一種利用分塊運算的圖像拼接方法技術

本發明專利技術公開了一種利用分塊運算的圖像拼接方法，包括如下步驟：獲取多路攝像頭拍攝的原始圖像以及預設坐標映射表；基于預設坐標映射表，確定全景圖像與原始圖像像素點坐標之間的對應關系，利用分塊運算將原始圖像分割成大小一致的許多小塊；對分塊插值后的原始圖像，將每個小塊中像素點的像素值進行投影映射，并根據映射結果得到最后的全景圖像；本發明專利技術對分割好的源圖像塊進行操作，以每個塊為單位，找到對應關系，依據目標像素點所在的位置將源像素點的像素值投影到目標像素點中，就得到了待處理圖片對應的全景圖片。基于遺傳算法的分塊運算降低了分塊的冗余率，使基于分塊運算的全景圖像拼接方法在FPGA上處理速度大幅度提高。

【技術實現步驟摘要】
一種利用分塊運算的圖像拼接方法
本專利技術屬于圖像通信
，涉及魚眼圖像拼接
，尤其涉及一種利用分塊運算的全景圖像實時拼接方法。
技術介紹
魚眼圖像拼接是一種利用實景圖像組成全景空間的技術，目前的魚眼圖像拼接技術主要有兩種方案：第一種方案是用一個常規鏡頭的投影變換和多項式畸變校正技術用校正模板圖像對鏡頭畸變參數進行畸變校正，生成一組中間校正后的2D圖像，然后采用2D圖像配準技術對校正后的圖像元進行2D配準，最后對配準的兩幅圖像進行融合。第二種方案是把魚眼圖像的徑向畸變校正參數和圖像元的位姿參數作為一體，整體用最優化技術進行參數估計，生成一個參數映射表，然后利用參數映射表將原始圖片逐張映射到全景圖像中，處理完所有的圖像后，將兩兩相鄰的處理之后的圖像在重疊區域做一次融合過渡。在圖像拼接算法的映射過程中，由于需要對原始圖像的每一個像素點都進行一次完整的投影映射計算，因此整個處理過程的計算量非常龐大，對計算機處理資源的消耗也很大。在中國專利申請號CN105516597A中介紹了一種全景拍攝處理方法及裝置。它結合離線處理和在線處理兩部分，其中，離線處理主要是指離線生成預設坐標映射表，在線處理主要是結合預設坐標映射表進行映射拼接形成全景圖像。該方法盡管減少了計算機的處理次數，由于FPGA的帶寬以及緩存的限制，這種基于像素點的投影映射在硬件上處理起來的效率非常低。
技術實現思路
本專利技術為克服上述情況不足，旨在提出了一種利用分塊運算的全景圖像實時拼接方法。一種利用分塊運算的圖像拼接方法，包括如下步驟：S1：獲取多路攝像頭拍攝的原始圖像以及預設坐標映射表；S2：基于預設坐標映射表，確定全景圖像與原始圖像像素點坐標之間的對應關系，利用分塊運算將原始圖像分割成大小一致的許多小塊；具體包括如下S201、S202、S203步驟；S201：標記原始圖像中有效像素點所在的區域及像素集；在原始圖像中查找與目標像素點相對應的源像素點的計算方法如下：Dst(x，y)＝Src(Lut_x(x，y)，Lut_y(x，y))其中，Dst(x，y)表示坐標為(x，y)的目標像素點，Lut_x(x，y)表示目標像素點坐標(x，y)經過預設坐標映射表映射到源圖像中X方向上的坐標值，Lut_y(x，y)表示目標像素點坐標(x，y)經過預設坐標映射表映射到源圖像中Y方向上的坐標值，Src(Lut_x(x，y)，Lut_y(x，y))表示目標像素點坐標(x，y)經過預設坐標映射表映射到源圖像中的位置；對于一個目標像素點，計算與小數坐標相對應的整數坐標區域的端點值Xmin、Ymin、Xmax、Ymax，公式表示如下：Xmin＝floor(Lut_x(x，y))-1,Ymin＝floor(Lut_y(x，y))-1Xmax＝ceil(Lut_x(x，y))+1,Ymax＝ceil(Lut_y(x，y))+1其中，floor(.)函數表示小數值向下取整數，ceil(.)