專利名稱：一種基于非線性的幾何校正方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種圖像識別、圖像匹配領(lǐng)域中的圖像校正技術(shù)，尤其是涉及ー種基于非線性的幾何校正方法。
背景技術(shù)：
圖像校準(zhǔn)是圖像識別和圖像匹配的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，圖像校準(zhǔn)的高精度是保障圖像識別和圖像匹配有效進行的根本條件之一。然而，大部分幾何校正算法僅考慮偏移、旋轉(zhuǎn)、傾斜等方面的幾何變形，但是很多待校準(zhǔn)圖像還存在較為嚴重的非線性幾何畸變，即源圖像與目標(biāo)圖像無法用簡單的線性坐標(biāo) 變換，而是復(fù)雜未知且不穩(wěn)定的非線性坐標(biāo)變換，這種非線性幾何畸變嚴重影響了圖像識別和圖像匹配的最終結(jié)果。因此，迫切需要一種新的幾何校正算法來校準(zhǔn)這種非線性幾何畸變，以保證最終工程結(jié)果精度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種健壯的，能夠有效校正圖像的非線性幾何畸變且校正精度高的幾何校正方法。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為ー種基于非線性的幾何校正方法，其特征在于包括以下步驟①假設(shè)待校正圖像的四個邊界像素點的坐標(biāo)位置分別為(Xl，Y1), (x2, y2)、(x3,y3) > (x4，y4)，對(X1, Y1) > (x2, y2)、(x3, y3)和(x4, y4)進行線性運算,得到待校正圖像的四個邊界像素點在校正圖像中的對應(yīng)的坐標(biāo)位置，分別對應(yīng)記為(Xl，Y1) > ( '，Y1) >
(V イノ )> (X1,12')，其中，v = Xi +V(少2少3)2+h_ろ)，
,_ | J(y3 h) + ( ~ xI)少2) +(X4-X2)2 .②對于待校正圖像中的任一像素點，將其坐標(biāo)位置記為(X，Y)，然后計算坐標(biāo)位置(X，Y)在待校正圖像的坐標(biāo)系中的位置比例關(guān)系，再對坐標(biāo)位置(X，Y)在待校正圖像的坐標(biāo)系中的位置比例關(guān)系進行優(yōu)化處理，最后按坐標(biāo)位置(X，Y)優(yōu)化后的位置比例關(guān)系等比例映射到校正圖像中，得到待校正圖像中的坐標(biāo)位置為(X，Y)的像素點在校正圖像中的對應(yīng)的坐標(biāo)位置，記為(X' , Y1 )；③根據(jù)待校正圖像中的各個像素點的像素值及校正圖像中的任一個像素點與待校正圖像中對應(yīng)的像素點的映射關(guān)系，確定校正圖像中對應(yīng)的像素點的像素值，具體過程為對于校正圖像中的坐標(biāo)位置為(X' ,V )的像素點，如果校正圖像中的坐標(biāo)位置為(X' , Y1 )的像素點在待校正圖像中僅有唯一的對應(yīng)坐標(biāo)位置為(X, Y)的像素點,則確定這種關(guān)系為一一對應(yīng)映射關(guān)系，并直接將待校正圖像中的坐標(biāo)位置為(X，Y)的像素點的像素值賦值給校正圖像中的坐標(biāo)位置為(X'，Y')的像素點；如果校正圖像中的坐標(biāo)位置為(X' ,V )的像素點在待校正圖像中有多個對應(yīng)的像素點，則確定這種關(guān)系為ー對多映CN 102663685 A說明書2/6 頁
射關(guān)系，并將待校正圖像中最后一次映射的像素點的像素值作為校正圖像中的坐標(biāo)位置為 (X' ,V )的像素點的像素值；如果校正圖像中的坐標(biāo)位置為(X' ,V )的像素點在待校 正圖像中無對應(yīng)的像素點，則確定校正圖像中的坐標(biāo)位置為(X' ,V )的像素點為空洞像 素點。④對校正圖像中的空洞像素點進行局部均值填充處理，得到最終的校正圖像。所述的步驟②的具體過程為②-I、對于待校正圖像中的任一像素點，將其坐標(biāo)位置記為
權(quán)利要求
1.一種基于非線性的幾何校正方法，其特征在于包括以下步驟 ①假設(shè)待校正圖像的四個邊界像素點的坐標(biāo)位置分別為(X1,Y1), (x2, y2)、(x3,y3) > (x4，y4)，對(X1, Y1) > (x2, y2)、(x3, y3)和(x4, y4)進行線性運算,得到待校正圖像的四個邊界像素點在校正圖像中的對應(yīng)的坐標(biāo)位置，分別對應(yīng)記為(Xl，Y1) > ( '，Y1) >(V，y2, )> (X1,12')，其中，X2. = Xi + -^1)2+(^-^1)2 +Jjy4-y3f+(X4-X3)2 ，I, ,_1, , V(少3 _少1)2 +(X3 ~Xl)2 +^/0^-^2)2+( - )2少2 _少I