線陣掃描圖像的矯正方法與裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及線陣掃描圖像的矯正方法與裝置，本發(fā)明的方法對(duì)參考圖像與待處理圖像進(jìn)行灰度投影，分別得到它們?cè)谶\(yùn)動(dòng)方向上的投影曲線；所述參考圖像是目標(biāo)物在設(shè)定速度下的掃描圖像；找出待處理圖像與參考圖像對(duì)應(yīng)的投影曲線的極值點(diǎn)，并對(duì)兩圖像對(duì)應(yīng)的曲線極值點(diǎn)進(jìn)行匹配，得到分割點(diǎn)；以所述分割點(diǎn)分別對(duì)待處理圖像與參考圖像進(jìn)行分割，得到對(duì)應(yīng)的子塊，對(duì)待處理圖像的子塊進(jìn)行矯正，使其行數(shù)與對(duì)應(yīng)參考圖像子塊行數(shù)相同；對(duì)矯正后的待處理圖像的子塊進(jìn)行拼接，得到矯正圖像。本發(fā)明能夠解決現(xiàn)有矯正方法對(duì)運(yùn)動(dòng)物品非勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)變形程度不同不能直接處理的問(wèn)題。
【專利說(shuō)明】線陣掃描圖像的矯正方法與裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種線陣掃描圖像矯正方法，特別適用于線陣掃描的汽車底盤圖像。

【背景技術(shù)】
[0002]線陣CCD工作在固定行頻模式下時(shí)，對(duì)于運(yùn)動(dòng)物體，速度越快，相機(jī)采集到的行數(shù)就越少；速度越慢，相機(jī)采集到的行數(shù)就越多，因此，圖像的變形主要表現(xiàn)在采集行數(shù)的不同。
[0003]在汽車底盤掃描領(lǐng)域，針對(duì)同一款車，車輛行駛速度越快，相機(jī)采集到的行數(shù)就越少；汽車行駛的速度越慢，相機(jī)采集到的行數(shù)就越多，圖像的變形也主要表現(xiàn)在采集行數(shù)的不同。
[0004]在進(jìn)行圖像矯正時(shí)，由于不同時(shí)刻車輛行駛的速度不同，因此汽車底盤不同部分變形程度也不同，因而不能宏觀地直接使用圖像縮放算法對(duì)變形圖像進(jìn)行處理。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種線陣掃描圖像的矯正方法，用以解決現(xiàn)有矯正方法對(duì)運(yùn)動(dòng)物品非勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)變形程度不同不能直接處理的問(wèn)題。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案包括:
[0007]線陣掃描圖像的矯正方法，步驟如下:
[0008]I)對(duì)參考圖像與待處理圖像進(jìn)行灰度投影，分別得到它們?cè)谶\(yùn)動(dòng)方向上的投影曲線；所述參考圖像是目標(biāo)物在設(shè)定速度下的掃描圖像；
[0009]2)找出待處理圖像與參考圖像對(duì)應(yīng)的投影曲線的極值點(diǎn)，并對(duì)兩圖像對(duì)應(yīng)的曲線極值點(diǎn)進(jìn)行匹配，得到分割點(diǎn)；
[0010]3)以所述分割點(diǎn)分別對(duì)待處理圖像與參考圖像進(jìn)行分割，得到對(duì)應(yīng)的子塊，對(duì)待處理圖像的子塊進(jìn)行矯正，使其行數(shù)與對(duì)應(yīng)參考圖像子塊行數(shù)相同；
[0011]4)對(duì)矯正后的待處理圖像的子塊進(jìn)行拼接，得到矯正圖像。
[0012]步驟I)之前，還包括對(duì)待處理圖像進(jìn)行去噪的步驟。
[0013]步驟I)與步驟2)之間還包括對(duì)投影曲線進(jìn)行平滑處理的步驟。
[0014]極值點(diǎn)滿足式(3):Γ (x)為平滑處理后的投影曲線；
