快速图像配准制造技术

快速图像配准的示例方法包括基于捕获图像中的离散傅里叶变换(DFT)的峰值位置来恢复准周期性对象的仿射变换。示例方法还包括对捕获图像的区域进行滤波以匹配包括准周期性对象的参考图像的经滤波的版本。示例方法还包括针对经滤波的图像的图像位置的子集而恢复平移参数以减少参考图像和捕获图像之间的图像差，以及输出包括平移的近似变换。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
成像模块不再限于台式扫描仪或高端相机。质量成像模块现在可用于各种各样的独立和手持或移动设备(例如，具有高分辨率相机模块的移动电话)中。随着这些成像模块的质量和分辨率继续改善，捕获图像包括更清楚地描绘的打印半色调图像或其他图案的各个点。照此，移动设备中的成像模块可以足以通过调制各个半色调点的位置来恢复图像中所表示的信息。然而，用户常常将移动设备(并且因此相机模块)保持在相对于正被捕获的图像的非正平面(non-frontoplanar)取向中，这可能导致失真的图像。附图说明图1是可以被实现以用于快速图像配准的示例系统的高级框图。图2示出可以被执行以用于快速图像配准的机器可读指令的示例架构。图3a示出半色调屏幕的示例。图3b是图3a中所示的示例半色调屏幕的傅里叶变换(被示出为反向对数图以图示较弱的较高频率分量)的示例幅度图。图4a-b示出(a)Stegatone(隐写色调)的示例数字位图图像，以及(b)将基本元素突显为点的图4a中的图像的傅立叶变换的对应示例幅度图。图4c-d示出(c)利用透视失真所捕获的图4a中的数字位图图像的目标图像的示例区域，以及(d)将基本元素突显为点的图4c中的图像的傅立叶变换的对应示例幅度图。图5a-c示出(a)示例捕获图像，(b)图示仿射失真的傅立叶变换的对应示例幅度图，以及(c)示例滤波图像。图6和7是图示可以被实现以恢复平面投影和校正图像中的透视失真的示例操作的流程图。具体实施方式能够从捕获图像自动恢复信息或嵌入数据之前的初始处理步骤是要配准捕获图像。在配准捕获图像之后，可以从各个打印半色调点的位置的调制恢复在图像的结构中所表示的嵌入数据(例如，Stegatone)。公开了快速图像配准的系统和方法。在示例中，计算机实现的过程从频域中的特征峰值的偏移位置恢复初始仿射近似，以直接从图像的结构恢复变换的参数。通过仿射变换而恢复的示例参数可以包括比例、纵横比、旋转和偏斜的组合中的一个或多个，但是不解释由于平面投影所导致的所有失真。然后，计算机实现的过程可以固定参数以基于骡图像的粗略表示(例如，使用低通滤波)发起梯度下降。平移参数的优化的局部最小值接近于全局最小值(例如，成本函数是捕获图像和骡的低通滤波版本的差)。计算机实现的过程然后可以放宽平面投影的参数以配准和纠正图像。在示例中，该过程的第一和第二阶段可以由计算机实现的过程基于捕获图像的中心(例如，256×256像素)区域来实现，以实现快速性能(在每秒12帧和15帧之间，使用连接到PC的2MP网络相机)。然后，计算机实现的处理可以对由要处理的整个准周期性图案所覆盖的(现在已知的)区域的子区域进行操作。所描述的计算机实现的技术基于周期性图案的离散傅里叶变换(DFT)的结构，其可以被用于恢复至少一些失真参数，并且然后继续进行以恢复使这些保持固定的剩余平移。在示例中，除了处理的最终阶段之外的所有阶段都基于对相同子窗口的分析，这导致高效且有效的方法。本文所公开的系统和方法可以通过计算机实现的过程来实现，以直接、鲁棒且迅速地计算一个(或多个)仿射近似，因而简化捕获图像中的图像配准。捕获图像不必是矩形的。在继续之前，应当注意，如本文所使用的，术语“包括”和“包括着”意指但不限于“包括”或“包括着”和“至少包括”或“至少包括着”。术语“基于”意指“基于”和“至少部分地基于”。图1是可以被实现以用于快速图像配准的示例系统100的高级框图。在示例中，系统100可以与用于捕获纸102的视频或静止图像的移动设备101相关联。图像可以包括准周期性二维对象105。准周期性二维对象105可以是嵌入数据承载对象，诸如数据承载半色调结构(例如，Stegatone)。使用手持移动设备101从纸102捕获图像可能导致失真，如图1中所图示。由于移动设备101中的相机相对于要在图像中捕获的对象105的取向(例如，由将移动设备101保持邻近纸102的用户引起的)，捕获图像常常遭受透视失真。该结果常常是这种情况，即使纸102是足够平的，这是因为用户难以将具有相机的移动设备101保持得完美地平行于纸102。任何平面外旋转可能导致失真的捕获图像。移动设备101可以例如在从捕获图像恢复嵌入数据之前执行包括快速图像配准程序代码110的计算机实现的过程。在示例中，程序代码可以被执行以估计将由移动设备101捕获的图像与原始对象105的坐标框架相关的平面投影矩阵(或单应性)的参数，并且因此恢复捕获图像的变换。