專利名稱：一種基于四點(diǎn)變換的圖像自適應(yīng)校正方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于四點(diǎn)變換的圖像自適應(yīng)校正方法。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代工業(yè)迅猛發(fā)展的大背景下，電力、化工、冶金等許多行業(yè)正在使用著大量的各種攝像頭，其中不乏紅外及普通雙視攝像。然而，由于兩攝像頭焦距不同、兩鏡頭位置無法重疊，且無法保證軸平行及安裝角度完全同步，其拍攝的紅外圖像及普通圖像無法完全對應(yīng)。兩圖的不同不便于依據(jù)紅外圖像找到溫度超高的設(shè)備位置。現(xiàn)有的圖像校正技術(shù)(類似四點(diǎn)轉(zhuǎn)正、同素變換等任意四邊形的變形技術(shù))，幾乎 次除法，容易出現(xiàn)分母為零等意外情況。另外，很多類似的校正技術(shù)僅僅是將任意四邊形與正規(guī)矩形相互對應(yīng)，且完全忽略了四邊形外部的鄰近區(qū)域。但在現(xiàn)實(shí)中，圖像在正規(guī)矩形內(nèi)部的情況很少，使用范圍太窄，用在現(xiàn)場實(shí)用中往往不能滿足要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種易于實(shí)現(xiàn)及移植，操作簡單，使用方便，校正精度高的基于四點(diǎn)變換的圖像自適應(yīng)校正方法。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是本發(fā)明是一種基于四點(diǎn)變換的圖像自適應(yīng)校正方法，該方法采用四點(diǎn)映射對雙圖像進(jìn)行雙鼠標(biāo)對應(yīng)定位計(jì)算并采用遍歷圖像方式進(jìn)行校正，該方法包括以下步驟
(1)圖像獲取，利用雙視攝像機(jī)對現(xiàn)場環(huán)境進(jìn)行普通圖像和紅外圖像獲取，所述普通圖像和所述紅外圖像由所述雙視攝像機(jī)的兩個(gè)鏡頭同時(shí)從相差不大的兩個(gè)視角對同一現(xiàn)場進(jìn)行拍攝獲得；
(2)提取映射點(diǎn)，以所述普通圖像和所述紅外圖像的其中一幅圖作為原圖，另一幅圖像作為映射圖，在所述原圖上，采用人工框選四點(diǎn)所含區(qū)域，獲得灰度圖像，灰度圖像拉伸并放大若干倍，手動(dòng)任意點(diǎn)選四點(diǎn)形成任意四邊形并存儲(chǔ)，從而完成四點(diǎn)提?。?br> (3)坐標(biāo)系建立,在所述原圖上以原圖左上角頂點(diǎn)為坐標(biāo)系的原點(diǎn),X軸向右為正,Y軸向下為正，建立XY坐標(biāo)系；
(4)在所述XY坐標(biāo)系選取一個(gè)原像點(diǎn)M并獲取其坐標(biāo)M(x,y),用數(shù)值計(jì)算方法解方程獲得點(diǎn)M在該任意四邊形映射下的鄰邊比例α和β的值；
(5)計(jì)算鼠標(biāo)對應(yīng)點(diǎn)，獲得雙鼠標(biāo)根據(jù)上述步驟(4)獲得的鄰邊比例α和β的值，實(shí)時(shí)計(jì)算鼠標(biāo)所在原像點(diǎn)M在所述映射圖上的相應(yīng)的四邊形映射下的坐標(biāo)M’(x’，y’)，M’即為雙鼠中的第二鼠標(biāo)；
(6 )變形校正，遍歷所述原圖和所述映射圖上的坐標(biāo)，完成變形校正。在所述步驟(4)中，所述α和β的計(jì)算過程如下
(a)計(jì)算映射，原圖中任意四點(diǎn)(P0P1P2P3)變換后，對應(yīng)到目標(biāo)圖中四點(diǎn)(P?！?P1 ’ P2 ’ P3’)，根據(jù)這種映射規(guī)則，任意點(diǎn)坐標(biāo)M (x，y)經(jīng)過四點(diǎn)變換后，獲得點(diǎn)Μ’ (X，’y’)。設(shè)M相對于PtlP1的位置比例為α，相對于PtlP3的比例為β，其中，點(diǎn)P。、P1^ P2> P3是所述步驟(2)中手動(dòng)點(diǎn)選的任意四點(diǎn)，點(diǎn)1在PtlP1直線上的對應(yīng)點(diǎn)設(shè)置為a，在P2P3上的對應(yīng)點(diǎn)設(shè)置為b，在P0P3上的對應(yīng)點(diǎn)設(shè)置為c，在P1P2上的對應(yīng)點(diǎn)設(shè)置為d，則
a= Po" α · (PrP0) · b: Ρ3- α * (P2-P3) , c= Ρ0- P · (PfP0) d: PrP · IP2-P1);
(b) 方程建立，由向量和的方程聯(lián)立，代入焦點(diǎn)M，可解得比例α、β的方程式
