CN109598673A - 图像拼接方法、装置、终端及计算机可读存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例涉及图像处理领域，公开了一种图像拼接方法、装置、终端及计算机可读存储介质。本发明中提供了一种图像拼接方法，包括：获取全景拍摄过程中采集得到的N个待拼接图像，其中，N为大于1的整数；确定每相邻的两个待拼接图像之间的重叠区域，分别计算每个重叠区域的亮度度量值均值；根据每个重叠区域的亮度度量值均值，确定每个待拼接图像各自对应的增益系数；对于每个待拼接图像，按照待拼接图像对应的增益系数调整待拼接图像的亮度；采用亮度调整后的每个待拼接图像获取全景图像。本发明实施方式，使得经过图像拼接后的图像的亮度过渡自然，图像的整体亮度效果好，且计算简单、调节过程快速。
Description
技术领域
本发明实施例涉及图像处理领域，特别涉及一种图像拼接方法、装置、终端及计算机可读存储介质。
背景技术
全景图是指通过广角的表现手段以及绘画、相片、视频、三维模型等形式，尽可能表现出周围的环境的图像。360度全景，即通过对专业相机捕捉整个场景的图像信息或者使用建模软件渲染过后的图片，使用软件进行图片拼接，并用专门的播放器进行播放，即将平面照片或者计算机建模图片变为360度全观，用于虚拟现实浏览，把二维的平面图模拟成真实的三维空间，呈现给观赏者。在360度全景图像拼接过程中，由于相机参数、成像条件等因素的影响，常常会出现待拼接的图像的整体亮度/颜色与其视场相邻图像的整体亮度/颜色之间出现明显的不一致，这种情况下进行全景图的拼接融合会导致明显的区域亮度差异性，影响全景图效果，因此，对360度全景图像拼接时进行亮度均衡调节是十分必要的。
发明人在实现本发明的过程中发现，目前使用的亮度均衡方法大多指定图像序列中的一幅图像为参考，再对其相邻图像进行灰度变换，进而继续以变换后的图像为参考，再对其相邻的下一图像进行变换，以此循环，最终得到均衡后的图像。但这种方法由于是通过相邻图像之间的灰度关系进行的灰度调节，容易出现拼接的首尾图像不能重合，此时还需要进行其他计算以消除这种现象，计算复杂，调节的速度慢。目前还有另一种基于重叠区域亮度度量值均值的全景图像亮度均衡的方法：首先，分别求出左右两幅拼接图像在相互重叠区域的图像的平均灰度，其中左面图像的重叠区域的图像的平均灰度记为AL、右面图像的重叠区域的图像的平均灰度记为AR；之后，计算出两个重叠区域的图像的亮度的平均值AM＝(AL+AR)/2；最后，令左面图像中每个像素的亮度值加(AM-AL)，右面图像的每个像素的灰度值加(AM-AR)。通过以上处理后，可使平均灰度值高的图像整体亮度向小调整，平均灰度值低的图像整体向大调整。这种全景图像的亮度均衡方法是根据基于重叠区域亮度度量值均值对图像灰度进行整体平移，因此调整的效果受到较大的限制，使得图像在拼接时过渡不自然，拼接合成的全景图像的整体亮度性能差。
发明内容
本发明实施方式的目的在于提供一种图像拼接方法、装置、终端及计算机可读存储介质，使得经过图像拼接后的图像的亮度过渡自然，图像的整体亮度效果好，且计算简单、调节过程快速。
