一種利用超分辨率重建技術提高拼接圖像分辨率的方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于圖像處理技術領域，涉及一種利用超分辨率重建技術來提高拼接圖像 分辨率的方法。
【背景技術】
[0002] 圖像拼接最早來源于人類的攝影知識，由于使用普通數碼相機獲取寬視野的場景 圖像時，受相機分辨率的限制，拍攝的場景越大，得到的圖像分辨率就越低。而獲取全景圖 的專門硬件設備，例如全景相機、魚眼鏡頭以及線性推掃相機等不僅價格昂貴，而且失真也 比較嚴重，存在部分圖像的畸變。為了在不降低圖像分辨率的條件下獲取超寬視角甚至360 度的全景圖，利用計算機進行圖像拼接被提出并逐漸研究發展起來。
[0003] 圖像拼接技術可以將一系列有部分重疊邊界的小視角圖像，根據不同圖像的特征 運用不同的處理算法進行匹配對準，從而拼接成一幅寬視角圖像。然而，圖像拼接技術雖然 擴大了視場并獲得了具有穩定分辨率的圖像，但其分辨率仍具有很大的提升空間。

【發明內容】

[0004] 本發明的目的提供一種利用超分辨率重建技術來提高拼接圖像分辨率的方法，在 圖像拼接的基礎上運用圖像超分辨率重建技術得到寬視場、高分辨率的圖像場景圖。
[0005] 本發明的目的是通過以下技術方案實現的：
[0006] -種利用超分辨率重建技術來提高拼接圖像分辨率的方法，包括以下步驟：
[0007] 步驟一：獲取具有部分重疊邊界的兩幀圖像AU Bl以及分別與其具有微小位移關 系的序列圖像A2-A4、B2-B4。
[0008] 本發明針對目標場景，首先利用攝像系統獲取一部分場景的信息得到圖像A1，此 時將攝像系統分別在水平方向移動微小位移（亞像素級到幾十個像素）得到序列圖像A2， 在垂直方向移動微小位移得到序列圖像A3,在水平和垂直方向均移動微小位移得到序列圖 像A4 ;然后運用同樣的方法，得到目標場景的另一部分圖像Bl以及與其具有微小位移的序 列圖像82-84。這樣，就完成了具有部分重疊邊界圖像41、81以及序列圖像六244、82-84 的采集工作。
[0009] 步驟二：將A1-A4與B1-B4分別進行超分辨重建，得到高分辨率圖像A、B。
[0010] 以圖像A的重建過程為例，該圖像超分辨率重建的主要步驟如下：
[0011] (1)以第一幅圖像Al為基準，利用圖像中易于實現高精度提取的特征點，計算出 序列圖像A2、A3、A4與Al間的準確位移關系；
[0012] (2)若圖像序列間的微位移量均小于一個像素即具有亞像素錯位，那么直接利用 該圖像序列A1-A4進行超分辨率重建，即直接執行步驟（4);否則執行步驟（3);
[0013] (3)若圖像序列間的微位移量超過一個像素，則需要對序列圖像間整像素大小的 位移量進行圖像平移，從而獲得具有亞像素微位移的圖像序列，進而執行步驟（4);
[0014] (4)利用圖像序列A1-A4進行超分辨率重建得到高分辨率圖像A。重建算法具體 如下：
[0015] 以圖像A1左上角的頂點為原點，沿圖像坐標系方向建立坐標系，那么A2、A3、A4三 幅圖像左上角的頂點坐標分別為（Δχ，0)、（0，Ay)、（Δχ，Ay)，其中Δχ和Ay分別為圖 像序列間橫向和縱向的亞像素微位移大小。重建算法公式如（1)所示：
[0016]
[0017] 其中，i，j為自然數，a = Ax/A、b = Ay/λ，λ為原始圖像的像素大小。
[0018] 由此，完成高分辨率圖像A的重建，同樣的方法利用Β1-Β4得到高分辨率圖像Β。
[0019] 步驟三：對高分辨率圖像A、B進行圖像拼接得到寬視角的拼接圖像C。
[0020] 該圖像拼接算法主要步驟如下：
[0021] (1)特征點的提取：利用Harris角檢測器對待拼接圖像A、B提取角點；
[0022] (2)特征點的匹配：利用特征點鄰域灰度互相關法進行特征點匹配；
[0023] (3)圖像的融合：利用漸入漸出融合法進行圖像融合，得到拼接結果。
[0024] 本發明與現有技術相比，具有以下優點：
[0025] 第一，本發明利用超分辨率重建技術來提高拼接圖像的分辨率，把圖像超分辨率 重建技術與圖像拼接技術相結合，在擴大視場的同時也提高了圖像的分辨率，進而獲得更 加豐富的場景信息。
[0026] 第二，本發明中針對微位移量超過一個像素的兩幀圖像在進行重建之前，對序列 圖像間整像素大小的位移量進行了圖像平移，從而獲得具有亞像素微位移的圖像序列。
[0027] 第三，本發明中利用整像素圖像平移的方法解決兩幀圖像微位移量超過一個像素 的問題，使超分辨率重建技術不苛求于精確的微位移。
[0028] 第四，本發明中利用Harris角點檢測算法對待拼接圖像進行特征點的提取。由于 Harris角點在圖像中是各向同性的，這樣即使圖像發生旋轉也不會影響角點的檢測，同時 角點的檢測基本不會受到光強的影響。
【附圖說明】
[0029] 圖1為利用超分辨率重建技術提高拼接圖像分辨率方法的流程圖；
[0030] 圖2為圖像A1-A4、B1-B4的結構示意圖；
[0031] 圖3為圖像超分辨率重建不意圖；
[0032] 圖4為圖像拼接方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0033] 下面結合附圖對本發明的技術方案作進一步的說明，但并不局限于此，凡是對本 發明技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和范圍，均應涵蓋 在本發明的保護范圍中。
[0034] 本發明提供了一種利用超分辨率重建技術提高拼接圖像分辨率的方法，如圖1所 示，包括以下步驟：
[0035] S1、獲取具有部分重疊邊界的兩幀圖像AU Bl以及分別與其具有微小位移關系的 序列圖像A2-A4、B2-B4。
[0036] 如圖2所示，針對目標場景，首先利用攝像系統獲取一部分場景的信息得到圖像 A1，此