專利名稱：拍攝寬度測量輔助條、大視角圖像拍攝方法、對相鄰兩個圖像局部的拼接方法和拼接裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及拍攝寬度測量輔助條、大視角圖像拍攝方法、對大視角圖像拍攝方法
所拍攝的相鄰兩個圖像局部的拼接方法和實現該拼接方法的功能模塊構架。
背景技術：
隨著科技發展，圖像拼接技術在生活各領域的應用越來越廣泛。因為通過圖像拼接技術，能夠有效得將多幅小視角圖像拼接成一幅大視角圖像，且能夠提高分辨率。現有大視角圖像拍攝方法，采用多個攝像頭并排地分別拍攝完整圖像的各個局部，相鄰兩個攝像頭分別拍攝的相鄰兩個圖像局部含有重疊區，需要判斷出重疊區，然后將各攝像頭所拍攝的圖像局部拼接成一幅圖像。采用多個攝像頭并排拍攝解決了直接用廣角鏡頭拍攝所產生的圖像邊緣扭曲變形、低分辨率等問題。現有圖像拼接技術，主要有一，輪廓識別，即先通過邊緣識別，找到圖像輪廓，然后進行拼接。輪廓的圖像匹配通常采用LoG算子，但圖像噪聲會對LoG算子的檢查效果產生很大的影響，所以在對圖像進行LoG算子計算之前，往往還需要單獨的中值濾波器去除噪聲以及用直方圖均衡增強對比度等；二，基于塊的匹配，即取第一幅圖像處于重疊部分的一塊作為模板，在第二幅圖像中搜索具有相同(或相似)值的塊，從而確定重疊范圍。這種算法精度高，但是計算量過大；三，比值匹配，即在第一幅圖像的重疊區域中部分相鄰的兩列上取出部分像素，用它們的比值作為模板，在另一幅圖像中搜索最佳匹配。該算法計算較上一種算法有所減少，但仍較大，并且在計算比值時需要大量的除法，精度也有所降低，所以該算法在時間，精度上并不理想；四，基于網格的快速匹配，即在基于塊的匹配基礎上，為減少運算量，在搜索過程中，首先進行粗略匹配，每次在水平方向或垂直方向移動一個步長，計算對應像素點RGB值。差的平方和，記錄最小值的網格位置。其次，以此位置為中心進行精確匹配。每次步長減半，搜索當前最小值，循環這個過程，直到步長為O，最后確定出最佳匹配位置。該算法雖然在運算速度上較前兩種方法有所改善，但是在粗糙匹配的最佳網絡，很難達到精確匹配。因此這種算法的精度不高。
多個攝像頭并排地分別拍攝完整圖像的各個局部后，為了進行拼接，需要確定重疊區。上述四種圖像拼接技術，均為通過提取圖像中的共同特征，并通過共同特征判斷出重疊區，將多個圖像數據統一到同一坐標下，實現圖像拼接。但這些算法都不適用于實現拍攝圖像本身具有很少圖像特征的拼接情況。因為按照上述方法進行拼接，沒辦法判斷出重疊
區。例如通過多個攝像頭拍攝觸摸屏幕，然后將各攝像頭所拍攝的圖像拼接成一幅圖像，進行分析判斷，確定觸摸點坐標。此時，因為各拍攝圖像本身就具有很少圖像特征，拍攝圖像大部分的區域灰度值都是相近的，所以難以通過上述四種圖像拼接技術實現圖像拼接。

發明內容