为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种图像拼接方法，包括：获取全景拍摄过程中采集得到的N个待拼接图像，其中，N为大于1的整数；确定每相邻的两个待拼接图像之间的重叠区域，分别计算每个重叠区域的亮度度量值均值；根据每个重叠区域的亮度度量值均值，确定每个待拼接图像各自对应的增益系数，其中，任意相邻的两个待拼接图像各自对应的增益系数满足：第i个待拼接图像中与第i+1个待拼接图像重叠的重叠区域的亮度度量值均值与第i个待拼接图像的增益系数的乘积，等于第i+1个待拼接图像中与第i个待拼接图像重叠的重叠区域的亮度度量值均值与第i+1个待拼接图像的增益系数的乘积，1≤i≤N-1；对于每个待拼接图像，按照待拼接图像对应的增益系数调整待拼接图像的亮度；采用亮度调整后的每个待拼接图像获取全景图像。
本发明的实施方式还提供了一种图像拼接装置，包括：获取模块、亮度度量值均值确定模块、增益系数确定模块、亮度调整模块和拼接模块；该获取模块，用于获取全景拍摄过程中采集得到的N个待拼接图像，其中，N为大于1的整数；该亮度度量值均值确定模块，用于确定每相邻的两个待拼接图像之间的重叠区域，分别计算每个重叠区域的亮度度量值均值；增益系数确定模块，用于根据每个重叠区域的亮度度量值均值，确定每个待拼接图像各自对应的增益系数，其中，任意相邻的两个待拼接图像各自对应的增益系数满足：第i个待拼接图像中与第i+1个待拼接图像重叠的重叠区域的亮度度量值均值与第i个待拼接图像的增益系数的乘积，等于第i+1个待拼接图像中与第i个待拼接图像重叠的重叠区域的亮度度量值均值与第i+1个待拼接图像的增益系数的乘积，1≤i≤N-1；该亮度调整模块，用于对于每个待拼接图像，按照待拼接图像对应的增益系数调整待拼接图像的亮度；该拼接模块，用于采用亮度调整后的每个待拼接图像获取全景图像。
本发明的实施方式还提供了一种图像拼接的终端，包括：至少一个处理器；以及，与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行上述的图像拼接方法。
本发明的实施方式还提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述的图像拼接方法。
本发明实施方式相对于现有技术而言，通过确定相邻图像之间的重叠区域，计算出重叠区域的亮度度量均值，并通过每个重叠区域的亮度度量均值，确定每个待拼接图像各自对应的增益系数，使得相邻两个图像的增益系数之间满足：第i个待拼接图像中与第i+1个待拼接图像重叠的重叠区域的亮度度量值均值与第i个待拼接图像的增益系数的乘积，等于第i+1个待拼接图像中与第i个待拼接图像重叠的重叠区域的亮度度量值均值与第i+1个待拼接图像的增益系数的乘积，使得通过每个重叠区域的亮度度量均值即可确定出每个待拼接图像的增益系数，而无需确定待拼接图像中每个像素点的对应的增益系数，简化了计算的步骤，从而加快了调节的速度，同时，由于确定了每个图像的增益系数，使得能够按照待拼接图像对应的增益系数进行亮度调节，实现了相邻图像之间自然衔接，避免了拼接后相邻待拼接图像之间亮度过渡不自然的情况，相较于图像灰度整体平移的方式，拼接后获得全景图像的整体亮度效果好。
另外，分别计算每个重叠区域的亮度度量值均值，包括：计算重叠区域中的所有像素点的亮度度量值的和；将所得的和值除以重叠区域包含的像素点数，将所得的结果作为重叠区域的亮度度量值均值。该方法计算的重叠区域的亮度度量值均值的方式简单，计算速度快。
