CN103679667A - 方向自适应性图像拼接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出方向自适应性图像拼接方法，包括S1、选定第一帧含有有效偏移量的待拼接图像的主要偏移方向为假定移动方向；S2、按照假定移动方向对接收到的待拼接图像进行拼接；S3、判定是否有连续m帧待拼接图像的主要偏移方向和假定移动方向都反向，当连续m帧待拼接图像的主要偏移方向和假定移动方向都反向时，执行步骤S4，否则执行步骤S5；S4、丢弃之前已拼接的所有图像，将假定移动方向反向；S5、按照当前假定移动方向拼接接下来的图像；S6、当拼接的图像大小大于第一阈值时，完成图像拼接；S7、将完成的拼接图像输出。
Description
技术领域
本发明涉及数字图像处理领域，尤其涉及一种方向自适应性图像拼接方法。
背景技术
图像拼接技术可以解决由于图像采集窗口的视角和大小的限制，不能产生很大图片的问题。所谓的图像拼接技术就是将两张或两张以上相邻间具有部分重叠的图像进行无缝拼接，生成一幅大型且有较宽视角的高分辨率图像的技术。图像拼接技术最早应用于航空领域，现已广泛应用于数字视频、动态分析、指纹重构等领域。
现有的图像拼接技术耗时长，不能实时的流水化的拼接图像。且现有的图像拼接技术，对于采集对象相对于图像采集窗口的移动方式有较为严格的规定。一般的图像拼接技术只能对于采集对象相对于图像采集窗口大致移动方向不变情况下进行拼接。一旦采集对象相对于图像采集窗口的移动方式不规则，拼接的图像就有较为严重的几何形变或者误拼接。
本文提供了一种方向自适应性图像拼接方法，适用于两张或两张以上相邻间具有部分重叠的图像拼接，且图像无旋转。在采集到的连续图像方向发生变化或反复变化时也能在最后能拼接出一幅连续完整、无拖尾图像。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提出一种用ASIC实现的方向自适应性图像拼接方法，包括如下步骤：
S1、选定第一帧含有有效偏移量的待拼接图像的主要偏移方向为假定移动方向；
S2、按照假定移动方向对接收到的待拼接图像进行拼接；
S3、判定是否有连续m帧待拼接图像的主要偏移方向和假定移动方向都反向，当连续m帧待拼接图像的主要偏移方向和假定移动方向都反向时，执行步骤S4，否则执行步骤S5；
S4、丢弃之前已拼接的所有图像，将假定移动方向反向；
S5、按照当前假定移动方向拼接接下来的图像；
S6、当拼接的图像大小大于第一阈值时，完成图像拼接；
S7、将完成的拼接图像输出。
步骤S7还包括：
S71判定当前假定移动方向与参考方向是否一致，当当前假定移动方向与参考方向一致时，输出拼接图像，否则执行步骤S72；
S72，将拼接图像旋转180度输出拼接图像。
所述有效偏移量为待拼接图像在主要采集对象移动方向上的偏移量不为零。
所述m为根据采集采集对象的最大移动速度人为选定的经验参数。
所述第一阈值为需要拼接图像的最大标准。
所述步骤S6，停止拼接的条件还可以包括，检测到采集对象离开采集窗口，或者拼接时间超出第二阈值。
所述第二阈值为需要拼接图像的最长拼接时间。
所述参考方向，在采集对象主要移动方向为垂直方向时，选取采集对象相对于采集窗口的主要移动方向向下或者向上的方向为参考方向；在采集对象主要移动方向为水平方向时，选取采集对象相对于采集窗口的主要移动方向向左或者向右的方向为参考方向。
本发明提供的方向自适应性图像拼接方法，支持拼接不同移动方向的图像拼接，并且在采集到的连续图像方向发生变化或反复变化时，也能在最后采集对象离开采集窗口的方向上拼接出一幅连续的图像。使拼接图像效果更加，纠正有明显的图像拼接错位、图像形变、图像拼接过短或拖尾等现象。本发明提供的方法可运用到任意连续图像拼接。