然后可以输入恢复的变换以重构和输出没有透视失真(例如，合适取向)的经纠正的图像，同时维持捕获图像的正确比例(例如，纵横比)。具有经纠正的图像简化了恢复可以由捕获图像所表示的数据的任务。系统100可以包括机器可读存储介质和(例如，移动设备101上的)处理器，能够存储和执行快速图像配准程序代码110以实现本文所述的计算机实现的过程。处理器可以是中央处理单元(CPU)、基于半导体的微处理器或适于检索和执行指令的任何其他设备。作为取出、解码和执行指令的替代或补充，处理器可以包括一个或多个集成电路(IC)或其他电子电路，其包括用于执行下面描述的功能的多个电子组件。该功能可以由多个处理器执行。处理器可以与机器可读存储介质通信。机器可读存储介质可以是任何合适的机器可读介质，诸如存储可执行指令或其他数据的电子、磁性、光学或其他物理存储设备(例如，硬盘驱动器、随机存取存储器、闪速存储器等等)。机器可读存储介质可以是例如被配置为存储快速图像配准程序代码110的计算机可读非暂时性介质。可以参考图2和快速图像配准程序代码110的各种示例功能的以下讨论来更好地理解快速图像配准程序代码110的指令实现系统的计算机实现的过程。图2示出可以被执行以用于快速图像配准的机器可读指令200的示例架构。在示例中，上面参照图1讨论的快速图像配准程序代码110可以被实现为机器可读指令200(诸如但不限于软件或固件)。然而，注意，图2中所示的架构仅为了说明示例操作环境的目的而提供，并且不意图限制程序代码的实现。在操作期间，处理器执行作为自包含模块的机器可读指令200的功能，以执行计算机实现的过程。这些模块可以集成在自立工具内，或者可以被实现为在现有应用上运行的代理。在示例中，机器可读指令的架构可以包括离散傅里叶变换(DFT)峰值点确定指令(或“DFT指令”)210、梯度下降指令220和变换参数指令230。DFT指令210可以包括用于确定图像(诸如由相机或扫描仪所捕获的图像)的DFT的幅度中的峰值点的指令，其中与周围区域相比频率值与峰值相关联。峰值点可以相对于特定区域。例如，可以存在所标识的两个峰值点，其中峰值点中的一个具有比另一个更大的值。在一个实现中，针对峰值点分析DFT的半平面，并且基于所分析的半平面内的峰值点来假设第二半平面上的对应频率范围中的峰值点。在示例中，从频域中的特征峰值的偏移位置恢复初始仿射近似，以直接从图像的结构恢复变换的参数(例如，比例、纵横比、偏斜和旋转的组合)。梯度下降指令220可以包括用于固定这些参数并且基于骡图像的粗略表示(例如，使用低通滤波)来发起梯度下降的指令。平移参数的优化的局部最小值接近于全局最小值(例如，成本函数与骡和捕获图像的低通滤波版本的差相关)。然后放宽平面投影本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种快速图像配准的方法，包括：基于捕获图像中的离散傅里叶变换(DFT)的峰值位置来恢复准周期性对象的仿射变换；对捕获图像的区域进行滤波以匹配包括准周期性对象的参考图像的经滤波的版本；针对经滤波的图像的图像位置的子集而恢复平移参数以减少参考图像和捕获图像之间的图像差；以及输出包括平移的近似变换。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种快速图像配准的方法，包括：基于捕获图像中的离散傅里叶变换(DFT)的峰值位置来恢复准周期性对象的仿射变换；对捕获图像的区域进行滤波以匹配包括准周期性对象的参考图像的经滤波的版本；针对经滤波的图像的图像位置的子集而恢复平移参数以减少参考图像和捕获图像之间的图像差；以及输出包括平移的近似变换。2.根据权利要求1所述的方法，其中，输入包括平移的近似变换，以用于确定用于纠正图像的最终准确平面投影。3.根据权利要求1所述的方法，其中，恢复平移参数是使用仿射变换和仿射变换的逆中的一个。4.根据权利要求1所述的方法，还包括将仿射变换或逆变换应用于捕获图像，以及恢复剩余的平移。5.根据权利要求1所述的方法，还包括将图像位置的子集变换到经滤波的捕获图像，以及更新图像位置的子集来找到平移参数以最小化参考图像和捕获图像之间的图像差。6.根据权利要求5所述的方法，其中，应用逆变换。7.根据权利要求1所述的方法，还包括标识准周期性对象的存在。8.根据权利要求7所述的方法，其中，滤波通过低通滤波器和带通滤波器中的一个。9.根据权利要求8所述的方法，其中，滤波基于从仿射变换恢复的比例。10.一种机器可读非暂时性存储介质，包括可由处理器执行以...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·波拉德，R·尤利奇尼，M·D·高巴茨，
申请(专利权)人：惠普发展公司，有限责任合伙企业，
类型：发明
国别省市：美国;US