本發明旨在解決根據圖像特征判斷相鄰兩個圖像局部的重疊區所作運算的運算量和精確度無法兼顧的問題。本發明另需解決圖像局部的圖像特征太少，根據圖像特征不足以判斷出相鄰兩個圖像局部的重疊區，從而無法進行拼接的問題。 為此先給出拍攝寬度測量輔助條，其特征是，其上有多段色塊，所述多段色塊長度相等，各兩相鄰所述色塊的間距相等。 給出了上述拍攝寬度測量輔助條，就可以實施如下的大視角圖像拍攝方法采用多個攝像頭并排地分別拍攝完整圖像的各個局部，相鄰兩個攝像頭分別拍攝的相鄰兩個圖像局部含有重疊區，其特征是，在所述攝像頭的拍攝范圍內，與各個圖像局部排列方向平行地放置所述拍攝寬度測量輔助條。 上述大視角圖像拍攝方法由于把圖像局部和拍攝寬度測量輔助條一同拍攝，而拍攝寬度測量輔助條中色塊的長度和各兩相鄰所述色塊的間距已知，故可以利用被一同拍攝的拍攝寬度測量輔助條得到用于計算重疊區寬度的參數。因此給出對上述大視角圖像拍攝方法所拍攝的相鄰兩個圖像局部的拼接方法，其特征是，計算重疊區的寬度，根據重疊區的寬度拼接此相鄰兩個圖像局部，其中在計算重疊區的寬度時，利用下述受重疊區影響的參數 兩個待拼接圖像局部的重疊區對應含有的色塊數目K， 從其中一個圖像局部的重疊區所在端的邊緣處起到作為終點的所對應攝像頭的拍攝范圍內的第kl段色塊之間的距離Ll ;從另一個圖像局部的重疊區所在端的邊緣處起到作為終點的對應攝像頭的拍攝范圍內的第k2段色塊之間的距離L2——kl、k2分別為不大于其所在圖像局部內含有的色塊數目的正整數。 上述大視角圖像拍攝方法由于把圖像局部和拍攝寬度測量輔助條一同拍攝，故可以利用拍攝寬度測量輔助條得出相關參數并據此計算重疊區的寬度。計算出了重疊區的寬度，就可以確定重疊區，進行圖像拼接。 上述拼接方法可以通過建立功能模塊構架，由計算機程序指令控制計算機系統來完成。 因為利用本發明無需對圖像特征進行計算即可確定出重疊區，所以本發明給出的拍攝寬度測量輔助條和大視角圖像拍攝方法也適用于根據圖像特征不足以判斷出相鄰兩個圖像局部的重疊區的情況，解決其之前無法拼接的問題。


圖1是本發明第一種實施方式的示意圖。
圖2是本發明第二種實施方式的示意圖。
圖3是本發明第三種實施方式的示意圖。
圖4是本發明第四種實施方式的示意圖。
具體實施例方式
拍攝寬度測量輔助條上有9段色±央，9段色塊長度均為hl，各兩相鄰色塊的間距均為h2，見圖1、2、3。另一拍攝寬度測量輔助條上有10段色塊，10段色塊長度均為hl，各兩相鄰色塊的間距均為h2，見圖4。拍攝大視角圖像時，采用多個攝像頭并排地分別拍攝完整圖像的各個局部，相鄰兩個攝像頭分別拍攝的相鄰兩個圖像局部含有重疊區，在所述攝像頭的拍攝范圍內，與各個圖像局部排列方向平行地放置上述拍攝寬度測量輔助條。下文將以兩個相鄰的攝像頭為例。 如圖l，本例中經目測可確定重疊區對應含有的色塊數目K = l，但目測不能確定 重疊區的寬度。重疊區對應含有的色塊數目K也可以通過測量所述相鄰兩個圖像局部分別 對應含有的色塊數目來確定，本例中，攝像頭甲拍攝的圖像局圖甲對應含有5個色塊，攝像 頭乙拍攝的圖像局圖乙也對應含有5個色塊，而拍攝寬度測量輔助條有9段色塊是已知的， 根據數學原理可計算重疊區對應含有的色塊數目K = 5+5-9 = 1。 為了拼接各個攝像頭所拍攝的圖像局部，先確定重疊區的寬度。