[0015]X e {x 11’(X) -1’(χ-1) > O 且 I’(x+1) -1’(X) < O } U {x 11’(x) -1’ (χ-1) < O 且I，(x+1)-1' (X) > 0} (3)。
[0016]步驟2)所述的匹配步驟包括:設(shè)參考圖像對(duì)應(yīng)的投影曲線為I’s(x)，X所在行上下各取s行所形成的子圖為fs(x:s);待處理圖像對(duì)應(yīng)的投影曲線為I’t(x)，X所在行上下各取s行所形成的子圖為ft(x:s)，兩投影曲線的極值點(diǎn)滿足式(4)為配對(duì)成功，
[0017]ls(xs)~lt(xt) <thre\(4)
< L
abs(J人xs: s)-ft(xt: ^)) < threl
[0018]其中，s、threl、thre2為對(duì)應(yīng)的設(shè)定值。
[0019]線陣掃描圖像的矯正裝置，包括如下模塊:
[0020]I)對(duì)參考圖像與待處理圖像進(jìn)行灰度投影，分別得到它們?cè)谶\(yùn)動(dòng)方向上的投影曲線；所述參考圖像是目標(biāo)物在設(shè)定速度下的掃描圖像；
[0021]2)找出待處理圖像與參考圖像對(duì)應(yīng)的投影曲線的極值點(diǎn)，并對(duì)兩圖像對(duì)應(yīng)的曲線極值點(diǎn)進(jìn)行匹配，得到分割點(diǎn)；
[0022]3)以所述分割點(diǎn)分別對(duì)待處理圖像與參考圖像進(jìn)行分割，得到對(duì)應(yīng)的子塊，對(duì)待處理圖像的子塊進(jìn)行矯正，使其行數(shù)與對(duì)應(yīng)參考圖像子塊行數(shù)相同；
[0023]4)對(duì)矯正后的待處理圖像的子塊進(jìn)行拼接，得到矯正圖像。
[0024]模塊I)之前，還包括對(duì)待處理圖像進(jìn)行去噪的模塊。
[0025]模塊I)與模塊2)之間還包括對(duì)投影曲線進(jìn)行平滑處理的模塊。
[0026]極值點(diǎn)滿足式(3):Γ (x)為平滑處理后的投影曲線；
[0027]X e {x I I，(X) -1，(χ-1) > O 且 I，(x+1) -1，(x) < O } U {x | I，(x) -1，(χ-1) < 0 且I，(x+1)-1' (X) > 0} (3)。
[0028]模塊2)所述的匹配過(guò)程包括:設(shè)參考圖像對(duì)應(yīng)的投影曲線為I’s(x)，X所在行上下各取s行所形成的子圖為fs(x:s);待處理圖像對(duì)應(yīng)的投影曲線為I’t(x)，X所在行上下各取s行所形成的子圖為ft(x:s)，兩投影曲線的極值點(diǎn)滿足式(4)為配對(duì)成功；
[0029]
I Is Os) — It {xt) < threl(4)
\abs( fs (X、: s) - /；(xr: s)) < threl
[0030]其中，s、threl、thre2為對(duì)應(yīng)的設(shè)定值。
[0031]雖然運(yùn)動(dòng)物品運(yùn)動(dòng)不是勻速的，但在微觀上在某一段時(shí)間內(nèi)，其速度是近似勻速地，因此對(duì)采集到圖像進(jìn)行水平灰度投影，所得到的投影曲線將反映出速度變化情況。所以，本發(fā)明首先選取一個(gè)參考圖像作為標(biāo)準(zhǔn)，參考圖像是目標(biāo)物在設(shè)定速度(勻速)下的掃描圖像；然后分別對(duì)兩圖像進(jìn)行處理得到灰度投影曲線，在曲線上找極值點(diǎn)，以極值點(diǎn)對(duì)圖像進(jìn)行分割，對(duì)分割的子塊進(jìn)行矯正后再進(jìn)行拼接。由于兩圖像對(duì)應(yīng)投影曲線的極值點(diǎn)不一定一致，所以還需要進(jìn)行匹配。應(yīng)用本發(fā)明的方法，能夠解決現(xiàn)有矯正方法對(duì)運(yùn)動(dòng)物品非勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)變形程度不同時(shí)宏觀矯正無(wú)法處理的問(wèn)題，得到較好的矯正結(jié)果。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0032]圖1a是汽車底盤變形圖像；
