一種巖心圖像拼接融合方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于數(shù)字圖像處理【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種巖心圖像拼接融合方法，包括：在巖心托盤兩邊各設(shè)置一個(gè)與巖心軸向一致，用來測(cè)量巖心長(zhǎng)度的標(biāo)尺，圖像拼接時(shí)先根據(jù)這兩條標(biāo)尺，尋找兩條參考線；通過兩條參考線進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)寬度變換，對(duì)圖像進(jìn)行規(guī)整，使兩條參考線規(guī)整為兩條豎直而且距離固定為標(biāo)準(zhǔn)寬度的直線；通過預(yù)算拼接距離，進(jìn)行模板匹配，再重新計(jì)算拼接距離，進(jìn)行圖像拼接；利用計(jì)算出的真實(shí)拼接距離找到兩幅圖像之間精確的重合區(qū)域，用兩個(gè)圖像的重合區(qū)域合成一幅重合區(qū)域，實(shí)現(xiàn)色差融合。本發(fā)明使圖像拼接痕跡消除，使小圖片完全融為一幅圖片，提高圖像質(zhì)量，消除誤差。
【專利說明】一種巖心圖像拼接融合方法
所屬【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于數(shù)字圖像處理【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種圖像拼接融合方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在石油勘探中，用于石油和油氣判斷的巖心需要留下影像資料。當(dāng)前巖心掃描設(shè)備在地質(zhì)巖心的圖像采集時(shí)候，由于巖心較長(zhǎng)，相機(jī)只能拍到局部巖心圖像，所以圖像需要進(jìn)行多次拼接，拼成一整張大圖。但是由于掃描儀機(jī)器精密度有限，相機(jī)在運(yùn)動(dòng)過程中可能有震動(dòng)，而且拍照時(shí)外部光照干擾；所以當(dāng)前掃描儀軟件中按相機(jī)行走距離直接進(jìn)行拼接，拼接縫隙非常明顯，有左右錯(cuò)位，上下錯(cuò)位，拼接縫隙兩邊的顏色差別很大等問題，如圖2至4所示，主要存在的問題為:(I)由于兩個(gè)圖像拼接距離固定，因?yàn)橄鄼C(jī)在移動(dòng)中有抖動(dòng)，所以按固定距離拼接產(chǎn)生錯(cuò)位，使拼接圖像有上下方向的偏差。(2)由于運(yùn)動(dòng)過程中相機(jī)也會(huì)有左右位移，所以直接拼接，會(huì)引起左右方向的偏差。(3)由于外界光線對(duì)掃描儀內(nèi)部燈光產(chǎn)生干擾，所以引起拼接位置的顏色、亮度等都有變化，所以在拼接后圖像拼接痕跡非常明顯。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的上述問題，提出一種適用于巖心圖像拼接融合方法。本發(fā)明能夠消除相機(jī)位移對(duì)拼接造成的影響，消除顏色亮度不同產(chǎn)生的影像，使圖像拼接痕跡消除，使小圖片完全融為一幅圖片，提高圖像質(zhì)量，消除誤差。本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0004]一種巖心圖像拼接融合方法，包括下列步驟:
[0005](I)在巖心托盤兩邊各設(shè)置一個(gè)與巖心軸向一致，用來測(cè)量巖心長(zhǎng)度的標(biāo)尺，圖像拼接時(shí)先根據(jù)這兩條標(biāo)尺，尋找兩條參考線；
[0006](2)通過兩條參考線進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)寬度變換，對(duì)圖像進(jìn)行規(guī)整，使兩條參考線規(guī)整為兩條豎直而且距離固定為標(biāo)準(zhǔn)寬度的直線；
[0007](3)通過預(yù)算拼接距離，進(jìn)行模板匹配，再重新計(jì)算拼接距離，進(jìn)行圖像拼接:
[0008]將所有需要拼接圖像都進(jìn)行規(guī)整之后，根據(jù)相機(jī)的機(jī)械機(jī)械運(yùn)動(dòng)預(yù)算拼接距離，找到兩幅圖像的大致重合區(qū)域，從拼接的下一副圖的左上角選出一小塊敏感區(qū)域，在上一幅圖像的大致的重合區(qū)域的邊界附近進(jìn)行圖像匹配；用尋找出的最佳的匹配位置計(jì)算出真實(shí)的拼接距離，再利用此真實(shí)的拼接距離，將兩幅圖像拼接到一起；