在計算重疊區的 寬度時，利用下述受重疊區影響的參數 兩個待拼接圖像局部的重疊區對應含有的色塊數目K， 從其中一個圖像局部的重疊區所在端的邊緣處起到作為終點的所對應攝像頭的 拍攝范圍內的第kl段色塊之間的距離LI ;從另一個圖像局部的重疊區所在端的邊緣處起 到作為終點的對應攝像頭的拍攝范圍內的第k2段色塊之間的距離L2——kl、k2分別為不 大于其所在圖像局部內含有的色塊數目的正整數。 本例計算重疊區的寬度的原理如圖l，色塊數目K = 1。從圖像局部甲的右端邊緣 (即圖像局部甲的重疊區所在端的邊緣)處起向左(仍在攝像頭甲的拍攝范圍內)計至第 l(即取kl = 1)段色塊，取該色塊的左邊緣(色塊的左邊緣靠近圖像局部甲的左端邊緣) 為終點，以經過的距離作為距離L1 ;從圖像局部乙的左端邊緣(即圖像局部乙的重疊區所 在端的邊緣)處起向右(仍在攝像頭乙的拍攝范圍內)計至第l(即取k2 = 1)段色塊，取 該色塊的右邊緣(色塊的右邊緣靠近圖像局部乙的右端邊緣)為終點，以經過的距離作為 距離L2。根據數學原理，重疊區寬度L = Ll+L2-(kl+k2-K) Xhl-(kl+k2-K-l) Xh2，將K = l，kl = I，k2 = 1代入可得圖1中L = Ll+L2-hl。當色塊數目K > 1時，公式L = L1+L2-(kl+k2-K) Xhl-(kl+k2-K-l) Xh2，也是適用的。 如果圖1中圖像局部甲的右端邊緣變為落在其中一段色塊的中間，如圖2，則在確 定(1)圖像局部甲對應含有的色塊數目、(2)重疊區對應含有的色塊數目K和(3)計量距離 Ll、 L2時經過的色塊數目時，該色塊仍算在內。圖2中，圖像局部甲對應含有5段色塊，圖 像局部乙也對應含有5段色塊，色塊數目1( = 5+5-9= 1。在計算重疊區的寬度時，仍從圖 像局部甲的右端邊緣(即圖像局部甲的重疊區所在端的邊緣)處起向左(仍在攝像頭甲的 拍攝范圍內)計至第l(即取kl = 1)段色塊，取該色塊的左邊緣(色塊的左邊緣靠近圖像 局部甲的左端邊緣)為終點，以經過的距離作為距離L1 ;從圖像局部乙的左端邊緣(即圖 像局部乙的重疊區所在端的邊緣)處起向右(仍在攝像頭乙的拍攝范圍內)計至第l(即 取k2 = 1)段色塊，取該色塊的右邊緣(色塊的右邊緣靠近圖像局部乙的右端邊緣)為終 點，以經過的距離作為距離L2。圖2中，重疊區寬度L = Ll+L2-(kl+k2-K) Xhl_(kl+k2_K-1) Xh2 = Ll+L2-hl。 如果圖1中圖像局部甲的右端邊緣變為落在其中一段色塊的中間，且圖像局部乙 的左端邊緣也變為落在其中一段色塊的中間，如圖3，則在確定(1)圖像局部甲對應含有的 色塊數目、(2)重疊區對應含有的色塊數目K和(3)計量距離L1、L2時經過的色塊數目時， 被圖像局部的上述邊緣落在中間的色塊仍算在內。圖3中，圖像局部甲對應含有5段色塊， 圖像局部乙對應含有6段色塊，色塊數目K = 5+6-9 = 2。在計算重疊區的寬度時，從圖像 局部甲的右端邊緣(即圖像局部甲的重疊區所在端的邊緣)處起向左(仍在攝像頭甲的拍攝范圍內)計至第2(即取kl = 2)段色塊，取該色塊的左邊緣(色塊的左邊緣靠近圖像局 部甲的左端邊緣)為終點，以經過的距離作為距離L1 ;從圖像局部乙的左端邊緣(即圖像 局部乙的重疊區所在端的邊緣)處起向右(仍在攝像頭乙的拍攝范圍內)計至第2(即取 k2 = 2)段色塊，取該色塊的右邊緣(色塊的右邊緣靠近圖像局部乙的右端邊緣)為終點， 以經過的距離作為距離L2。