專利名稱：用于電池板的圖像拼接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于圖像處理領(lǐng)域，涉及一種圖像拼接方法，具體涉及一種用于電池板的圖像拼接方法。
背景技術(shù)：
圖像拼接過程由圖像獲取，圖像配準(zhǔn)，圖像合成三步驟組成，其中圖像配準(zhǔn)是圖像拼接的核心環(huán)節(jié)。由于攝像時(shí)相機(jī)的位置、姿態(tài)以及環(huán)境的不同，同一個(gè)景物，在不同圖像之間會(huì)存在灰度上的差異和成像位置的變化，圖像配準(zhǔn)比較典型的為基于區(qū)域相關(guān)的配準(zhǔn)方法和基于特征的配準(zhǔn)方法。鑒于區(qū)域相關(guān)的配準(zhǔn)方法計(jì)算量比較大，通常采用FFT變換計(jì)算并依此來配準(zhǔn)的方法?；趨^(qū)域相關(guān)的配準(zhǔn)方法實(shí)現(xiàn)簡單，對(duì)于任何圖像內(nèi)容都可以適用，但對(duì)噪聲和干擾敏感，魯棒性不強(qiáng)?；谔卣鞯呐錅?zhǔn)方法魯棒性強(qiáng)，但對(duì)圖像內(nèi)容進(jìn)行了假設(shè)，在算法處理的過程中更為復(fù)
ο太陽能電池板通常尺寸較大，當(dāng)成像分辨率比較高時(shí)(如50像素/mm)，就需要上萬幅圖像進(jìn)行拼接，累計(jì)誤差較大。太陽能電池板在光線到達(dá)電池板表面后反射的能量會(huì)相對(duì)少很多，圖像的亮度和對(duì)比度相對(duì)于其他的圖像都較低，加之基片的表面通常比較粗糙，都會(huì)對(duì)電池板圖像的配準(zhǔn)形成干擾。電池板圖像通常都具有重復(fù)的柵線，無論是基于特征還是基于區(qū)域相關(guān)的配準(zhǔn)方法都會(huì)有誤配的風(fēng)險(xiǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提出了一種用于電池板的圖像拼接方法。采用了配準(zhǔn)方法和圖像內(nèi)容自適應(yīng)的策略來選擇最有效的配準(zhǔn)尺度，克服了成像干擾對(duì)配準(zhǔn)方法造成的影響；引入外部配準(zhǔn)參考，結(jié)合圖像拼接進(jìn)行批量調(diào)整，消除了累計(jì)誤差的影響，提高了圖像拼接效果。本發(fā)明公開的用于電池板的圖像拼接方法，包括如下步驟步驟1 對(duì)輸入的電池板圖像進(jìn)行變換，構(gòu)成訓(xùn)練圖像集；步驟2 根據(jù)得到的訓(xùn)練數(shù)據(jù)集自適應(yīng)選擇配準(zhǔn)尺度，并對(duì)參與拼接的圖像進(jìn)行多尺度變換；步驟3 根據(jù)多尺度變換后選取的尺度，采用區(qū)域相關(guān)法對(duì)相鄰圖像進(jìn)行配準(zhǔn)，并對(duì)配準(zhǔn)后的圖像進(jìn)行曲面擬合；步驟4:批量調(diào)整擬合后的性能曲面，對(duì)交疊的圖像進(jìn)行合成，得到拼接后的圖像。所述步驟3中對(duì)相鄰圖像進(jìn)行配準(zhǔn)時(shí)，引入外部配準(zhǔn)參考來搜索最佳配準(zhǔn)結(jié)果。所述步驟4中批量調(diào)整擬合后的性能曲面時(shí)，引入外部配準(zhǔn)參考數(shù)據(jù)對(duì)性能曲面進(jìn)行調(diào)整。本發(fā)明提出了一種用于電池板的圖像拼接方法，采用了配準(zhǔn)方法和圖像內(nèi)容自適應(yīng)的策略來選擇最有效的配準(zhǔn)尺度，克服了成像干擾對(duì)配準(zhǔn)方法造成的影響；引入外部配準(zhǔn)參考，結(jié)合圖像拼接進(jìn)行批量調(diào)整，提高了圖像拼接效果，消除了大量圖像配準(zhǔn)過程中所產(chǎn)生的累計(jì)誤差。