K1* Cl K2^ Cl - K3=O, Τ+^β2— T2* β - T3=O,
，其中Kp K2、K3> !\、T2、T3均是常數(shù)系數(shù)；
(C) 系數(shù)計(jì)算，α的三個(gè)系數(shù)K1, K2, K3的值計(jì)算如下 Ki= (Po. F—Pi, V.) * (Ρζ. X—P3. X.) + (Pi. X—Po, X.) * (P2. Υ~ 3. }τ)；
Kz= (P2. χ-Ρ3. χ-Ρι. X+Po. χ)*(Ρι . y—Po* y)-(Pz. y—P3. y~Pi. y+P0. y)*(P,'. x- Pq. x)丄(Po. Y-Pi. y) * (P3. x—Po· x) — (Po, x-Pj. x)拿(P3. y—Po. y)
K3= (P . X-P0- x)氺Pt' y-(P3. y-P0. y)*Pr. x^P0. x*P3. y-P3. x*P0, y;
β的三個(gè)系數(shù)T1, T2, T3的值如下
Tf (Po. y~Ps. y) * (P2. χ-Ρ!. χ) + (P3. χ-Ρ0. x)*(Ps, y-P1. y)
I2= (P2. χ-Ρι. x—P3. X-P0. x)*(Pi". y—Po· y) —(P2. y—Pi· y^P3. y*Po- y)*( Pi5. x —Po. x) + (Po. y—P3. y) * (Pt. x—P0. x) - (P0. x—P3. x) * CPi. y—Po. y)
T3=CPj, x-Po.y-(Pi- HPe· y)*Pi!. x-P0. x*P*. y-Ρι, x*P0. y；
其中，P0. X表示Pci點(diǎn)的X坐標(biāo)，P0. y表示Pci點(diǎn)的y坐標(biāo)！P1. x表示P1點(diǎn)的x坐標(biāo)，P1- y表示P1點(diǎn)的I坐標(biāo)；P2. X表示P2點(diǎn)的X坐標(biāo)，P2- y表示P2點(diǎn)的y坐標(biāo)；Ρ3. χ表示P3點(diǎn)的χ坐標(biāo)，P3- y表示P3點(diǎn)的I坐標(biāo)A’ · χ表示P/點(diǎn)的χ坐標(biāo)，P/ · y表示P/點(diǎn)的I坐標(biāo)；
Cd) 求解α和β值,用一元二次方程求解公式
權(quán)利要求
1.一種基于四點(diǎn)變換的圖像自適應(yīng)校正方法，其特征在于，該方法采用四點(diǎn)映射對雙圖像進(jìn)行雙鼠標(biāo)對應(yīng)定位計(jì)算并采用遍歷圖像方式進(jìn)行校正，該方法包括以下步驟 (1)圖像獲取，利用雙視攝像機(jī)對現(xiàn)場環(huán)境進(jìn)行普通圖像和紅外圖像獲取，所述普通圖像和所述紅外圖像由所述雙視攝像機(jī)的兩個(gè)鏡頭同時(shí)從相差不大的兩個(gè)視角對同一現(xiàn)場進(jìn)行拍攝獲得； (2)提取映射點(diǎn)，以所述普通圖像和所述紅外圖像的其中一幅圖作為原圖，另一幅圖像作為映射圖，在所述原圖上，采用人工框選四點(diǎn)所含區(qū)域，獲得灰度圖像，灰度圖像拉伸并放大若干倍，手動(dòng)任意點(diǎn)選四點(diǎn)形成任意四邊形并存儲(chǔ)，從而完成四點(diǎn)提??； (3)坐標(biāo)系建立,在所述原圖上以原圖左上角頂點(diǎn)為坐標(biāo)系的原點(diǎn),X軸向右為正,Y軸向下為正，建立XY坐標(biāo)系； (4)在所述XY坐標(biāo)系選取一個(gè)原像點(diǎn)M并獲取其坐標(biāo)M(x，y)，用數(shù)值計(jì)算方法解方程獲得點(diǎn)M在所述任意四邊形映射下的鄰邊比例α和β的值； (5)計(jì)算鼠標(biāo)對應(yīng)點(diǎn)，獲得雙鼠標(biāo)根據(jù)上述步驟(4)獲得的鄰邊比例α和β的值，實(shí)時(shí)計(jì)算鼠標(biāo)所在原像點(diǎn)M在所述映射圖上的相應(yīng)的四邊形映射下的坐標(biāo)M’(x’，y’)，M’即為雙鼠標(biāo)中的第二鼠標(biāo)； (6 )變形校正，遍歷所述原圖和所述映射圖上的坐標(biāo)，完成變形校正。