一种图像拼接系统和图像拼接方法技术方案

本发明专利技术为一种图像拼接系统和图像拼接方法，包括前端采集系统和后端处理系统，所述前端处理系统包括5台位于同一水平面且呈扇形分布工业相机，所述工业相机均连接千兆网络交换机；所述后端处理系统由安装有拼接系统软件的计算机组成，所述拼接系统软件包括相机层、拼接层及用户层。通过前端采集系统中，根据图像拼接方法中计算得到各工业相机合理的摆放位置及图像重叠范围，能够保证光心一致，克服近距有景深的被拍摄物的拍摄问题，两个相机之间的重合部分可以平滑的拼接，边缘处的图像畸变较小，然后通过千兆交换机连接后端处理系统，输入计算得到的图像重叠范围进行多线程并行拼接运算，输出高分辨率图像。

An image mosaic system and image mosaic method

The invention relates to an image splicing system and an image splicing method, including a front-end acquisition system and a back-end processing system. The front-end processing system comprises five industrial cameras located at the same horizontal plane and distributed in a sector, and the industrial cameras are all connected with a gigabit network switch. The back-end processing system is composed of a computer installed with splicing system software, and the splicing system software package Including camera layer, splicing layer and user layer. In the front-end acquisition system, according to the calculation of the image splicing method, the reasonable placement position and image overlapping range of each industrial camera can be obtained, which can ensure the same optical center and overcome the shooting problem of the subject with depth of field in short distance. The overlapping part between the two cameras can be smoothly spliced, and the image distortion at the edge is small. Then, the back-end processing system is connected through the Gigabit switch In general, input the calculated image overlap range for multi-threaded parallel splicing operation, and output high-resolution image.