圖1為本發(fā)明用于電池板的圖像拼接方法的流程圖；圖2為本發(fā)明用于電池板的圖像拼接方法進(jìn)行多尺度分析的示意圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明在于提供一種用于電池板的圖像拼接方法。該方法采用自適應(yīng)尺度選擇的多尺度配準(zhǔn)方法，以克服成像干擾對(duì)配準(zhǔn)方法的影響；另外，通過引入外部配準(zhǔn)參考，不僅對(duì)局部拼接進(jìn)行指導(dǎo)，而且結(jié)合圖像拼接進(jìn)行批量調(diào)整，消除了累計(jì)誤差的影響，最終提高圖像拼接的性能。用于電池板的圖像拼接方法，包括以下步驟步驟1 對(duì)輸入的電池板圖像進(jìn)行變換，構(gòu)成訓(xùn)練圖像集。訓(xùn)練數(shù)據(jù)搜集可以通過人工完成也可以通過計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成。在攝像設(shè)備拍攝的電池板圖像中選取比較典型的圖像子集，在待拼接圖像之間存在的幾何變換類型的情形下生成訓(xùn)練數(shù)據(jù)。本實(shí)施例中，首先從待配準(zhǔn)圖像中隨機(jī)抽取一定數(shù)量的圖像，根據(jù)幾何變換類型對(duì)抽取的圖像進(jìn)行多次幾何變換，對(duì)于每幅抽取圖像均產(chǎn)生若干的變換圖像，這些變換圖像和該幅圖像形成一組訓(xùn)練圖像組，并將所得的訓(xùn)練圖像組構(gòu)成訓(xùn)練圖像集。如果幾何變換的關(guān)系限定為平移關(guān)系，則變換圖像的公式為T(x-u，y-v) = I (χ, y)，其中χ，y為抽取圖像上的坐標(biāo)，u, ν為幾何變換時(shí)產(chǎn)生的相對(duì)坐標(biāo)。如果幾何變換的關(guān)系為旋轉(zhuǎn)關(guān)系，則變換圖像的公式為T(cosex-siney， sin θ x+cos θ y) = I(x，y)，其中x，y為抽取圖像上的坐標(biāo)，θ為幾何變換時(shí)產(chǎn)生的角度。如果幾何變換的關(guān)系為剛體變換，則變換圖像的公式為
r(l(cos銣-sin辦) + w，丄(sin銣+ cos辦) + v) = /(u)，其中χ，y為抽取圖像上的坐標(biāo)，θ為
SS
幾何變換時(shí)產(chǎn)生的角度，U, V為幾何變換時(shí)產(chǎn)生的相對(duì)坐標(biāo)，S為幾何變換時(shí)產(chǎn)生的相對(duì)位移。如果幾何變換的關(guān)系為仿射變換，則變換圖像的公式為T(anx+a12y+u, a21x+a22y+v) = I (χ, y)，其中 χ, y 為抽取圖像上的坐標(biāo)，u，ν 為幾何變換時(shí)產(chǎn)生的相對(duì)坐標(biāo)，an、a12為變換圖像在χ方向的仿射變換，a21、％為變換圖像在χ 方向的仿射變換。如果幾何變換的關(guān)系為透視變換，則變換圖像的公式為 rr.m0x + mxy + m2 m3x + m4y + m5. . . ni,m6X + mny^ + m6X + miy) = I^y) ’其中x，^為抽取圖像上的坐標(biāo)，叫、Hl1,…、Hl7為透視變換時(shí)立方體的八個(gè)頂點(diǎn)坐標(biāo)。步驟2 根據(jù)得到的訓(xùn)練數(shù)據(jù)集自適應(yīng)選擇配準(zhǔn)尺度，并對(duì)參與拼接的圖像進(jìn)行多尺度變換。從訓(xùn)練圖像組中選擇一幅變換圖像，對(duì)訓(xùn)練圖像和參考圖像分別進(jìn)行多尺度分析，在各個(gè)尺度上進(jìn)行配準(zhǔn)，并對(duì)各個(gè)尺度上的配準(zhǔn)結(jié)果和已知的變換關(guān)系(在生成變換圖像時(shí)記錄)進(jìn)行比較，將正確的尺度和不正確的尺度進(jìn)行標(biāo)記。