圖3中，重疊區寬度L = Ll+L2-(kl+k2-K) Xhl-(kl+k2-K-l) Xh2 = Ll+L2-2hl-h2。 圖1、2和3中，重疊區對應含有的色塊數目K > 0，取距離Ll和L2時，例如以局 部圖像甲的右端邊緣即其重疊區邊緣起算，第kl個色塊的左邊緣在圖l、2、3中被選取作為 終點。如果第kl個色塊的右邊緣也位于圖像局部甲內(例如圖1、3)，也可以改為選第kl 個色塊的右邊緣作終點，則在計算重疊區寬度時，需要再加上一個hl項。對第k2個色塊亦 然。 另一拍攝寬度測量輔助條上有10段色塊，10段色塊長度均為hl ，各兩相鄰色塊的 間距均為h2，見圖4。本例中經目測可確定重疊區對應含有的色塊數目K = 0。重疊區對應 含有的色塊數目K也可以通過測量所述相鄰兩個圖像局部分別對應含有的色塊數目來確 定，本例中，攝像頭甲拍攝的圖像局圖甲對應含有5個色塊，攝像頭乙拍攝的圖像局圖乙也 對應含有5個色塊，而拍攝寬度測量輔助條有IO段色塊是已知的，根據數學原理可計算重 疊區對應含有的色塊數目K = 5+5-10 = 0。 為了拼接各個攝像頭所拍攝的圖像局部，先確定重疊區的寬度。在計算重疊區的 寬度時，利用下述受重疊區影響的參數 兩個待拼接圖像局部的重疊區對應含有的色塊數目K， 從其中一個圖像局部的重疊區所在端的邊緣處起到作為終點的所對應攝像頭的 拍攝范圍內的第kl段色塊之間的距離Ll ;從另一個圖像局部的重疊區所在端的邊緣處起 到作為終點的對應攝像頭的拍攝范圍內的第k2段色塊之間的距離L2——kl、k2分別為不 大于其所在圖像局部內對應含有的色塊數目的正整數。 本例計算重疊區的寬度的原理如圖4，色塊數目K = 0。從圖像局部甲的右端邊 緣(即圖像局部甲的重疊區所在端的邊緣)處起向左(仍在攝像頭甲的拍攝范圍內)計至 第l(即取kl = 1)段色塊，取該色塊的左邊緣為終點，如上方左放大圖所示，以經過的距離 作為距離L1 ;從圖像局部乙的左端邊緣(即圖像局部乙的重疊區所在端的邊緣)處起向右 (仍在攝像頭乙的拍攝范圍內)計至第l(即取k2二 1)段色塊，取該色塊的右邊緣為終點， 以經過的距離作為距離L2。根據數學原理，重疊區寬度L = Ll+L2-(kl+k2-K) Xhl-(kl+k2 -K-l) Xh2，將K = 0， kl = 1， k2 = 1代入可得本例中L = Ll+L2-2hl-h2。
圖4中，也可以改為選第kl個色塊的右邊緣作終點，如上方右放大圖所示，則在計 算重疊區寬度時，需要再加上一個hl項。對第k2個色塊亦然。 如果通過計算機程序指令建立的功能模塊用于識別所拍攝的色塊，可以先掃描找 到含色塊顏色像素的點，記錄這些點所在的行(行的方向與與各個圖像局部排列方向相 同)，后續的識別色塊操作就可以只在這些行進行掃描，有利于提高處理速度。識別色塊時， 可以統計所掃描行中色塊顏色像素點連續出現數目，如果色塊顏色像素點連續出現數目超 過一個閾值時，該整個連續的色塊顏色像素點區域就記為一段色塊。 確定了相鄰兩個圖像局部重疊區的寬度，就可以根據重疊區的寬度拼接此相鄰兩個圖像局部。 本文給出的對大視角圖像拍攝方法所拍攝的相鄰兩個圖像局部的拼接方法，其中 的全部或部分步驟可以通過建立功能模塊構架，由計算機程序指令控制計算機系統來完 成。這些計算機程序指令存儲在計算機可讀存儲介質中。