另外，分别计算每个重叠区域的亮度度量值均值，包括：计算重叠区域中的所有像素点的亮度度量值的和，将所得的和值除以重叠区域包含的像素点数，将所得的结果作为重叠区域的第一亮度度量值均值；从重叠区域中选择亮度度量值满足第一条件的像素点，统计满足第一条件的像素点的个数，并计算满足第一条件的每个像素点的亮度度量值的和，将得到的和值除以满足第一条件的像素点的个数，将所得的结果作为重叠区域的第二亮度度量值均值，其中，第一条件为像素点的亮度度量值大于或等于第一亮度度量值均值；从重叠区域中选择亮度度量值满足第二条件的像素点，统计满足第二条件的像素点的个数，并计算满足第二条件的像素点的亮度度量值的和，将得到的和值除以满足第二条件的像素点的个数，将所得的结果作为重叠区域的第三亮度度量值均值，其中，第二条件为像素点的亮度度量值小于第一亮度度量值均值；将第一亮度度量值均值、第二亮度度量值均值和第三亮度度量值均值组成的集合作为重叠区域的亮度度量值均值。该实施方式中，将亮度度量值做了三种划分，每一种亮度度量值分别对应不同的亮度度量区域，细化了重叠区域的亮度度量值，使得确定的重叠区域的亮度度量值更加精确，进而使得每个图像的增益系数更加准确，图像拼接更加自然。
另外，对于每个待拼接图像，按照待拼接图像对应的增益系数调整待拼接图像的亮度，包括：对于待拼接图像中的每个像素，计算像素的像素值与该待拼接图像对应的增益系数的乘积，判断乘积所得的结果是否大于最大像素值，若是，将该像素最大值作为调整后的像素的像素值，否则，将该乘积所得的结果作为调整后的像素的像素值。由于图像是由一个个像素组成，对每一个像素进行调整，使得调整后的图像的亮度更加自然。
另外，根据每个重叠区域的亮度度量值均值，确定每个待拼接图像各自对应的增益系数，包括：根据每个重叠区域的亮度度量值均值构建亮度度量值均值矩阵；按照公式：A×G＝0，计算得到每个待拼接图像各自对应的增益系数，其中，A表示亮度度量值均值矩阵，G表示由每个待拼接图像各自对应的增益系数组成的增益系数矩阵，A表示为
G表示为 表示第i个待拼接图像中与第i-1个待拼接图像的重叠区域的亮度度量值均值，表示第i个待拼接图像中与第i+1个待拼接图像的重叠区域的亮度度量值均值。
另外，亮度度量值包括亮度值、明度值或者灰度值。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
图1是根据本发明第一实施方式提供的一种图像拼接方法的流程示意图；
图2是根据本发明第二实施方式提供的一种图像拼接方法中确定重叠区域的亮度度量值均值的流程示意图。
图3是根据本发明第三实施方式提供的一种图像拼接装置的结构示意图；
图4是根据本发明第四实施方式提供的一种图像拼接装置的结构示意图；
图5是根据本发明第五实施方式提供的一种图像拼接的终端的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。
本发明的第一实施方式涉及一种图像拼接方法。该图像拼接方法可以应用于全景拍摄，例如，360度全景拍摄。具体流程如图1所示。
步骤101：获取全景拍摄过程中采集得到的N个待拼接图像，其中，N为大于1的整数。
具体的说，在进行全景拍摄时，可以采用一个相机进行多次拍摄，例如，假设相机A的镜头焦距为35mm(视角范围为62度)，那么该相机A进行360度全景拍摄，则至少需要拍摄6次。若进行全景图像拼接的不是拍摄相机自身，从该相机中获取全景拍摄过程中采集得到的N个待拼接图像，获取方式可以是：通过无线方式(如WiFi)接收相机传输的待拼接图像，也可以通过读取相机存储卡的方式获取待拼接图像。
或者，全景拍摄过程中采用N个相机进行拍摄，可以以某点为中心，将N个相机围绕该点设置，在全景拍摄时每台相机拍摄一次，拍摄完成后，分别获取每个相机拍摄得到的图像，即可获得N个待拼接图像。
