一种织物多角度图像融合系统及其方法技术方案

本发明专利技术公开了一种织物多角度图像融合系统及其方法，涉及织物图像信息采集领域，解决了传统单面扫描或单个视角采集织物图像存在盲区造成获取信息缺失的弊端，其技术方案要点是通过图像获取装置对织物多角度的图像拍摄、对采集图像进行预处理、进行图像融合处理进而获取多角度图像的融合图像，本发明专利技术能够解决单视角信息局限性的问题，最大限度的将有效信息保留在融合图像中，且算法简便、实用性强、图像处理效果好。

A Fabric Multi-Angle Image Fusion System and Its Method

【技术实现步骤摘要】
一种织物多角度图像融合系统及其方法
本专利技术涉及织物图像信息采集领域，特别涉及一种织物多角度图像融合系统及其方法。
技术介绍
图像融合这一概念最早是在20世纪80年代中期被提出，是图像处理中的重要组成部分，能够利用特定的算法集合同一场景的多张图像信息，输出一幅对同一场景更为精确全面的融合图像，更适合人类视觉感知并便于利用计算机对图像做进一步处理与分析。随着数字图像处理与分析技术的发展，图像融合技术被广泛应用于各个领域，研究者们针对不同的应用领域，提出并改进了多种图像融合方法，推动了图像融合技术的研究。在织物图像纹理研究方面，目前研究人员广泛采用的织物图像获取方法，是采用单面扫描或单个视角的方式采集织物单面图像。由于传统的采用单面扫描或单个视角采集织物图像，织物中经纬纱线的交织结构导致单根纱线上的部分信息被遮盖，仅通过采集织物的单面图像不能够将织物中纱线的信息完全记录下，造成图像信息的缺失。
技术实现思路
本专利技术的第一目的是提供一种织物多角度图像融合系统，能够解决单视角信息局限性的问题，最大限度的将有效信息保留在融合图像中，且算法简便、实用性强、图像处理效果好。本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种织物多角度图像融合系统，其特征是：包括有用于获取图像的图像获取装置、固定安装于所述图像获取装置的两侧以对试样织物进行照明的照明装置、固定安装于图像获取装置的一侧以用于固定夹持试样织物的试样支撑机构、控制所述试样支撑机构周向旋转以配合图像获取装置获取织物多角度采集图像的运动控制器，还包括有对获取的图像进行存储、处理的处理装置。采用上述方案，试样支撑机构配合于运动控制器，使得夹持的试样织物能够水平周向进行角度的调整，再配合于图像获取装置，方便的实现试样织物多角度图像的获取，通过同一图像获取装置的拍摄，使得处理装置在对获取的图像进行处理分析的时候更加的方便，进而进行图像的融合获取更多的织物图像信息，避免造成信息的丢失。作为优选，所述试样支撑机构包括有绕中心轴旋转的旋转平台、固定安装于旋转平台的中心以对试样织物进行夹持的夹具；所述夹具的边缘周向等间距设置有若干用于特征匹配的匹配参考点。采用上述方案，试样支撑机构的旋转平台绕其中心轴旋转，配合于中心固定安装的夹具，能够实现试样织物在进行拍摄的时候的定位，同时通过同一摄像装置即可实现多角度的拍摄，减少不必要的干扰因素，使得进行匹配和处理的时候更加的高效和精确；夹具的边缘周向等间距设置的匹配参考点则使得在对图像进行处理时，便于作为分析的参考，使得分析匹配更加的简便和精准。作为优选，运动控制器设置有控制所述旋转平台周向旋转的角度/周期。采用上述方案，通过运动控制器对旋转平台的转动角度/周期的控制，进而进行拍摄获取图像之间具有固定的变换关系，减少图像配准及变换的计算。本专利技术的第二目的是提供一种织物多角度图像融合方法，能够解决单视角信息局限性的问题，最大限度的将有效信息保留在融合图像中，且算法简便、实用性强、图像处理效果好。本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种织物多角度图像融合方法，包括有以下步骤：S1、将试样织物固定夹持于设定的旋转平台中心，通过运动控制器控制所述旋转平台绕中心轴周向旋转，通过图像获取装置对固定夹持在旋转平台上的试样织物进行多角度的拍摄以获取对应的采集图像；S2、通过处理装置对采集图像均进行角度修正和图像裁剪预处理操作，保留各角度所采集获取的清晰织物的子图像；S3、选取两个角度的子图像，通过基于SIFT特征的图像配准以获得特征匹配点并计算获取对应的位置关系，确定两个子图像之间的变换关系；S4、根据变换关系得到变化的图像，通过融合处理将选取的两个角度的子图像进行融合以获得子融合图像；再选取未融合处理的子图像与子融合图像再次进行融合处理获得新的子融合图像；依次重复完成全部子图像的融合处理以获得最终的织物多角度融合图像。采用上述方案，通过旋转平台的转动便捷的实现对织物的多角度拍摄和采集图像的获取，再通过处理装置的修正和裁剪预处理使得采集图像信息充足且清晰，再通过计算变换关系及对应的变换和融合处理，实现了对织物多角度的拍摄融合，使得织物图像信息丰富，避免图像信息的大量缺失，最大限度的将有效信息保留在融合图像中。作为优选，上述步骤S1具体有以下具体操作：所述旋转平台在运动控制器的控制下以90度为基准角周向间歇旋转以拍摄获取四个角度织物的采集图像。采用上述方案，运动控制器控制旋转平台进行周向旋转，并且以90度的基准角进行旋转，使得获取的采集图像之间的位置关系单一，便于变换关系的获取及计算，同时四个角度均匀的将织物周向的图像信息进行了采集，最少采集次数采集更充分的图像信息，操作简便。作为优选，上述步骤S2包括有以下具体操作：S21、对获取的采集图像通过倾斜角度检测进行角度修正，以获得四个角度上修正后的采集图像；S22、对完成角度修正的采集图像的边缘进行裁剪，保留各角度的采样窗口中清晰的子图像。作为优选，上述步骤S3包括有以下具体操作：S31、特征点提取：对选取的两个角度的子图像进行尺度变换，获得子图像多尺度下的尺度空间序列，提取尺度空间序列的尺度空间主轮廓并获取对应的特征向量，提取边缘、角点检测在不同分辨率上的特征点；S32、特征点描述：对特征点周围像素区域分块，计算特征点周围区域图像梯度直方图，生成该区域图像信息的独特性向量；S33、特征点匹配与矫正：通过计算两组特征点的欧氏距离实现特征点的匹配，当欧式距离小于设定的阈值时，则判定为匹配成功；通过双向匹配及距离约束对匹配成功的特征点进行匹配矫正以获取正确的特征匹配点；S34、坐标变换确定：根据获取的特征匹配点计算获取对应的几何变换矩阵并根据获取的几何变换矩阵获取子图像的变换关系。作为优选，上述步骤S4基于多尺度分析的拉普拉斯金字塔变换进行图像融合。采用上述方案，通过对采集图像的修正裁剪能够获得清晰的子图像，再通过对应的匹配、计算、矫正及变换则能够得到图像融合所需的图像，进而使得融合获取的图像精准、清晰。综上所述，本专利技术具有以下有益效果：通过图像获取装置与试样支撑机构的配合，能在不改变拍摄无关因素的情况下对织物的多角度进行拍摄，获取多角度的织物图像信息并进行融合处理，解决单视角图像获取受限，图像信息缺失严重的问题，并且操作简单，处理高效。附图说明图1为该系统的结构示意图；图2为图像融合方法的步骤流程图；图3为SIFT特征配准算法流程图；图4为特征点周围区域图像梯度图(a)和特征点描述子示意图(b)；图5为基于SIFT特征配准图；图6为基于拉普拉斯金字塔变换的图像融合算法流程图。图中：1、图像获取装置；2、照明装置；3、试样支撑机构；4、运动控制器；5、处理装置。具体实施方式以下结合附图对本专利技术作进一步详细说明。实施例一：本实施例公开的一种织物多角度图像融合系统，如图1所示，包括有图像获取装置1、照明装置2、试样支撑机构3、运动控制器4以及处理装置5。试样支撑机构3包括有水平放置以能绕竖直中心轴做周向旋转的旋转平台、固定安装在旋转平台上的夹具。夹具固定安装在旋转平台的中心位置，且夹具两端设有固定条形磁铁，通过磁铁间的吸引力，将试样织物夹持住并提供一定的预加张力。在夹具的边缘周向等间距设置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种织物多角度图像融合系统，其特征是：包括有用于获取图像的图像获取装置(1)、固定安装于所述图像获取装置(1)的两侧以对试样织物进行照明的照明装置(2)、固定安装于图像获取装置(1)的一侧以用于固定夹持试样织物的试样支撑机构(3)、控制所述试样支撑机构(3)周向旋转以配合图像获取装置(1)获取织物多角度采集图像的运动控制器(4)，还包括有对获取的图像进行存储、分析、处理的处理装置(5)。