函數表示小數值向上取整數；所述四個端點值組成了16種整數坐標，存儲在原像素坐標集Epixel_position中；依次計算與所有目標像素點相對應的源像素點的整數坐標，并保存在Epixel_position；提取Epixel_position中保存的所有整數坐標在X和Y方向上的最值Ex-min、Ey-min、Ex-max、Ey-max，將這4個最值對應到原始圖像中，框定一個矩形區域，將這個矩形區域標記為包含原始圖像中有效像素點的區域；S202：利用遺傳算法將原始圖像分割成大小相同的塊；具體包括S2021、S2022、S2023S2024：S2021：在S201步標記的區域中，隨機初始化M個初始個體即M個可行性解，每個個體中包含了N個分割塊，每個塊用box表示，box里面存儲了這個塊的起始坐標點(boxx，boxy)以及這個塊的精準度Index；可行性解的表示方法如下：Cordination＝{(boxx1,boxy1)，(boxx2，boxy2)，......，(boxxN,boxyN)}Available＝{Index1Index2，......，IndexN}S2022：建立適度值評估函數即目標優化函數對可行性解進行評估，并記錄下每個可行性解的適應度值，目標優化函數如下所示：其中：F(.)函數表示計算每個box中有效像素坐標的集合，(boxx+x，boxy+y)表示每個box中以(boxx，boxy)為起始坐，標偏移量為(x，y)的坐標值，bsize表示每個塊的大小；S2023：根據每個可行性解的適應度值，淘汰掉適應度值較小的20％個個體，并用適應度高的前20％個個體代替那些淘汰的個體；按照輪盤賭算法從所有可行性解中選擇其中的2個可行性解作為交配對象，利用k-opt交叉運算，采用K點交換規則，對這2個可行性解進行交叉互換，得出2個交配結果，對兩個新的交配結果新生兒按照變異規則進行變異運算；S2024：循環執行S2023，直至新生兒總數達到設定的上限，然后轉至S2022進行優化，當目標函數值小于設定的閾值時停止迭代，得到全局最優解；S203：對每個塊中的非整數坐標進行雙立方差值運算，得到整數像素值；雙立方插值算法的計算公式如下：其中，(i′，j′)表示待計算像素點在4×4的采樣區域中包含小數部分的像素坐標，P(i′，j′)表示4×4的采樣區域中的16個像素值與各自的權重做卷積和之后形成的新像素值，dx表示X方向的小數坐標，dy表示Y方向的小數坐標，m表示4×4的采樣區域中X方向上的坐標，n表示4×4的采樣區域中Y方向上的坐標，P(m，n)表示4×4的采樣區域中的坐標為(m，n)的像素值，R(.)表示插值表達式；S3：對分塊插值后的原始圖像，將每個小塊中像素點的像素值進行投影映射，并根據映射結果得到最后的全景圖像；首先判斷所述目標像素點是否位于重疊區域；如是，則獲取所述源像素點的像素值進行投射，以獲得所述全景圖片；如否，獲取所述源像素點的混合像素值進行投射，以獲得所述全景圖片；混合像素值計算方法如下:Idst(x，y)＝α×Isrc1(x，y)+(1-α)×Isrc2(x，y)其中，Idst(x，y)表示目標圖像中坐標(x，y)處的像素值，Isrc1(x，y)表示原始圖像1中坐標(x，y)處的像素值，Isrc2(x，y)表示原始圖像2中坐標(x，y)處的像素值，α表示加權系數。進一步的，所述S2021中M的取值范圍為1000～10000。進一步的，所述S2021中每個塊的大小是(128×128)，塊數的取值范圍為300～500。進一步的，所述S301中的重疊區域的取值范圍為32～128。進一步的，所述S203中插值表達式采用B樣條曲線表達式進行插值，數學公式如下：本專利技術以原始圖像中分割好的每個塊為單位，找到塊中源像素點與目標像素點的一一對應關系，依據預設的坐標映射表，將源像素點的像素值投影到目標像素點中，就得到了與待處理圖片對應的全景圖片，這種按塊的方式進行投影映射，大大的降低了全景拍攝過程中的計算量，可有效降低處理過程消耗的資源；進一步地，采用標記原始圖像中有效像素的區域對原始圖像進行分塊，可以減少分塊算法的冗余；進一步地，利用遺傳算法的選擇、雜交變異等機制以及優化函數在原始圖像本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