[0009](4)利用計(jì)算出的真實(shí)拼接距離找到兩幅圖像之間精確的重合區(qū)域，用兩個(gè)圖像的重合區(qū)域合成一幅重合區(qū)域，實(shí)現(xiàn)色差融合。
[0010]作為優(yōu)選實(shí)施方式，:先確定兩條直線標(biāo)尺的大致范圍，由這兩個(gè)大致范圍確定敏感區(qū)域，對(duì)敏感區(qū)域先進(jìn)行灰度處理和二值化處理；然后對(duì)二值化圖像進(jìn)行霍夫變換，尋找標(biāo)尺的兩條豎直的直線和標(biāo)尺的橫刻度直線，橫縱直線的交點(diǎn)就是角點(diǎn)；把這些角點(diǎn)用最小二乘法擬合成出兩條直線，這兩條直線就是圖像的參考線；[0011]根據(jù)兩條參考線，計(jì)算出圖像每一行和兩個(gè)直線的交點(diǎn)坐標(biāo)，對(duì)圖像進(jìn)行逐行處理將每一行的兩個(gè)交點(diǎn)的縱坐標(biāo)規(guī)整到一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)值，即把圖像的兩條參考線變換成為兩條豎直平行而且距離固定為標(biāo)準(zhǔn)寬度的兩條直線，圖像隨之變換；
[0012]利用計(jì)算出的真實(shí)拼接距離找到兩幅圖像之間精確的重合區(qū)域，用兩個(gè)圖像的重合區(qū)域合成一幅重合區(qū)域，新的重合區(qū)域的每一點(diǎn)坐標(biāo)中RGB的值由兩個(gè)圖像的重合區(qū)域的同一點(diǎn)坐標(biāo)的RGB值合成，具體計(jì)算公式為:Vn= (Va* (N - j) /N) + (Vb*j/N)，其中Vn為合成圖像坐標(biāo)內(nèi)的RGB值，Va為第一個(gè)拼接圖像的精確重合區(qū)域這個(gè)坐標(biāo)的RGB值，Vb是第二個(gè)圖像的的拼接區(qū)域的RGB值，N為拼接區(qū)域的行數(shù)，j為這個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)在重合區(qū)域的行數(shù)；最后將重合區(qū)域圖像替代以前的重合區(qū)域。
[0013]本發(fā)明提出的巖心圖像拼接算法，消除了圖像形變，使拼接后消除了圖左右錯(cuò)位；并計(jì)算出上下的精確拼接距離，消除拼接的上下錯(cuò)位；最后通過RGB值的融合使拼接位置的色相和亮度融合。使圖像完全拼接和融合成一幅圖片，看不出一點(diǎn)拼接痕跡。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1巖心擺放位置與標(biāo)尺關(guān)系圖。
[0015]圖2原拼接方法的左右錯(cuò)位。
[0016]圖3原拼接方法的上下錯(cuò)位。
[0017]圖4色相和亮度差異引起的拼接縫。
[0018]圖5改進(jìn)拼接方法后的拼接圖像。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明。
[0020](I)從標(biāo)尺找到參考線
[0021]參見圖1，巖心托盤I兩邊各有一個(gè)1100厘米的直線標(biāo)尺2來，用來測(cè)量巖心長(zhǎng)度，所以拼接時(shí)可以先將這兩條標(biāo)尺的直線找出來。
[0022]本發(fā)明的算法實(shí)現(xiàn)基于OpenCV的開源圖像處理庫圖像處理函數(shù)。為了找到參考線，先確定兩條直線的大致范圍，由這兩個(gè)范圍確定敏感區(qū)域，對(duì)敏感區(qū)域先進(jìn)行灰度處理，然后進(jìn)行二值化處理；然后對(duì)二值化圖像進(jìn)行霍夫變換，尋找標(biāo)尺的兩條豎直的直線和標(biāo)尺的橫刻度直線，橫縱直線的交點(diǎn)就是角點(diǎn)(拐點(diǎn))；把這些角點(diǎn)用最小二乘法擬合成出兩條直線(直線用斜率和一個(gè)點(diǎn)坐標(biāo)來表示)，這兩條直線就是圖像的參考線。通過這兩條參考線對(duì)圖像進(jìn)行規(guī)整。
[0023](2)通過兩條參考線進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)寬度變換
