼接一点一线法特征参数 1前言 无论是二维图象还是三维图象测量，都具有非接触、自扫描、商精度的优点，已在工韭中得到 广泛应用。但在保证商精度的条件下，要实现大范围、多参散的几何量测量，采用图象拼接技术不 失为一个好方法。 对于二维匣象拼接，就是利用已获得的多幅被测镑图象，提取图象之间的公共特征，并通过公 共特征将多幅图象数据统一到同一坐标系下，从而挖掘出数据中更丰富的深层次信息。公共特征 信息的获取方法有基于区域、基于特征和基于辨别水平三种。基于区域的处理主要是通过大量的 相关运算，而基于特征的拼接处理是通过计算能够反映旋转、平移、缩放不变性的不变量参数，基 于辨别水平的信息获取多应用于目标的识别。 基于特征的拼接关健是找到反映旋转、平移、缩放不变性的不变量，并且可以容易地确定出相 关参数值。由于圈具有旋转不变性，所以当图象有轻微的旋转时．它的参数求取方法对圆心的定 位影响不大；直线作为最简单的线条形式．具有参数简单、拟合速度快的特点，能够较好地反映出 角度的变化，点与线之间的距离可以间接的反映出图象的缩放关系。正因为圈和直线各自舶优 点，所以，一点一线法成功地解决了缩放、平移和旋转问题。 2二维图象拼接原理 如图1所示，图象(a)、(b)分别是同一个CCD摄像机，通过移动被测物，采集的被测物不同部 分图象，图象(c)表示拼接后的图象。图象中的一点和一线是为了实现快速识剐、精确求参的目的 而人为设置的。采用一点一线法可以避免其它方法(如一条线法)在确定平移量、旋转角度以及相 对放大因子时的不稳定性。 图中点^和∥对应同一点，f，和f，对应同一直线。对图l(a)建立如图所示的坐标系XOY， r，可提取特征圈的圈心F(吼’，扎’)和直线方程f2：Y7=k：*’+k。在实验中调整CCD及照明系 统，使各CCD光轴与被测物所在平面垂直，且CCD视场光强分布均匀。 一110一 一—————西虿疆医甄醴『下．：_————_ 柳柏O 蛳 (c)拼基后的■● (1) image2=1w彬2，，p*SHIFTl*ROT*SItlFT2 系原点的平移矩阵，ROT表示绕坐标原点旋转目的旋转矩阵，旋转角度日由两直线之间的夹角来 降㈦扑：秘引*[i；=汁川：孙 r口(#，，)1 {6(*，y)l|-l (3) l l J 【 l j 由式(3)可知：点A、∥和直线斜率I。k对拼接有着直接的关系，它们的精确求解对于确定 三个特征参数：相对放大因子口、旋转角度0和平移量有着直接的关票。决定着拼接效果的好坏。 3特征标志物参数求取方法及对比实验 采甩一点一蠛法进行拼接时。特征标志物主要参数包括：圈心、直线倾角和截矩。 3．1 ml心的囊取方法： 在文献中宥多种求II心的算法。主要分为：二值化求质心甚，灰度加权法，灰度匹配祛，拟合法 及灰度譬■法。二疽化求质心法先将图象二值化，再求圆心，在二值化的过程中，不可燕免地要带 人由予囊不同一懂面引起的误差，增加统计点数可以减少这种误差；灰度加权法充分考虑刭不同