對(duì)訓(xùn)練圖像組中的其他變換圖像進(jìn)行上述處理，在整個(gè)訓(xùn)練圖像組中正確次數(shù)最多的尺度即為最佳配準(zhǔn)尺度。在其他實(shí)施例中，通過對(duì)各尺度的配準(zhǔn)效果進(jìn)行計(jì)分統(tǒng)計(jì)，將分?jǐn)?shù)最高的尺度作為最佳匹配尺度。如不正確的尺度打0分，正確的尺度根據(jù)配準(zhǔn)時(shí)所得分?jǐn)?shù)(或該分?jǐn)?shù)與次優(yōu)配準(zhǔn)結(jié)果的分?jǐn)?shù)的比值)進(jìn)行加權(quán)，最后得到的分?jǐn)?shù)對(duì)應(yīng)最佳匹配尺度。確定每組訓(xùn)練圖像的最佳配準(zhǔn)尺度，使在該配準(zhǔn)尺度上更好地在消除成像干擾的同時(shí)，又保留了圖像配準(zhǔn)所需要的圖像特征。將待拼接的圖像進(jìn)行多尺度變換到最佳匹配尺度進(jìn)行分析，首先選取多尺度分析核，供選取的分析核有小波函數(shù)、高斯平滑函數(shù)等。本實(shí)施例中，采用高斯平滑函數(shù)作為多尺度分析核，并采用高斯金字塔的方式生成圖像進(jìn)行多尺度分析。多尺度分析采用的多尺度分析核為3X3高斯核。1 2 12 4 21 2 1如圖2所示，對(duì)每一個(gè)尺度上的圖像，基于3X3高斯核的多尺度分析。先對(duì)該圖像進(jìn)行3X3的高斯平滑，然后進(jìn)行“2抽取”的下采樣，生成下一個(gè)尺度的圖像(大小為當(dāng)前尺度的圖像的1/4)3X3的高斯平滑可以行列分離的方式即行，即先對(duì)“行”進(jìn)行一維高斯平滑，然后對(duì)“列，，進(jìn)行一維高斯平滑，最后得到平滑圖像。這一點(diǎn)對(duì)提高計(jì)算速度很重要。步驟3 根據(jù)多尺度變換后選取的尺度，采用區(qū)域相關(guān)法對(duì)相鄰圖像進(jìn)行配準(zhǔn)，并對(duì)配準(zhǔn)后的圖像進(jìn)行曲面擬合。對(duì)待配準(zhǔn)的兩幅圖像采用基于特征的配準(zhǔn)方法進(jìn)行配準(zhǔn)。本實(shí)施例中通過FFT在頻域上進(jìn)行配準(zhǔn)，以幾何變換的關(guān)系為平移關(guān)系為例，具體的執(zhí)行流程可以如下1、對(duì)待配準(zhǔn)的兩幅圖像中兩個(gè)區(qū)域I1和I2分別進(jìn)行去均值化得到I1和！^—，然后分別進(jìn)行快速傅立葉變換，得到頻域上的F1和F2。2、將 F1 和 F2 相乘得 Fa = F1F2。3、對(duì)Fa進(jìn)行傅立葉逆變換IFFT，即可得到I1和I2在不同平移的情況下的相關(guān)結(jié)果。4、計(jì)算二和“在不同平移情況下，交疊部分的能量值(對(duì)應(yīng)于(1)式中的分母部分)。5、由于圖像灰度的變化趨勢近似不變，則根據(jù)鑒于區(qū)域相關(guān)的配準(zhǔn)方法的公式
其中，T為參考圖像，I代表待配準(zhǔn)圖像，Pェ和P T為待配準(zhǔn)區(qū)域和參考區(qū)域的灰 度均值，X、y、u、v都表示什么。計(jì)算C(u，V)，并搜索最大值，該最大值對(duì)應(yīng)的平移值即為本 次配準(zhǔn)的結(jié)果。對(duì)于幾何變換關(guān)系更為復(fù)雜的情形，可以對(duì)圖像進(jìn)行空域和頻域上的變換，在變 換的結(jié)果上，可以應(yīng)用上述算法流程。對(duì)于得到的圖像配準(zhǔn)結(jié)果，在該配準(zhǔn)結(jié)果(即變換關(guān)系)附近擾動(dòng)，搜集擾動(dòng)后的 區(qū)域相似度，對(duì)這些離散分布的相似度，進(jìn)行曲面擬合，而得到配準(zhǔn)結(jié)果附近的圖像配準(zhǔn)性 能曲面。以幾何變換關(guān)系限定為平移的情形為例，在計(jì)算C(u，v)最大值的鄰域范圍(如 20X20的區(qū)域)內(nèi)輸出該鄰域范圍內(nèi)的所有C(u，V)值，然后以這些值作為因變量，其對(duì)應(yīng) 位置為自變量進(jìn)行曲面擬合。本實(shí)施例中，采用二次曲面來擬合最大值附近的C(u，V)值變 化規(guī)律