[0033]圖1b是汽車底盤參考圖像；
[0034]圖2是變形圖像與參考圖像沿縱軸的投影對(duì)比；
[0035]圖3是變形圖像與參考圖像濾波平滑結(jié)果對(duì)比；
[0036]圖4是變形圖像與參考圖像極值點(diǎn)匹配結(jié)果對(duì)比；
[0037]圖5a是矯正后的圖形；
[0038]圖5b是矯正后的圖形與參考圖像的差值圖像；
[0039]圖6是矯正流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0040]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0041]汽車底盤實(shí)施例
[0042]本實(shí)施例中，目標(biāo)圖像為汽車底盤圖像。以下描述中，參考圖像也稱為標(biāo)準(zhǔn)圖像，待處理圖像也稱為變形圖像。如圖2、3、4中出現(xiàn)的“標(biāo)準(zhǔn)汽車底盤投影曲線”、“標(biāo)準(zhǔn)曲線”
坐寸ο
[0043]本發(fā)明的方法如下:對(duì)參考圖像與待處理圖像進(jìn)行灰度投影，分別得到它們?cè)谶\(yùn)動(dòng)方向上的投影曲線；參考圖像是汽車在設(shè)定速度下的掃描圖像；找出待處理圖像與參考圖像對(duì)應(yīng)的投影曲線的極值點(diǎn)，并對(duì)兩圖像對(duì)應(yīng)的曲線極值點(diǎn)進(jìn)行匹配，得到分割點(diǎn)；以所述分割點(diǎn)分別對(duì)待處理圖像與參考圖像進(jìn)行分割，得到對(duì)應(yīng)的子塊，對(duì)待處理圖像的子塊進(jìn)行矯正，使其行數(shù)與對(duì)應(yīng)參考圖像子塊行數(shù)相同；對(duì)矯正后的待處理圖像的子塊進(jìn)行拼接，得到矯正圖像。
[0044]具體的，方法流程如圖6所示:
[0045]實(shí)際檢測(cè)時(shí)汽車底盤會(huì)受到不同程度的污染而導(dǎo)致所采集到的圖像中包含有噪聲，這對(duì)后續(xù)圖像的分析與處理是不利的，因此需要對(duì)圖像進(jìn)行平滑處理以降低噪聲的影響。本實(shí)施例使用高斯濾波器對(duì)圖像進(jìn)行平滑處理(作為其他實(shí)施方式，也可以采用其它算法濾波器)，設(shè)原圖像為f(x，y)，濾波后的圖像為(x，y)，則兩者之間的關(guān)系如式(I)所示:




(X2+ V2 )
[0046]f (X，y) = G(x, y)*f(x, y),其中，G(_t，ν.) = _L_el 2cr2 J(I)

， 2πσ2
[0047]線陣CCD工作在固定行頻模式下時(shí)，針對(duì)同一款車，車輛行駛速度越快，相機(jī)采集到的行數(shù)就越少；汽車行駛的速度越慢，相機(jī)采集到的行數(shù)就越多，因此，圖像的變形主要表現(xiàn)在采集行數(shù)的不同。但由于不同時(shí)刻車輛行駛的速度不同，因此汽車底盤不同部分變形程度也不同，因而不能宏觀地直接使用圖像縮放算法對(duì)變形圖像進(jìn)行處理。但微觀上在某一段時(shí)間內(nèi)，車輛行駛的速度是近似勻速地，并且兩幅圖像所表現(xiàn)的內(nèi)容是一致的，因此對(duì)采集到兩幅圖像進(jìn)行水平灰度投影，所得到的投影曲線將反映出車輛行駛速度變化情況。圖2分別為標(biāo)準(zhǔn)汽車底盤與變形汽車底盤的水平投影曲線(汽車運(yùn)動(dòng)方法為水平方向)，從中可以看出兩條曲線的大致輪廓基本保持一致，只是在某些區(qū)間曲線被不同程度地拉伸或壓縮了。
[0048]圖2兩條曲線清晰反映了變形圖像相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)圖像被壓縮和拉伸的程度。由于曲線包含很多噪聲，需要對(duì)其進(jìn)行平滑處理，設(shè)平滑前的曲線為ι(χ)，平滑后的曲線為Γ (X)，則有:

I —丈
[0049]Γ (X) = G(X) *1 (X)，其中，G(X) = - J_r e 2cr(2)




?V 2 TT CF