【技术特征摘要】
1.一种织物多角度图像融合系统，其特征是：包括有用于获取图像的图像获取装置(1)、固定安装于所述图像获取装置(1)的两侧以对试样织物进行照明的照明装置(2)、固定安装于图像获取装置(1)的一侧以用于固定夹持试样织物的试样支撑机构(3)、控制所述试样支撑机构(3)周向旋转以配合图像获取装置(1)获取织物多角度采集图像的运动控制器(4)，还包括有对获取的图像进行存储、分析、处理的处理装置(5)。2.根据权利要求1所述的织物多角度图像融合系统，其特征是：所述试样支撑机构(3)包括有绕中心轴旋转的旋转平台、固定安装于旋转平台的中心以对试样织物进行夹持的夹具；所述夹具的边缘周向等间距设置有若干用于特征匹配的匹配参考点。3.根据权利要求2所述的织物多角度图像融合系统，其特征是：所述运动控制器(4)设置有控制所述旋转平台周向旋转的角度/周期。4.一种织物多角度图像融合方法，其特征是，包括有以下步骤：S1、将试样织物固定夹持于设定的旋转平台中心，通过运动控制器(4)控制所述旋转平台绕中心点周向水平旋转，通过图像获取装置(1)对固定夹持在旋转平台上的试样织物进行多角度的拍摄以获取对应的采集图像；S2、通过处理装置(5)对采集图像均进行角度修正和图像裁剪预处理操作，保留各角度所采集获取的清晰织物的子图像；S3、选取两个角度的子图像，通过基于SIFT特征的图像配准以获得特征匹配点并计算获取对应的位置关系，确定两个子图像之间的变换关系；S4、根据变换关系得到变化的图像，通过融合处理将选取的两个角度的子图像进行融合以获得子融合图像；再选取未融合处理的子图像与子融合图像再...

【专利技术属性】
技术研发人员：辛斌杰，王文珍，邓娜，王益亮，陆帅钢，邢文宇，张铮烨，陈阳，王文帝，
申请(专利权)人：上海工程技术大学，
类型：发明
国别省市：上海,31