一種基于亮度自適應配準的圖像拼接方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于圖像處理技術領域，特別涉及一種基于亮度自適應配準的圖像拼接方 法。
【背景技術】
[0002] 圖像拼接技術就是將數(shù)張有重疊部分的圖像（可能是不同時間、不同視角或者不 同傳感器獲得的）拼成一幅大型的無縫高分辨率圖像的技術，其處理過程包括圖像預處 理、圖像配準、建立變換模型、統(tǒng)一坐標變換和融合重構。而圖像配準部分是整個圖像拼接 技術的核心部分，它直接關系到圖像拼接算法的成功率和運行速度，所謂圖像配準，即采用 一定的匹配策略，找出待拼接圖像中的模板或特征點在參考圖像中對應的位置，進而確定 兩幅圖像之間的變換關系。
[0003] 目前的圖像配準基本是基于幾何配準，但是由于待拼接圖像因拍攝角度，曝光參 數(shù)選擇等不同，造成了對同一幅場景中各待拼接圖片亮度不一致的現(xiàn)象。因此，直接拼接得 到的整幅圖像會產(chǎn)生由亮到暗或者間歇性產(chǎn)生亮暗交替的現(xiàn)象，與現(xiàn)實場景的視覺效果差 異巨大，導致圖像的拼接質量下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的發(fā)明目的在于：針對傳統(tǒng)圖像拼接中全景圖像亮度不一致的技術問題， 提供一種在圖像拼接處中，基于亮度自適應來實現(xiàn)圖像的亮度配準，以提高拼接圖像視覺 效果。
[0005] 本發(fā)明的基于亮度自適應配準的圖像拼接方法，包括下列步驟：
[0006] 步驟1 :將待拼接圖像轉換至亮度空間，比如HSV、HSL、YUV等包含亮度描述的色彩 空間；
[0007] 步驟2 :初始化基準圖像：從待拼接圖像中確定一副圖像為基準圖像。為了進一步 提高處理效果，也可以基于正常曝光亮度區(qū)間比例來初始化基準圖像，即基于預設亮度區(qū) 間（經(jīng)驗值，通常該區(qū)間設為固定值[80, 200])，統(tǒng)計各圖像中位于該亮度區(qū)間[80, 200]的 像素點與圖像總像素點的比例，選取比例最大的圖像作為基準圖像；
[0008] 步驟3 :從待拼接圖像中選取一副與當前基準圖像存在重疊的任一一副圖像作為 當前待調整圖像，并計算待調整圖像與基準圖像的亮度偏移量AV ;
[0009] 步驟4 :對待調整圖像進行分區(qū)間亮度調整：基于亮度值將亮度空間分為N個亮度 區(qū)間（系統(tǒng)預設值N彡2,通常的取值范圍為4 < NS 10)，即將亮度取值[0, 255]分為N段， 并為各亮度區(qū)間設置一個亮度增加值，根據(jù)待調整圖像的像素點的亮度值所對應的亮度區(qū) 間匹配的亮度增加值，調整各像素點的亮度值。即在待調整圖像的像素點的原亮度值基礎 上加上所匹配的亮度增加值作為調整后的各像素點的亮度值。各亮度區(qū)間所對應的亮度增 加值為預設值，可基于系統(tǒng)運行環(huán)境、處理要求基于經(jīng)驗值進行對應的設置。比如基于待調 整圖像與基準圖像的亮度偏移量AV為各亮度區(qū)間設置亮度增加值￥1(下標i = 1，2, -·，Ν 為亮度區(qū)間標識）：
[0010] 用!\分別表示各亮度區(qū)間的起始值，其中T 0且T # T 1+1，TN+1= 255,則各亮度 區(qū)間的取值范圍為[T1J1J ;分別為各亮度區(qū)間設置一個調整系數(shù)C1，且亮度區(qū)間取值越 大，調整系數(shù)C1的取值則越大，其中C1= 0,且0 < C j彡1，C C j+1，下標j = 2,3, "·，Ν; 當i取1時，亮度區(qū)間i所對應的亮度增加值V1的取值設置為0 ;當i e [2, Ν]時，亮度區(qū) 間i所對應的亮度增加值1為
，其中ν'表示待調整圖像 的各像素點的原亮度值。為了簡化計算，在該計算方式中，還可以設置Tn= 255-AV，并根 據(jù)下式分別計算各亮度區(qū)間所對應的亮度增加值V1:
[0012] 即當待調整圖像的像素點的原亮度值ν' e [T1J2)時，所對應的亮度增加值為0 ; 當/^^"丄⑴了山…⑴^^時^艮據(jù)
H十算各亮 度區(qū)間所對應的亮度增加值V1;當ν' e [TN 2,255-AV)時，所對應的亮度增加值為 ν' e [255-Δν，255)時，所對應的亮度增加值為255-ν'。
[0013] 步驟5 :對待調整圖像進行亮度平滑處理后與當前基準圖像進行圖像拼接處 理，得到圖像Ρ。亮度平滑處理可采用現(xiàn)有的任一方式，如采用如下所述的亮度修正函數(shù)
實現(xiàn)對待調整圖像的亮度平滑處理，其中Vin表 示待調整圖像在分區(qū)間亮度調整后各像素點的亮度值，￥_表示亮度平滑處理后各像素點 (待調整圖像的各像素點）的亮度值，參數(shù)ζ的取值范圍為（0, 1)，優(yōu)選值為0.4。為了實現(xiàn) 本發(fā)明的亮度調整自適應性，亮度平滑處理公式中的參數(shù)ζ的取值可以根據(jù)當前亮度偏移 量A V進行設置，具體為：
[0014] 步驟6 :將圖像P作為基準圖像并執(zhí)行步驟3-5,直到處理完所有待拼接圖像。
[0015] 綜上所述，由于采用了上述技術方案，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明在圖像拼接處 理中，基于圖像的亮度信息實現(xiàn)對待拼接圖像的光學配準（亮度配準），通過對待拼接圖像 進行分區(qū)間亮度調整，恢復了原來場景中的亮度，從而避免拼接后圖像出現(xiàn)亮度不均勻的 情況，提高了拼接圖像的觀賞質量。
【附圖說明】
[0016] 圖1是本發(fā)明【具體實施方式】的處理流程圖；
[0017] 圖2是本發(fā)明【具體實施方式】中，亮度偏移量計算示意圖。
【具體實施方式】
[0018] 為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面結合實施方式和附圖，對本發(fā) 明作進一步地詳細描述。
[0019] 實施例
[0020] 參見圖1，基于本發(fā)明的圖像拼接方法對待拼接圖像序列（imgl，img2, img3，…， imgn)進行圖像拼接處理的具體過程為：
[0021] 步驟SlOO :輸入一系列待拼接圖像序列（imgl，img2, img3，…，imgn)，并將輸入 的待拼接圖像轉換到亮度空間，本實施例中將輸入的待拼接圖像轉換到HSV色彩空間。
[0022] 步驟S200 :初始化基準圖像：基于預設的亮度區(qū)間[80, 200]，分別計算每幅圖像 中落在該亮度區(qū)間內(nèi)的像素點個數(shù)占各圖像的總像素點數(shù)目的比例大小，得到與圖像序列 (imgl，img2，img3，···，imgn)對應的比例值^^^，…^，選取其中的最大者作為基準 圖像Image_s，即Image_s = maxh，p2, p3，…，pn)，并將Image_s從待拼接圖像序列中刪 除。
[0023] 步驟S300 :基于基準圖像Image_s確定當前待調整圖像：從待拼接圖像序列中選 取一副與Image_s存在重疊的圖像Image_t作為當前待調整圖像。
[0024] 步驟S400 :計算Image_s與Image_t的亮度偏移量，本步驟可以采用現(xiàn)有的任何 方式實現(xiàn)，本實施例中，基于圖像特征點完成該亮度偏移量的計算，具體處理為：
[0025] 步驟S401 :對兩幅圖像Image_s與Image_t提取圖像特征點，并且找出匹配的圖 像特征點對集合{(sl，tl)，（s2, t2)，（s3, t3) · · · };
[0026] 步驟S402 :基于Image_s和Image_t的圖像特征點對集合 {(sl, tl)，（s2, t2)，（s3, t3). . . }，計算各特征點對的亮度差值Δ Xi (i = 1，2,…，η)，基于所 有A X1計算平均值E和方差σ，若AX