[0024]由于相機(jī)在運(yùn)動(dòng)的過程可能發(fā)生顫動(dòng)，所以在拍照的瞬間，相機(jī)不是垂直于物體平面；所以拍出來的圖片會(huì)發(fā)生形變，從上一步中找到的參考線，并不是平行的。這樣直接拼接，拼接位置會(huì)有錯(cuò)位，所以在拼接前先對(duì)圖像進(jìn)行規(guī)整，將整個(gè)圖像進(jìn)行變換，使兩條直線規(guī)整兩條豎直而且平行的直線。
[0025]由上一步求出的兩條直線的斜率和一點(diǎn)坐標(biāo)，可以計(jì)算出圖像矩陣中每一行和兩個(gè)直線的交點(diǎn)坐標(biāo)；對(duì)圖像進(jìn)行逐行處理將每一行的兩個(gè)交點(diǎn)的縱坐標(biāo)規(guī)整到一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)值，即把圖像的兩條參考線變換成為兩條豎直平行而且距離固定為標(biāo)準(zhǔn)寬度的兩條直線，圖像隨之變換。這樣處理的話再進(jìn)行拼接的話圖像沒有左右的錯(cuò)位，整個(gè)圖像拼接的時(shí)候整個(gè)標(biāo)尺會(huì)是豎直的直線，糾正每一副圖像的形變。規(guī)整后的圖片再進(jìn)行拼接，就能消除拼接的左右錯(cuò)位。
[0026](3)通過預(yù)算拼接距離，進(jìn)行模板匹配，重新計(jì)算拼接距離
[0027]將所有需要拼接圖像都進(jìn)行規(guī)整之后，對(duì)所有圖像進(jìn)行拼接。拼接的時(shí)兩幅圖片的拼接的距離非常關(guān)鍵，這個(gè)拼接距離決定了兩幅圖片的拼接重合區(qū)域。在本方法開發(fā)之前的軟件中這個(gè)距離就是由相機(jī)運(yùn)動(dòng)距離換算到圖像中的距離，但是由于機(jī)械運(yùn)動(dòng)并不是非常準(zhǔn)確和精密而且相機(jī)會(huì)發(fā)生抖動(dòng)，而這個(gè)拼接距離值是固定的，所以在拼接稍微有上下的錯(cuò)位。
[0028]因?yàn)槊看螜C(jī)械運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)相機(jī)運(yùn)動(dòng)，拍攝的兩幅圖片之間的重合區(qū)域的重合距離能夠由機(jī)械運(yùn)動(dòng)距離換算得出。本方法首先根據(jù)相機(jī)的機(jī)械機(jī)械運(yùn)動(dòng)預(yù)算拼接距離，找到兩幅圖像的大致重合區(qū)域，從拼接下一副圖的左上角選出一小塊敏感區(qū)域，在上一幅圖像的大致的重合區(qū)域的邊界附近進(jìn)行圖像匹配；用尋找出的最佳的匹配位置計(jì)算出真實(shí)的拼接距離，用這個(gè)拼接距離，將兩幅圖片拼接到一起。這里就消除了圖像拼接的上下錯(cuò)位。
[0029](4)色差融合
[0030]通過上幾步的處理，已經(jīng)能消除圖像拼接中左右和上下的拼接錯(cuò)位，但是還有一個(gè)問題就是，因?yàn)楣庹盏牟痪鶆?，圖像的上下之間有一定色差，所以拼接后拼接縫中色差會(huì)比較明顯。
[0031]本方法的處理過程是，用重新計(jì)算出的拼接距離找到現(xiàn)在的精確的重合區(qū)域，用兩個(gè)重合區(qū)域合成一幅重合區(qū)域。新的重合區(qū)域的每一點(diǎn)坐標(biāo)中RGB的值由兩個(gè)區(qū)域的同一點(diǎn)坐標(biāo)的RGB值合成，合成的重合區(qū)域圖像隨著行數(shù)的增加第二幅圖的RGB值所占權(quán)重越來越大，第一幅圖的RGB值所占權(quán)重越來越小。其具體計(jì)算公式為:Vn=(Va*(N-j)/N) + (Vb*j/N);其中Vn為合成圖像坐標(biāo)內(nèi)的RGB值，Va為第一個(gè)拼接圖像的精確重合區(qū)域這個(gè)坐標(biāo)的RGB值，Vb是第二個(gè)圖像的的拼接區(qū)域的RGB值，N為拼接區(qū)域的行數(shù)，j為這個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)在重合區(qū)域的行數(shù)，即重合區(qū)域的第j行。
[0032]這樣融合后重合區(qū)域色差就消除了，最后將這個(gè)重合區(qū)域圖像替代以前的重合區(qū)域。
[0033]經(jīng)過以上四步處理完成了圖像的拼接，效果如圖5所示。由于本方法標(biāo)尺的直線對(duì)圖像規(guī)整起了關(guān)鍵性的左右，所以兩個(gè)標(biāo)尺一定要顯露出來，并且比較明顯，不能被其他物體遮住，而且標(biāo)尺托盤的擺放一定在相機(jī)視野的中間，保值兩邊的標(biāo)尺都能進(jìn)入圖像視野。而且光照最好左右均勻，使兩個(gè)標(biāo)尺反光的程度一樣，這樣的話可以增加拼接方法的穩(wěn)定性。