權(quán)利要求
1.一種用于電池板的圖像拼接方法，其特征在于，包括如下步驟步驟1 對(duì)輸入的電池板圖像進(jìn)行變換，構(gòu)成訓(xùn)練數(shù)據(jù)集；步驟2 根據(jù)得到的訓(xùn)練數(shù)據(jù)集自適應(yīng)選擇配準(zhǔn)尺度，并對(duì)參與拼接的圖像進(jìn)行多尺度變換；步驟3:根據(jù)多尺度變換后選取的尺度，采用區(qū)域相關(guān)法對(duì)相鄰圖像進(jìn)行配準(zhǔn)，并對(duì)配準(zhǔn)后的圖像進(jìn)行曲面擬合；步驟4:批量調(diào)整擬合后的性能曲面，對(duì)交疊的圖像進(jìn)行合成，得到拼接后的圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟1中對(duì)輸入的電池板圖像進(jìn)行變換具體為從待配準(zhǔn)圖像中隨機(jī)抽取圖像，根據(jù)幾何變換的類型對(duì)抽取的圖像進(jìn)行多次幾何變換，對(duì)于每幅抽取圖像均產(chǎn)生的變換圖像和該幅圖像形成一組訓(xùn)練圖像組構(gòu)成訓(xùn)練圖像集。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟2中進(jìn)行多尺度變換時(shí)，采用高斯平滑函數(shù)作為多尺度分析核，并采用高斯金字塔的方式生成圖像進(jìn)行多尺度分析。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟3中對(duì)相鄰圖像進(jìn)行配準(zhǔn)時(shí)，引入外部配準(zhǔn)參考來搜索最佳配準(zhǔn)結(jié)果。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟4中批量調(diào)整擬合后的性能曲面時(shí)，引入外部配準(zhǔn)參考數(shù)據(jù)對(duì)性能曲面進(jìn)行調(diào)整。
全文摘要
本發(fā)明用于電池板的圖像拼接方法，屬于圖像處理領(lǐng)域。包括步驟1對(duì)輸入的電池板圖像進(jìn)行變換，構(gòu)成訓(xùn)練數(shù)據(jù)集；步驟2根據(jù)得到的訓(xùn)練數(shù)據(jù)集自適應(yīng)選擇配準(zhǔn)尺度，并對(duì)參與拼接的圖像進(jìn)行多尺度變換；步驟3根據(jù)多尺度變換后選取的尺度，采用區(qū)域相關(guān)法對(duì)相鄰圖像進(jìn)行配準(zhǔn)，并對(duì)配準(zhǔn)后的圖像進(jìn)行曲面擬合；步驟4批量調(diào)整擬合后的性能曲面，對(duì)交疊的圖像進(jìn)行合成，得到拼接后的圖像。本發(fā)明采用了配準(zhǔn)方法和圖像內(nèi)容自適應(yīng)的策略來選擇最有效的配準(zhǔn)尺度，克服了成像干擾對(duì)配準(zhǔn)方法造成的影響；引入外部配準(zhǔn)參考，結(jié)合圖像拼接進(jìn)行批量調(diào)整，提高了圖像拼接效果，消除了大量圖像配準(zhǔn)過程中所產(chǎn)生的累計(jì)誤差。
文檔編號(hào)G06T5/50GK102314676SQ20101021732
公開日2012年1月11日 申請(qǐng)日期2010年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月5日
發(fā)明者張棟, 張蓬, 晏陽, 胡波, 謝杰成 申請(qǐng)人:漢王科技股份有限公司