附图说明
图1是采集对象相对于采集窗口移动方向示意图；
图2为采集对象相对于采集窗口垂直移动下的四种方式示意图；
图3为本发明方法流程图；
图4为采用刮擦指纹传感器采集的4幅未拼接的图像；
图5为采用本发明提供的方法所解决的短指纹（漏拼）问题的拼接对比图；
图6为采用本发明提供的方法所解决的多拼指纹问题的拼接对比图；
图7为采用本发明提供的方法所解决的拼接错位问题的拼接对比图。
具体实施方式
此方法适用于对任意连续图像的拼接，包括采集物在采集窗口上移动获得的连续图像的拼接、或移动采集窗口获得的连续图像的拼接，如指纹刮擦传感器采集到的连续图像的拼接。
图1中箭头所示为采集对象相对于采集窗口移动方向。其中F1(a)为采集对象相对于采集窗口向下移动；F1(b)为采集对象相对于采集窗口向上移动；F1(c)为采集对象相对于采集窗口向右移动；F1(d)为采集对象相对于采集窗口向左移动。上面四种移动方式可以倾斜移动。设采集对象相对于采集窗口的主要移动方向为拼接方向，如F1(a)和F1(b)为垂直方向移动为主；F1(c)和F1(d)为水平方向移动为主。在图像拼接时，拼接成的图像是基于上述四个大方向的一种进行的。
图2为采集对象相对于采集窗口垂直移动下的四种方式，首先选定采集对象相对于采集窗口的主要移动方向向下移动的方向为参考方向，如图2中F2(a)和F2(d)；也可以选定采集对象相对于采集窗口的主要移动方向向上移动的方向为参考方向，如图2中F2(b)和F2(c)。当采集对象相对于采集窗口水平移动为主要移动方向时，与采集对象相对于采集窗口垂直移动类似的，选定采集对象相对于采集窗口的主要移动方向向左或向右的方向为参考方向。
其次，设定当前帧的主要偏移方向与偏移量的关系如下：
两帧图像的偏移量分为垂直方向偏移量和水平方向偏移量。当垂直或水平方向的偏移量为零时，说明当前帧在该方向上偏移为零。
垂直方向偏移量为正数时，设定当前帧主要偏移方向向上，垂直方向偏移量的绝对值就为当前需要拼接的帧图像位于拼接图像的上方的行数。则相对应的，垂直方向偏移量为负数时，设定当前帧主要偏移方向向下，垂直方向偏移量的绝对值就为当前需要拼接的帧图像位于拼接图像的下方的行数。反之亦然。
水平方向偏移量为正数时，设定当前帧主要偏移方向向右，水平方向偏移量的绝对值就为当前需要拼接的帧图像位于拼接图像的右方的列数。则相对应的，水平方向偏移量为负数时，设定当前帧主要偏移方向向左，水平方向偏移量的绝对值就为当前需要拼接的帧图像位于拼接图像的左方的列数。反之亦然。
采集是基于垂直或者水平这两个大方向的基础上进行的。在垂直方向上可以垂直偏左移动或垂直偏右移动；在水平方向上可以水平偏上移动或水平偏下移动。若采集时基于垂直方向则垂直方向为主要偏移方向；若采集时基于水平方向则水平方向为主要偏移方向。
接下来的图像拼接是基于检测到采集窗口采集到有效采集对象，且采集对象相对于采集窗口发生了移动且在主要偏移方向上有位移。并且，当前帧图像相对于模板帧的偏移量已知。
图3为本发明具体实施例的方法流程图，具体说明如下：
当第一帧含有有效偏移量的需要拼接的图像到来时，以第一帧的主要偏移方向为假定移动方向进行拼接。有效偏移量为该帧图像在主要采集对象移动方向上的偏移量不为零。接下来要拼接的帧图像到来时，按照假定移动方向根据当前偏移量进行拼接。当检测到连续m帧（m为一个经验参数），当前帧主要偏移方向和假定移动方向都反向时，丢弃之前拼接的所有图像，将假定移动方向反向，按照当前假定移动方向重新拼接接下来的图像。
m为一个人为设定的经验参数，m的值与系统支持的采集采集对象的最大移动速度成正比，例如，支持的最大移动速度为4m/s，我们可以定义m为10；支持的最大移动速度为2m/s，我们可以定义m为6。