【權(quán)利要求】
1.一種巖心圖像拼接融合方法，包括下列步驟: (1)在巖心托盤兩邊各設(shè)置一個(gè)與巖心軸向一致，用來測(cè)量巖心長(zhǎng)度的標(biāo)尺，圖像拼接時(shí)先根據(jù)這兩條標(biāo)尺，尋找兩條參考線； (2)通過兩條參考線進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)寬度變換，對(duì)圖像進(jìn)行規(guī)整，使兩條參考線規(guī)整為兩條豎直而且距離固定為標(biāo)準(zhǔn)寬度的直線； (3 )通過預(yù)算拼接距離，進(jìn)行模板匹配，再重新計(jì)算拼接距離，進(jìn)行圖像拼接:將所有需要拼接圖像都進(jìn)行規(guī)整之后，根據(jù)相機(jī)的機(jī)械機(jī)械運(yùn)動(dòng)預(yù)算拼接距離，找到兩幅圖像的大致重合區(qū)域，從拼接的下一副圖的左上角選出一小塊敏感區(qū)域，在上一幅圖像的大致的重合區(qū)域的邊界附近進(jìn)行圖像匹配；用尋找出的最佳的匹配位置計(jì)算出真實(shí)的拼接距離，再利用此真實(shí)的拼接距離，將兩幅圖像拼接到一起； (4)利用計(jì)算出的真實(shí)拼接距離找到兩幅圖像之間精確的重合區(qū)域，用兩個(gè)圖像的重合區(qū)域合成一幅重合區(qū)域，實(shí)現(xiàn)色差融合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的巖心圖像拼接融合方法，其特征在于，步驟(I)中:先確定兩條直線標(biāo)尺的大致范圍，由這兩個(gè)大致范圍確定敏感區(qū)域，對(duì)敏感區(qū)域先進(jìn)行灰度處理和二值化處理；然后對(duì)二值化圖像進(jìn)行霍夫變換，尋找標(biāo)尺的兩條豎直的直線和標(biāo)尺的橫刻度直線，橫縱直線的交點(diǎn)就是角點(diǎn)；把這些角點(diǎn)用最小二乘法擬合成出兩條直線，這兩條直線就是圖像的參考線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的巖心圖像拼接融合方法，其特征在于，步驟(2)中:根據(jù)兩條參考線，計(jì)算出圖像每一行和兩個(gè)直線的交點(diǎn)坐標(biāo)，對(duì)圖像進(jìn)行逐行處理將每一行的兩個(gè)交點(diǎn)的縱坐標(biāo)規(guī)整到一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)值，即把圖像的兩條參考線變換成為兩條豎直平行而且距離固定為標(biāo)準(zhǔn)寬度的兩條直線，圖像隨之變換
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的巖心圖像拼接融合方法，其特征在于，步驟(4)中，利用計(jì)算出的真實(shí)拼接距離找到兩幅圖像之間精確的重合區(qū)域，用兩個(gè)圖像的重合區(qū)域合成一幅重合區(qū)域，新的重合區(qū)域的每一點(diǎn)坐標(biāo)中RGB的值由兩個(gè)圖像的重合區(qū)域的同一點(diǎn)坐標(biāo)的RGB值合成，具體計(jì)算公式為:Vn=(Va*(N- j)/N) + (Vb*j/N)，其中Vn為合成圖像坐標(biāo)內(nèi)的RGB值，Va為第一個(gè)拼接圖像的精確重合區(qū)域這個(gè)坐標(biāo)的RGB值，Vb是第二個(gè)圖像的的拼接區(qū)域的RGB值，N為拼接區(qū)域的行數(shù)，j為這個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)在重合區(qū)域的行數(shù)；最后將重合區(qū)域圖像替代以前的重合區(qū)域。
【文檔編號(hào)】G06T5/50GK103530861SQ201310500093
【公開日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2013年10月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月22日
【發(fā)明者】李華偉, 余天洪, 任海燕, 段智魁, 卜學(xué)哲, 張齊榕 申請(qǐng)人:天津普達(dá)軟件技術(shù)有限公司