需要说明的是，全景拍摄的相机在拍摄之前需要对相机内外参标定，内外参标定方法可以选用张正友标定法，本实施方式不再赘述拍摄相机的内外参标定的方法。通过设定的内外参标定相机，即可采用该相机拍摄直接获得得到经过畸变校正，投影变换后的图像。
步骤102：确定每相邻的两个待拼接图像之间的重叠区域，分别计算每个重叠区域的亮度度量值均值。
可以依次确定每相邻的两个待拼接图像之间的重叠区域。
一个具体实施方式中，将获取到的N个图像进行排序编号，例如，假设使用的一个相机拍摄采集得到4幅图像，根据拍摄的时间的先后顺序对该4幅图像进行排列，图像A在T1时刻拍摄，图像B在T2时刻拍摄，图像C在T3时刻拍摄，图像D在T4时刻拍摄其中，T1<T2<T3<T4；则按照拍摄的先后顺序对该4幅图像从左至右环形排列并编号，图像A为I1，图像B为I2，图像C为I3，图像D为I4，图像从左到右依次是图像A、图像B、图像C和图像D，由于图像环形排列，最后的图像D位于图像A的左侧。
例如，提取每相邻的两个图像之间的重叠区域的过程如下：假设环形排列的图像I1，图像I2，图像I3，……，图像IN，图像I1的左侧为图像IN，N为大于1的整数；则图像I1分别与图像IN和图像I2有重叠区域，以表示在图像I1中与图像IN重叠的区域，表示在图像I1中与图像I2重叠的区域，表示为在图像IN中与图像IN-1重叠的区域，表示为在图像IN中与图像I1重叠的区域，确定的所有重叠区域记为：
其中，亮度度量值可以包括：图像的亮度值、明度值或者灰度值等。
需要说明的是，通常图像由三原色(红绿蓝，简称“RGB”)组成，其中，R、G、B取值范围都为0至255，而亮度值、明度值以及灰度值等均可通过RGB值计算得到，例如，亮度值L表示为：当然亮度值、明度值或者灰度值均可以采用多种方式计算，关于图像或者像素点的亮度值、明度值或者灰度值的计算方式，请参考现有技术，这里不再赘述。
一个具体实施方式中，计算任意一个重叠区域的亮度度量值均值的过程如下：计算重叠区域中的所有像素点的亮度度量值的和；将所得的和值除以重叠区域包含的像素点数，将所得的结果作为重叠区域的亮度度量值均值。
具体的说，若重叠区域的分辨率为M×N，则计算该重叠区域的亮度度量值均值的公式(1-1)可以表示为：
其中，表示重叠区域的亮度度量均值，I(x,y)表示重叠区域中位于坐标为(x，y)的像素点的亮度度量值，x表示该像素点在水平方向的坐标，y表示该像素点在垂直方向的坐标，其中，像素点的像素值以RGB形式表示，像素点亮度度量值可以通过该像素点的像素值确定，例如，假设亮度度量值为亮度值，则像素点的亮度值可表示为：其中R表示该像素点的红色分量，G表示该像素点的绿色分量，B表示该像素点的蓝色分量。
步骤103：根据每个重叠区域的亮度度量值均值，确定每个待拼接图像各自对应的增益系数，其中，任意相邻的两个待拼接图像各自对应的增益系数满足：第i个待拼接图像中与第i+1个待拼接图像重叠的重叠区域的亮度度量值均值与第i个待拼接图像的增益系数的乘积，等于第i+1个待拼接图像中与第i个待拼接图像重叠的重叠区域的亮度度量值均值与第i+1个待拼接图像的增益系数的乘积，1≤i≤N-1。
具体的说，图像是由一个个像素点组合而成的，若任意相邻的两个图像发生重叠，那么假设在重叠区域中，第i个待拼接图像中与第i+1个待拼接图像的重叠区域的任意一个像素点与在第i+1个待拼接图像中与第i个待拼接图像的重叠区域的对应像素点在经过亮度度量值调整后的像素值应当相等，即可以通过公式(1-2)表示：