【技术实现步骤摘要】
一种图像拼接系统和图像拼接方法（一）
本专利技术涉及图像处理领域，具体为一种图像拼接系统和图像拼接方法。（二）
技术介绍
图像拼接技术主要用于大幅面高清图像的生成，利用多台相机或单台相机在不同角度位置，所采集的图像进行拼接，从而提高图像的可视范围及分辨率。超宽视角图像在现实生活中有着有其不可替代的作用。利用广角镜头虽然也可得到宽视角的图像，但广角镜头的边缘会产生难以避免的扭曲变形。图像拼接技术就是为了解决普通摄像器材受拍摄视角限制，不可能一次性地拍出宽视角图片而提出的。随着计算机和图像处理技术的发展，图像拼接技术为得到超宽视角图像甚至全景图提供了很好的解决方案。目前图像拼接主要技术方案分为两种：单相机旋转拼接和多视点拼接。单相机旋转拼接缺点是畸变非常严重，由于其核心原理是利用多个普通镜头采集到的图像拼接成一张超级广角镜头的采集的图像，因此继承了超广角镜头的缺点，越靠近拼接后的图像边缘位置，存在着越大角度的透视变换，其景深的误差越大，因此在拍摄有景深变化的物体其畸变无法通过后期矫正得到正确的形状；多视点拼接由于视差的存在，无法正确地对图像进行配准。因此要求被拍摄物体是一个平面或者距离被拍摄物体的距离远远高于被拍摄物体景深变化，因此该方案无法对近距离有景深物体所拍摄的图像成功的拼接成超宽视角图像。（三）
技术实现思路
针对以上现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种图像拼接系统和图像拼接方法。本专利技术是通过如下技术方案实现的：一种图像拼接系统，包括前端采集系统和后端处理系统，所述前端处理系统包括多台且位于同一水平面且呈扇形分布的工业相机，所述多台工业相机均连接千兆网络交换机；所述后端处理系统由安装有拼接系统软件的计算机组成，所述拼接系统软件包括相机层、拼接层及用户层。优选的，所述工业相机配高清定焦镜头，且数量为5台。一种图像拼接方法，包括以下步骤：S1:通过计算确定工业相机位置及成像的重叠范围；S2:由计算机通过GigE协议控制前端的相机采集图像；S3:对两幅图像重合的部分进行拼接，首先寻找最佳拼缝，然后将拼缝两侧的图像按权重进行融合；S4:在用户层输出拼接后的图像。优选的，确定S1中工业相机位置包括以下步骤：首先，确定被拍摄物的长度2X和物距Z；其次，计算整个系统的成像角度2θ：；最后，计算各工业相机的摆放角度：其中，为中间相机两侧的相机的偏转角度，为最外侧相机的偏转角度。优选的，确定S1中工业相机成像重叠范围计算公式为：其中，为中心位置相机与相邻两侧相机的重叠范围，为两侧相机与最外侧相机的重叠范围，为单台相机的成像角度。本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的一种图像拼接系统和图像拼接方法，通过前端采集系统中，利用本专利技术中所提方法计算各工业相机之间摆放位置及重叠范围，保证光心一致，克服近距有景深的被拍摄物的拍摄问题，相机间的视差较小，边缘处图像畸变较小；然后通过千兆交换机连接后端处理系统，对计算得到的两幅图像重叠部分进行拼接，寻找最佳拼缝，将拼缝两侧的图像按权重进行融合，输出高分辨率图像。（四）附图说明下面结合附图对本专利技术作进一步的说明。图1为本专利技术的系统构成示意图。图2为本专利技术中工业相机布置示意图。图3为本专利技术中拼接软件结构示意图。图4为本专利技术中工业相机摆放角度及重叠范围计算示意图一。图5为本专利技术中工业相机摆放角度及重叠范围计算示意图二。图6为本专利技术中工业相机摆放角度及重叠范围计算示意图三。（五）具体实施方式为使本领域技术人员能够更好的理解本专利技术，下面将结合附图对本专利技术技术方案做进一步的说明。参照图1至图6所示，本专利技术为包括前端采集系统和后端处理系统，所述前端处理系统包括由5台且位于同一水平面且呈扇形分布的工业相机，5台工业相机均配有高清定焦镜头，所述多台工业相机均连接千兆网络交换机；所述后端处理系统由安装有拼接系统软件的计算机组成，所述拼接系统软件包括相机层、拼接层及用户层。一种图像拼接方法，包括以下步骤：S1:通过计算确定各相机位置及成像的重叠范围；S2:由计算机通过GigE协议控制前端的相机采集图像；S3:对两幅图像重合的部分进行拼接，首先寻找最佳拼缝，然后将拼缝两侧的图像按权重进行融合；S4:在用户层输出拼接后的图像。在S1中，根据被拍摄物体的距离利用光心一致计算出各个相机的精确摆放位置包括以下步骤：首先确定被拍摄物的长度和物距：参照图4，2X为被拍摄物的长度，Z为物距，图像传感拼接后尺寸为2X’，等效焦距为f。在本实施例中，取物距为Z=2m，物体长度为2X=3.6m；其次，计算整个系统的成像角度2θ，由图4中关系可得：；最后，5台相机中各个相机的摆放角度：参照图5可得，中间相机两侧的相机的偏转角度，最外侧相机的偏转角度，也就是各个相机之间的相对偏转角度为17度，图2为各相机摆放位置示意图。利用光心一致性原理计算出相机的摆放角度后，需要计算出各相机成像范围互相重合的区域大小，为后续的拼接提供参数。参照图6所示，显示了系统一侧的的成像范围，其中粗实线为中心相机的成像示意，成像范围在x轴从o到x2，与中心位置相机相邻的相机用虚线进行示意，成像范围在x轴从x1到x4,最外侧相机用双点划线进行示意，成像范围在x轴从x3到x5。设单台相机的成像角度为，本实施例中取=20°，Z=2m，则：中心相机与相邻相机的重叠范围为：最外侧相机与相邻相机的重叠范围为：在S2中，也就是拼接系统软件的相机层，由计算机通过GigE协议控制前端的相机采集图像，因为相机的光心一致，因此相机间的视差较小，两个相机之间的重合部分可以平滑的拼接。在S3中，也就是拼接系统软件的拼接层，由于相机之间存在视点的差异因此需要对图像之间进行拼接利用高性能CPU多核心多线程运算的特性，对两幅图像重合的部分（x2-x1与x4-x3）进行拼接，寻找最佳拼缝，将拼缝两侧的图像按权重进行融合。在S4中，也就是拼接系统软件的用户层，用于显示与输出拼接的结果并进行必要的参数设置，如上述计算得到的两幅图像重合的部分（x2-x1与x4-x3）等。本专利技术的描述中，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“竖直”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了描述本专利技术而不是要求本专利技术必须以特定的方位构造或操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。本专利技术中的“相连”“连接”应作广义理解，例如，可以是连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接连接，也可以是通过中间部件间接连接，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语的具体含义。以上所述为本专利技术的优选实施方式，具体实施例的说明仅用于更好本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种图像拼接系统，其特征在于：包括前端采集系统和后端处理系统，所述前端处理系统包括若干台位于同一水平面且呈扇形分布的工业相机，所述工业相机通过千兆网络交换机与后端处理系统联通；所述后端处理系统由安装有拼接系统软件的计算机组成，所述拼接系统软件包括相机层、拼接层及用户层。/n

【技术特征摘要】
1.一种图像拼接系统，其特征在于：包括前端采集系统和后端处理系统，所述前端处理系统包括若干台位于同一水平面且呈扇形分布的工业相机，所述工业相机通过千兆网络交换机与后端处理系统联通；所述后端处理系统由安装有拼接系统软件的计算机组成，所述拼接系统软件包括相机层、拼接层及用户层。


2.根据权利要求1所述的一种图像拼接系统和图像拼接方法，其特征在于：所述工业相机配有高清定焦镜头，且数量为5台。


3.一种图像拼接方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1:通过计算确定工业相机位置及成像的重叠范围；
S2:由计算机通过GigE协议控制前端的相机采集图像；
S3:对两幅图像重叠范围的部分进行拼接，首先寻找最佳拼缝，然后...

【专利技术属性】
技术研发人员：张森，王进，
申请(专利权)人：济南神博信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37