權利要求
拍攝寬度測量輔助條，其特征是，其上有多段色塊，所述多段色塊長度相等，各兩相鄰所述色塊的間距相等。
2. 大視角圖像拍攝方法，采用多個攝像頭并排地分別拍攝完整圖像的各個局部，相鄰兩個攝像頭分別拍攝的相鄰兩個圖像局部含有重疊區，其特征是，在所述攝像頭的拍攝范圍內，與各個圖像局部排列方向平行地放置權利要求1的拍攝寬度測量輔助條。
3. 對權利要求2的大視角圖像拍攝方法所拍攝的相鄰兩個圖像局部的拼接方法，其特征是，計算重疊區的寬度，根據重疊區的寬度拼接此相鄰兩個圖像局部，其中在計算重疊區的寬度時，利用下述受重疊區影響的參數兩個待拼接圖像局部的重疊區對應含有的色塊數目K，從其中一個圖像局部的重疊區所在端的邊緣處起到作為終點的所對應攝像頭的拍攝范圍內的第kl段色塊之間的距離Ll ;從另一個圖像局部的重疊區所在端的邊緣處起到作為終點的對應攝像頭的拍攝范圍內的第k2段色塊之間的距離L2——kl、k2分別為不大于其所在圖像局部內對應含有的色塊數目的正整數。
4. 根據權利要求3所述的拼接方法，色塊數目K經目測確定。
5. 根據權利要求3所述的拼接方法，測量所述相鄰兩個圖像局部分別對應含有的色塊數目，利用該測量結果確定重疊區對應含有的色塊數目K。
6. 對權利要求2的大視角圖像拍攝方法所拍攝的相鄰兩個圖像局部進行拼接的拼接裝置，其特征是，具有用于計算重疊區的寬度的裝置，還具有用于根據重疊區的寬度拼接此相鄰兩個圖像局部的裝置，其中計算重疊區的寬度的裝置接受如下參數的輸入兩個待拼接圖像局部的重疊區對應含有的色塊數目K，從其中一個圖像局部的重疊區所在端的邊緣處起到作為終點的所對應攝像頭的拍攝范圍內的第kl段色塊之間的距離Ll ;從另一個圖像局部的重疊區所在端的邊緣處起到作為終點的對應攝像頭的拍攝范圍內的第k2段色塊之間的距離L2——kl、k2分別為不大于其所在圖像局部內對應含有的色塊數目的正整數。
7. 根據權利要求6所述的拼接裝置，具有用于測量所述相鄰兩個圖像局部分別對應含有的色塊數目的裝置，還具有利用該測量結果確定重疊區對應含有的色塊數目K的裝置。
全文摘要
本發明旨在解決根據圖像特征判斷相鄰兩個圖像局部的重疊區所作運算的運算量和精確度無法兼顧的問題。本發明另需解決圖像局部的圖像特征太少，根據圖像特征不足以判斷出相鄰兩個圖像局部的重疊區，從而無法進行拼接的問題。本發明涉及拍攝寬度測量輔助條、大視角圖像拍攝方法、對大視角圖像拍攝方法所拍攝的相鄰兩個圖像局部的拼接方法和裝置。其中的拍攝寬度測量輔助條，具有多段色塊，多段色塊長度相等，各兩相鄰所述色塊的間距相等。
文檔編號G03B37/00GK101762967SQ200910193509
公開日2010年6月30日 申請日期2009年10月30日 優先權日2009年10月30日
發明者方武平, 鐘杰婷 申請人:廣東威創視訊科技股份有限公司