[0050]圖2的兩條曲線平滑后的結(jié)果如圖3所示。
[0051]令參考圖像的投影曲線濾波后為I’ s(x)，參考圖像中X所在行上下各取s行所形成的子圖為fs(x:s);待處理圖像的投影曲線濾波后為I’t(x)，變形途中X所在行上下各取s行所形成的子圖為ft(x:s)，則極值點(diǎn)滿足式(3):
[0052]X e {x I I，(X) -1，(χ-1) > O 且 I，(x+1) -1，(x) < O } U {x | I，(x) -1，(χ-1) < 0 且I' (x+1)-1' (x) > 0} (3)
[0053]由于噪聲點(diǎn)和被檢測(cè)底盤圖像上可能存在異物的影響，兩條曲線上所求的極值點(diǎn)的數(shù)量會(huì)不一致，因此需要對(duì)兩條曲線上的進(jìn)行配對(duì)，兩個(gè)極值點(diǎn)滿足式(4)則認(rèn)為配對(duì)成功，如圖4所示:
/Jx)-/,(xl)<threi
[0054]其中，s = 7, threl = 2, ther2 = 6。 (4)
[ahs(fs(xs: s) — f,{x,:.S-)) < threl
[0055]以上s = 7，threl = 2，ther2 = 6是根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定的，可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整；abs為絕對(duì)值函數(shù)。
[0056]以匹配的極值點(diǎn)為分割點(diǎn)，對(duì)兩幅圖像進(jìn)行分割，對(duì)應(yīng)子塊使用雙線性插值算法將待處理圖像的子塊矯正為與對(duì)應(yīng)參考圖像的子塊相同數(shù)目的行數(shù)，然后將所有矯正后的待處理圖像子塊依次進(jìn)行拼接，即為最終矯正結(jié)果圖。圖5a與圖5b為矯正的結(jié)果圖及誤差圖。
[0057]以上給出一種具體的實(shí)施方式，但本發(fā)明不局限于所描述的實(shí)施方式，顯然本發(fā)明也適用于其他線陣掃描圖像，而不僅僅是汽車底盤圖像。
[0058]本發(fā)明的基本思路在于上述方案，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，設(shè)計(jì)出各種變形的模型、公式、參數(shù)并不需要花費(fèi)創(chuàng)造性勞動(dòng)。在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下對(duì)實(shí)施方式進(jìn)行的變化、修改、替換和變型仍落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.線陣掃描圖像的矯正方法，其特征在于，步驟如下: 1)對(duì)參考圖像與待處理圖像進(jìn)行灰度投影，分別得到它們?cè)谶\(yùn)動(dòng)方向上的投影曲線；所述參考圖像是目標(biāo)物在設(shè)定速度下的掃描圖像； 2)找出待處理圖像與參考圖像對(duì)應(yīng)的投影曲線的極值點(diǎn)，并對(duì)兩圖像對(duì)應(yīng)的曲線極值點(diǎn)進(jìn)行匹配，得到分割點(diǎn)； 3)以所述分割點(diǎn)分別對(duì)待處理圖像與參考圖像進(jìn)行分割，得到對(duì)應(yīng)的子塊，對(duì)待處理圖像的子塊進(jìn)行矯正，使其行數(shù)與對(duì)應(yīng)參考圖像子塊行數(shù)相同； 4)對(duì)矯正后的待處理圖像的子塊進(jìn)行拼接，得到矯正圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線陣掃描圖像的矯正方法，其特征在于，步驟I)之前，還包括對(duì)待處理圖像進(jìn)行去噪的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的線陣掃描圖像的矯正方法，其特征在于，步驟I)與步驟2)之間還包括對(duì)投影曲線進(jìn)行平滑處理的步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的線陣掃描圖像的矯正方法，其特征在于，極值點(diǎn)滿足式(3):Γ (X)為平滑處理后的投影曲線；