在检测到连续m帧当前帧主要偏移方向和假定移动方向都反向之前，拼接方向不改变。
在拼接图像的同时我们实时更新记录当前拼接的图像大小，当拼接的图像大小超出一定阈值时（该阈值为人为设定的需要拼接图像的最大标准），或者检测到采集窗口没有有效采集对象，或拼接时间超出一定阈值时（该阈值为人为规定的最长拼接时间），停止拼接，完成图像拼接。这样有效的纠正了图像拼接拖尾的现象。
同理当拼接的图像大小没有达到我们需要拼接图像的最小标准时，继续等待拼接。这样有效的纠正了图像拼接过短的现象。
在最后输出图像时，判断完成拼接时的假定移动方向和参考方向是否相同，如果相同保持拼接图像不变输出；如果不相同，把完成拼接的图像旋转180度输出。这样按照F2(a)和F2(d)移动方向拼接出的图像是完全相同的；按照F2(b)和F2(c)移动方向拼接出的图像是完全相同的。反之水平方向亦然。此种图像拼接方法提高了在后续的图像识别率。
图4为采用刮擦指纹传感器采集的4幅未拼接的图像，图5、图6和图7分别为采用本发明提供的方法所解决的短指纹（漏拼）、多拼指纹和拼接错位问题的拼接对比图，从图上可以看出，本发明提供的方向自适应性图像拼接方法的优势不仅在于能够支持不同方向的图像拼接，在采集到的连续图像方向发生变化或反复变化时也能在最后能拼接出一幅连续完整的图像。同时，还能使拼接图像效果更加，纠正有明显的图像拼接错位、图像形变、图像拼接过短或拖尾等现象。本发明提供的方法可运用到任意连续图像拼接。
本领域的技术人员在不脱离权利要求书确定的本发明的精神和范围的条件下，还可以对以上内容进行各种各样的修改。因此本发明的范围并不仅限于以上的说明，而是由权利要求书的范围来确定的。
Claims (8)
1.方向自适应性图像拼接方法，包括如下步骤：
S1、选定第一帧含有有效偏移量的待拼接图像的主要偏移方向为假定移动方向；
S2、按照假定移动方向对接收到的待拼接图像进行拼接；
S3、判定是否有连续m帧待拼接图像的主要偏移方向和假定移动方向都反向，当连续m帧待拼接图像的主要偏移方向和假定移动方向都反向时，执行步骤S4，否则执行步骤S5；
S4、丢弃之前已拼接的所有图像，将假定移动方向反向；
S5、按照当前假定移动方向拼接接下来的图像；
S6、当拼接的图像大小大于第一阈值时，完成图像拼接；
S7、将完成的拼接图像输出。
2.根据权利要求1所述的方向自适应性图像拼接方法，其特征在于，步骤S7还包括：
S71判定当前假定移动方向与参考方向是否一致，当当前假定移动方向与参考方向一致时，输出拼接图像，否则执行步骤S72；
S72，将拼接图像旋转180度输出拼接图像。
3.根据权利要求1所述的方向自适应性图像拼接方法，其特征在于，所述有效偏移量为待拼接图像在主要采集对象移动方向上的偏移量不为零。
4.根据权利要求1所述的方向自适应性图像拼接方法，其特征在于，所述m为根据采集采集对象的最大移动速度人为选定的经验参数。
5.根据权利要求1所述的方向自适应性图像拼接方法，其特征在于，所述第一阈值为需要拼接图像的最大标准。
6.根据权利要求1所述的方向自适应性图像拼接方法，其特征在于，所述步骤S6，停止拼接的条件还可以包括，检测到采集窗口没有有效采集对象，或者拼接时间超出第二阈值。
7.根据权利要求6所述的方向自适应性图像拼接方法，其特征在于，所述第二阈值为需要拼接图像的最长拼接时间。
8.根据权利要求2所述的方向自适应性图像拼接方法，其特征在于，所述参考方向，在采集对象主要移动方向为垂直方向时，选取采集对象相对于采集窗口的主要移动方向向下或者向上的方向为参考方向；在采集对象主要移动方向为水平方向时，选取采集对象相对于采集窗口的主要移动方向向左或者向右的方向为参考方向。
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