種利用分塊運算的圖像拼接方法，其特征在于，包括如下步驟：S1：獲取多路攝像頭拍攝的原始圖像以及預設坐標映射表；S2：基于預設坐標映射表，確定全景圖像與原始圖像像素點坐標之間的對應關系，利用分塊運算將原始圖像分割成大小一致的許多小塊；具體包括如下S201、S202、S203步驟；S201：標記原始圖像中有效像素點所在的區域及像素集；在原始圖像中查找與目標像素點相對應的源像素點的計算方法如下：Dst(x，y)＝Src(Lut_x(x，y)，Lut_y(x，y))其中，Dst(x，y)表示坐標為(x，y)的目標像素點，Lut_x(x，y)表示目標像素點坐標(x，y)經過預設坐標映射表映射到源圖像中X方向上的坐標值，Lut_y(x，y)表示目標像素點坐標(x，y)經過預設坐標映射表映射到源圖像中Y方向上的坐標值，Src(Lut_x(x，y)，Lut_y(x，y))表示目標像素點坐標(x，y)經過預設坐標映射表映射到源圖像中的位置；對于一個目標像素點，計算與小數坐標相對應的整數坐標區域的端點值X

【技術特征摘要】
1.一種利用分塊運算的圖像拼接方法，其特征在于，包括如下步驟：S1：獲取多路攝像頭拍攝的原始圖像以及預設坐標映射表；S2：基于預設坐標映射表，確定全景圖像與原始圖像像素點坐標之間的對應關系，利用分塊運算將原始圖像分割成大小一致的許多小塊；具體包括如下S201、S202、S203步驟；S201：標記原始圖像中有效像素點所在的區域及像素集；在原始圖像中查找與目標像素點相對應的源像素點的計算方法如下：Dst(x，y)＝Src(Lut_x(x，y)，Lut_y(x，y))其中，Dst(x，y)表示坐標為(x，y)的目標像素點，Lut_x(x，y)表示目標像素點坐標(x，y)經過預設坐標映射表映射到源圖像中X方向上的坐標值，Lut_y(x，y)表示目標像素點坐標(x，y)經過預設坐標映射表映射到源圖像中Y方向上的坐標值，Src(Lut_x(x，y)，Lut_y(x，y))表示目標像素點坐標(x，y)經過預設坐標映射表映射到源圖像中的位置；對于一個目標像素點，計算與小數坐標相對應的整數坐標區域的端點值Xmin、Ymin、Xmax、Ymax，公式表示如下：Xmin＝floor(Lut_x(x，y))-1，Ymin＝floor(Lut_y(x，y))-1Xmax＝ceil(Lut_x(x，y))+1，Ymax＝ceil(Lut_y(x，y))+1其中，floor(.)函數表示小數值向下取整數，ceil(.)函數表示小數值向上取整數；所述四個端點值組成了16種整數坐標，存儲在原像素坐標集Epixel_position中；依次計算與所有目標像素點相對應的源像素點的整數坐標，并保存在Epixel_position；提取Epixel_position中保存的所有整數坐標在X和Y方向上的最值Ex-min、Ey-min、Ex-max、Ey-max，將這4個最值對應到原始圖像中，框定一個矩形區域，將這個矩形區域標記為包含原始圖像中有效像素點的區域；S202：利用遺傳算法將原始圖像分割成大小相同的塊；具體包括S2021、S2022、S2023S2024：S2021：在S201步標記的區域中，隨機初始化M個初始個體即M個可行性解，每個個體中包含了N個分割塊，每個塊用box表示，box里面存儲了這個塊的起始坐標點(boxx，boxy)以及這個塊的精準度Index；可行性解的表示方法如下：Cordination＝{(boxx1，boxy1)，(boxx2，boxy2)，......，(boxxN，boxyN)}Available＝{Index1，INdex2，……，IndexN}S2022：建立適度值評估函數即目標優化函數對可行性解進行評估，并記錄下每個可行性解的適應度值，目標優化函數如下所示：其中：

【專利技術屬性】
技術研發人員：不公告發明人，
申請(專利權)人：長沙全度影像科技有限公司，
類型：發明
國別省市：湖南,43