其中，表示为重叠区域中的位于坐标为(x，y)的像素点，x表示该像素点在水平方向的坐标，y表示该像素点在垂直方向的坐标，其中，表示图像Ii+1中与图像Ii的重叠的区域。表示为重叠区域中的位于坐标为(x′,y′)的像素点，x′表示该像素点在水平方向的坐标，y′表示该像素点在垂直方向的坐标，其中，表示图像Ii中与图像Ii+1重叠的区域。gi+1表示重叠区域的增益系数，gi表示重叠区域的增益系数。
由公式(1-2)可知即可推导出，任意相邻的两个待拼接图像各自对应的增益系数所满足的条件，可以用公式(1-3)表示如下：
其中，表示第i个拼接图像中与第i+1个待拼接图像重叠的重叠区域的亮度度量均值。表示第i+1个待拼接图像中与第i个待拼接图像重叠的重叠区域的亮度度量值均值。
可选的，根据每个重叠区域的亮度度量值均值，确定每个待拼接图像各自对应的增益系数，包括：根据每个重叠区域的亮度度量值均值构建亮度度量值均值矩阵；按照公式：A×G＝0，计算得到每个待拼接图像各自对应的增益系数，其中，A表示亮度度量值均值矩阵，G表示由每个待拼接图像各自对应的增益系数组成的增益系数矩阵，A表示为G表示为 表示第i个待拼接图像中与第i-1个待拼接图像的重叠区域的亮度度量值均值，表示第i个待拼接图像中与第i+1个待拼接图像的重叠区域的亮度度量值均值。
由于公式为线性齐次方程组，可以利用奇异值分解求解的方式对该式进行求解，计算过程此处将不再赘述，该方程组的一组解表示为：
为了确保G0具有实际物理意义，对G0进行归一化处理。
例如，归一化处理的过程可以为：首先，计算G0矩阵的增益系数均值表示为：
其中，表示G0中第i个元素；gi表示待拼接图像Ii的归一化后的增益系数，各待拼接图像对应的归一化后的增益系数可表示为G＝[g1 … gN]T。
步骤104：对于每个待拼接图像，按照待拼接图像对应的增益系数调整待拼接图像的亮度。
一个具体实施方式中，对于待拼接图像中的每个像素，计算像素的像素值与待拼接图像对应的增益系数的乘积，判断乘积所得的结果是否大于最大像素值，若是，将像素最大值作为调整后的像素的像素值，否则，将乘积所得的结果作为调整后的像素的像素值。
具体的说，图像的像素采用RGB的方式表示，并假设最大像素值为(255，255，255)。Ii(x,y)，其中，表示为第i个待拼接图像的像素点，x表示像素点在水平方向的坐标，y表示像素点在垂直方向的坐标；则判断Ii(x,y)×gi的值是否大于255，若是，将255作为像素Ii(x,y)调整后的像素值，否则，直接将Ii(x,y)×gi所得的结果作为Ii(x,y)调整后的像素值。
例如：假设像素I1(1,1)表示为待拼接图像I1的第一个像素点，I1(1,1)的RGB像素值为(125,120,60)，增益系数为g1，图像I1的第一个像素的RGB像素值与增益系数的乘积为(125×g1,120×g1,60×g1)，若125×g1<255,则，最后调整后的像素值为I′1(1,1)＝RGB(125×g1,120×g1,60×g1)。
步骤105：采用亮度调整后的每个待拼接图像获取全景图像。
具体的说，将调整后的图像按照顺序拼接即可获得全景图像，即按照步骤102中的排序进行拼接。可以采用任意公知方式进行拼接获取全景图像，本发明对此不做限定。