H2; ②對于待校正圖像中的任一像素點，將其坐標(biāo)位置記為(X，Y)，然后計算坐標(biāo)位置(X，Y)在待校正圖像的坐標(biāo)系中的位置比例關(guān)系，再對坐標(biāo)位置(X，Y)在待校正圖像的坐標(biāo)系中的位置比例關(guān)系進行優(yōu)化處理，最后按坐標(biāo)位置(X，Y)優(yōu)化后的位置比例關(guān)系等比例映射到校正圖像中，得到待校正圖像中的坐標(biāo)位置為(X，Y)的像素點在校正圖像中的對應(yīng)的坐標(biāo)位置，記為(X' , Y1 )； ③根據(jù)待校正圖像中的各個像素點的像素值及校正圖像中的任一個像素點與待校正圖像中對應(yīng)的像素點的映射關(guān)系，確定校正圖像中對應(yīng)的像素點的像素值，具體過程為對于校正圖像中的坐標(biāo)位置為(X' ,V )的像素點，如果校正圖像中的坐標(biāo)位置為(X'，V )的像素點在待校正圖像中僅有唯一的對應(yīng)的坐標(biāo)位置為(X，Y)的像素點，則確定這種關(guān)系為一一對應(yīng)映射關(guān)系，并直接將待校正圖像中的坐標(biāo)位置為(X，Y)的像素點的像素值賦值給校正圖像中的坐標(biāo)位置為(X'，Y')的像素點；如果校正圖像中的坐標(biāo)位置為(X' ,Y')的像素點在待校正圖像中有多個對應(yīng)的像素點，則確定這種關(guān)系為一對多映射關(guān)系，并將待校正圖像中最后一次映射的像素點的像素值作為校正圖像中的坐標(biāo)位置為(X' ,V )的像素點的像素值；如果校正圖像中的坐標(biāo)位置為(X' ,V )的像素點在待校正圖像中無對應(yīng)的像素點，則確定校正圖像中的坐標(biāo)位置為(X' ,V )的像素點為空洞像素點。
④對校正圖像中的空洞像素點進行局部均值填充處理，得到最終的校正圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于非線性的幾何校正方法，其特征在于所述的步驟②的具體過程為 ②-I、對于待校正圖像中的任一像素點，將其坐標(biāo)位置記為(X，Y)； ②-2、計算坐標(biāo)位置(X，Y)在待校正圖像的坐標(biāo)系中的位置比例關(guān)系，將坐標(biāo)位置(X，Y)投影到待校正圖像中由坐標(biāo)位置為(Xl，yi)的邊界像素點和坐標(biāo)位置為(x2，y2)的邊界A/~i像素點連接而成的邊界直線上的投影點的位置比例關(guān)系記為A1,4=;，將坐標(biāo)位置(X， AnY)投影到待校正圖像中由坐標(biāo)位置為(x3，y3)的邊界像素點和坐標(biāo)位置為(x4，y4)的邊界Be像素點連接而成的邊界直線上的投影點的位置比例關(guān)系記為入2，毛=e，將坐標(biāo)位置(X，Y)投影到待校正圖像中由坐標(biāo)位置為(Xl，yi)的邊界像素點和坐標(biāo)位置為(x3，y3)的邊界像素點連接而成的邊界直線上的投影點的位置比例關(guān)系記為PpA=:，將坐標(biāo)位置(X， /\.LJY)投影到待校正圖像中由坐標(biāo)位置為(x2，y2)的邊界像素點和坐標(biāo)位置為(x4，y4)的邊界像素點連接而成的邊界直線上的投影點的位置比例關(guān)系記為
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種基于非線性的幾何校正方法，其特征在于所述的步驟④中對校正圖像中的空洞像素點進行局部均值填充處理的具體過程為對于校正圖像中的任一空洞像素點，計算該空洞像素點的四個相鄰像素點的像素值的平均值，將計算得到的平均值作為該空洞像素點的像素值。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于非線性的幾何校正方法，其特征在于所述的步驟③中待校正圖像中最后一次映射的像素點為待校正圖像中與校正圖像中的坐標(biāo)位置為(X'，Y')的像素點對應(yīng)的多個像素點按先后秩 序進行步驟②處理時最后一個進行步驟②處理的像素點。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于非線性的幾何校正方法，首先按照一定的線性變換關(guān)系，將待校正圖像的四個邊界像素點映射到校正圖像中，也即確定校正圖像的長寬屬性值，保證校正圖像的形狀規(guī)范性，然后對待校正圖像中的像素點的坐標(biāo)位置在待校正圖像的坐標(biāo)系中的位置比例關(guān)系進行優(yōu)化處理，再按優(yōu)化處理后的位置比例關(guān)系映射到校正圖像中，最后根據(jù)待校正圖像中的各個像素點的像素值，確定校正圖像中對應(yīng)的像素點的像素值，并對校正圖像中的空洞像素點進行填充，獲得最終的校正圖像，由于本發(fā)明方法對圖像的像素點及像素點的像素值進行了線性及非線性處理，因此不僅實現(xiàn)簡便，而且可以有效校正圖像的非線性偏移，且能夠滿足圖像識別和圖像匹配的精度要求。
文檔編號G06T5/00GK102663685SQ201210073039
公開日2012年9月12日 申請日期2012年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月19日
發(fā)明者葉慶衛(wèi), 周宇, 袁德彬 申請人:寧波大學(xué)