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于四點(diǎn)變換的圖像自適應(yīng)校正方法，其特征在于，所述步驟(4)中，所述α和β的計(jì)算過程如下 (a)計(jì)算映射，原圖中的任意四點(diǎn)(PtlP1P2P3)變換后，對應(yīng)到映射圖中四點(diǎn)(P?！?P/ P2’ P/)，根據(jù)這種映射規(guī)則，任意點(diǎn)坐標(biāo)M (x,y)經(jīng)過四點(diǎn)變換后，獲得點(diǎn)Μ’(X，，y’)，設(shè)M相對于PtlP1的位置比例為α，相對于PtlP3的比例為β，其中，點(diǎn)Pq、Pi、P2、P3是所述步驟(2)中手動(dòng)點(diǎn)選的任意四點(diǎn)，點(diǎn)1在PtlP1直線上的對應(yīng)點(diǎn)設(shè)置為a，在P2P3上的對應(yīng)點(diǎn)設(shè)置為比在PtlP3上的對應(yīng)點(diǎn)設(shè)置為C，在P1P2上的對應(yīng)點(diǎn)設(shè)置為d，則 a= P0- α · (Pt-P0) · b= P3- α · (P2-P3) , c= P0- P · (P3-Fo) · d= Prβ-(Pt-Pl) ι (b)方程建立，由向量和的方程聯(lián)立，代入焦點(diǎn)M，可解得比例α、β的方程式Κι* a 2- K2* α - K3=O T1* β 2- T2* P，T3=O, 其中Kp K2、K3> !\、T2、T3均是常數(shù)系數(shù)； (C)系數(shù)計(jì)算，α的三個(gè)系數(shù)KpK2, K3的值計(jì)算如下K1=CP0. F-P1. Y.)*CP2. X-P3. x) + (P_. X-Po- :c)*(p2. y—3. τ)；K2二 CP2. x-P3. χ-Ρι. x+Po. x)*(P,\ V-P0. y)-(P2. y-P3. y—Pi. y+P0. F)*(P1' x-P0, x)- (P0. y-Pi. y)* (P3, J-P0. s)-(P0. x—P!, x) * (P3. y-Po- y)；K3二 (P3. S-P0. x)*Pt' y-(P3· V-P0. y>*Pt' xtP。· x寧p3· y-p3. x*P0, y； β的三個(gè)系數(shù)T1, T2, T3的值如下
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于四點(diǎn)變換的圖像自適應(yīng)校正方法，其特征在于，在所述步驟(5)中從點(diǎn)M到點(diǎn)Μ’(χ’，f )的映射過程如下
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于四點(diǎn)變換的圖像自適應(yīng)校正方法，其特征在于，在所述步驟(d)中，當(dāng)把
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于四點(diǎn)變換的圖像自適應(yīng)校正方法，其特征在于對所述映射圖進(jìn)行如所述步驟① ⑥的外擴(kuò)變換，得到新的外擴(kuò)點(diǎn)Ν2’，進(jìn)而得到新的映射四邊形。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于四點(diǎn)變換的圖像自適應(yīng)校正方法，其特征在于，在所述步驟(d)中，當(dāng)把
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于四點(diǎn)變換的圖像自適應(yīng)校正方法，其特征在于對所述映射圖進(jìn)行如所述步驟A F的內(nèi)縮變換，得到新的內(nèi)縮點(diǎn)N/和N2’，進(jìn)而得到新的映射 四邊形。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種易于實(shí)現(xiàn)及移植，操作簡單，使用方便，校正精度高的基于四點(diǎn)變換的圖像自適應(yīng)校正方法。本發(fā)明圖像校正方法通過獲取雙視圖像，以其中一幅圖作為原圖，在原圖像上分別獲取四點(diǎn)并提取一個(gè)原像點(diǎn)，四點(diǎn)連接形成任意四邊形，通過映射關(guān)系，在另一幅圖像上獲得相應(yīng)的四點(diǎn)、原像點(diǎn)及任意的四邊形，通過雙鼠標(biāo)對應(yīng)并遍歷圖像，從而實(shí)現(xiàn)對圖像的校正；在進(jìn)行任意四邊形的構(gòu)建過程中，采用外擴(kuò)二次法或內(nèi)縮二點(diǎn)法保證在任意四邊形外的區(qū)域不會(huì)出現(xiàn)盲點(diǎn)或盲區(qū)，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)校正，使得圖像校正的高效、精確。本發(fā)明可應(yīng)用于圖像校正領(lǐng)域。
文檔編號G06T5/50GK102903092SQ20121032922
公開日2013年1月30日 申請日期2012年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月7日
發(fā)明者楊志強(qiáng), 王珊珊 申請人:珠海一多監(jiān)測科技有限公司