xe {χ 11' (X)-1，(χ-1) > O 且 I，(x+1) -1' (X) < 0} U {x|l，(χ) -1' (χ-1) < O 且I，(x+1)-1' (χ) >0} (3)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的線陣掃描圖像的矯正方法，其特征在于，步驟2)所述的匹配步驟包括:設(shè)參考圖像對(duì)應(yīng)的投影曲線為I’s(x)，χ所在行上下各取s行所形成的子圖為fs(x:s);待處理圖像對(duì)應(yīng)的投影曲線為I’t(x)，χ所在行上下各取s行所形成的子圖為ft(x:s)，兩投影曲線的極值點(diǎn)滿足式(4)為配對(duì)成功，/、(xj< th re\(4)<
ahs{ fs (χ、.: s) - ft (χ,: s)) < threl 其中，s、threl、thre2為對(duì)應(yīng)的設(shè)定值。
6.線陣掃描圖像的矯正裝置，其特征在于，包括如下模塊: 1)對(duì)參考圖像與待處理圖像進(jìn)行灰度投影，分別得到它們?cè)谶\(yùn)動(dòng)方向上的投影曲線；所述參考圖像是目標(biāo)物在設(shè)定速度下的掃描圖像； 2)找出待處理圖像與參考圖像對(duì)應(yīng)的投影曲線的極值點(diǎn)，并對(duì)兩圖像對(duì)應(yīng)的曲線極值點(diǎn)進(jìn)行匹配，得到分割點(diǎn)； 3)以所述分割點(diǎn)分別對(duì)待處理圖像與參考圖像進(jìn)行分割，得到對(duì)應(yīng)的子塊，對(duì)待處理圖像的子塊進(jìn)行矯正，使其行數(shù)與對(duì)應(yīng)參考圖像子塊行數(shù)相同； 4)對(duì)矯正后的待處理圖像的子塊進(jìn)行拼接，得到矯正圖像。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的線陣掃描圖像的矯正裝置，其特征在于，模塊I)之前，還包括對(duì)待處理圖像進(jìn)行去噪的模塊。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的線陣掃描圖像的矯正裝置，其特征在于，模塊I)與模塊2)之間還包括對(duì)投影曲線進(jìn)行平滑處理的模塊。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的線陣掃描圖像的矯正裝置，其特征在于，極值點(diǎn)滿足式(3):Γ (χ)為平滑處理后的投影曲線； xe {χ 11' (χ)-1，(χ-1) > O 且 I，(x+1)-1，(χ) < 0} U {x|l，(χ)-1' (χ-1) < O 且I，(x+1)-1' (χ) > 0} (3)。
10.根據(jù)權(quán)利要求6或7或8或9所述的線陣掃描圖像的矯正裝置，其特征在于，模塊2)所述的匹配過(guò)程包括:設(shè)參考圖像對(duì)應(yīng)的投影曲線為I’ s(x)，χ所在行上下各取s行所形成的子圖為fs(x:s);待處理圖像對(duì)應(yīng)的投影曲線為I’t(x)，χ所在行上下各取s行所形成的子圖為ft(x:s)，兩投影曲線的極值點(diǎn)滿足式(4)為配對(duì)成功； IIs (Xv )-lt (xt) < thre\(4)
\abs{ fs(χ、: s) — ft(xr: s)) < threl 其中，s、threl、thre2為對(duì)應(yīng)的設(shè)定值。
【文檔編號(hào)】G06T3/40GK104299190SQ201410064476
【公開(kāi)日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年2月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月25日
【發(fā)明者】吳貴芳, 王曉紅, 周立鵬, 郭峰 申請(qǐng)人:河南科技大學(xué)