本发明实施方式相对于现有技术而言，通过确定相邻图像之间的重叠区域，计算出重叠区域的亮度度量均值，并通过每个重叠区域的亮度度量均值，确定每个待拼接图像各自对应的增益系数，使得相邻两个图像的增益系数之间满足：第i个待拼接图像中与第i+1个待拼接图像重叠的重叠区域的亮度度量值均值与第i个待拼接图像的增益系数的乘积，等于第i+1个待拼接图像中与第i个待拼接图像重叠的重叠区域的亮度度量值均值与第i+1个待拼接图像的增益系数的乘积，使得通过每个重叠区域的亮度度量均值即可确定出每个待拼接图像的增益系数，而无需确定待拼接图像中每个像素点的对应的增益系数，简化了计算的步骤，从而加快了调节的速度，同时，由于确定了每个图像的增益系数，使得能够按照待拼接图像对应的增益系数进行亮度调节，实现了相邻图像之间自然衔接，避免了拼接后相邻待拼接图像之间亮度过渡不自然的情况，相较于图像灰度整体平移的方式，拼接后获得全景图像的整体亮度效果好。
本发明的第二实施方式涉及一种图像拼接方法。第二实施方式与第一实施方式大致相同，主要区别之处在于：在本发明第二实施方式中，亮度度量值均值为第一亮度度量均值、第二亮度度量均值和第三亮度度量均值组成的集合，因此，计算亮度度量值的步骤与第一实施方式中的不同。对于与第一实施方式部分相同的内容此处不在重述，第二实施方式中仅描述与第一实施方式的不同之处。第二实施方式中计算每个重叠区域亮度度量值的具体流程如图2中所示：
步骤2021：计算重叠区域中的所有像素点的亮度度量值的和，将所得的和值除以重叠区域包含的像素点数，将所得的结果作为重叠区域的第一亮度度量值均值。
具体的说，第一亮度度量值均值为该重叠区域图像整体的亮度度量值的均值。例如，假设重叠区域则第一亮度度量均值通过公式(1-1)计算得到，即第一亮度度量均值表示为M为重叠区域的宽度，N为重叠区域的长度。
步骤2022：从该重叠区域中选择亮度度量值满足第一条件的像素点，统计满足该第一条件的像素点的个数，并计算满足第一条件的像素点的亮度度量值的和，将得到的和值除以满足该第一条件的像素点的个数，将所得的结果作为该重叠区域的第二亮度度量值均值，其中，该第一条件为像素点的亮度度量值大于或等于该第一亮度度量值均值。
具体的说，第一条件用公式(2-1)可以表示为：
其中，H(x,y)表示为满足第一条件的像素点的亮度度量值，I(x,y)表示一个像素点的亮度度量值，当I(x,y)的值小于第一亮度度量均值时，L(x,y)等于0；若I(x,y)的值大于或者等于第一亮度度量均值时，H(x,y)等于I(x,y)。
与计算第一亮度度量值均值的过程相似，计算满足第一条件的每个像素点的亮度度量值的和，统计该满足该第一条件的像素点的个数，假设以表示第二亮度度量值均值，则可以通过公式(2-2)表示：
其中，Ch表示该重叠区域中满足第一条件的像素点的个数，M为该重叠区域的宽度，N为该重叠区域的长度。
步骤2023：从该重叠区域中选择亮度度量值满足第二条件的像素点，统计满足第二条件的像素点的个数，并计算满足第二条件的像素点的亮度度量值的和，将得到的和值除以满足该第二条件的像素点的个数，将所得的结果作为该重叠区域的第三亮度度量值均值，其中，该第二条件为像素点的亮度度量值小于该第一亮度度量值均值。
具体的说，假设以表示第三亮度度量均值，则可以通过公式(2-3)表示：
其中，Cl表示重叠区域中满足第二条件的像素点的个数，L(x,y)表示满足第二条件的像素点的亮度度量均值，M表示为重叠区域的宽度，N表示重叠区域的长度，L(x,y)可以通过公式(2-4)表示：
I(x,y)表示一个像素点的亮度度量值，当I(x,y)的值小于第一亮度度量均值时，L(x,y)等于I(x,y)，若I(x,y)的值大于或者等于第一亮度度量均值时，L(x,y)等于0。
步骤2024：将该第一亮度度量值均值、该第二亮度度量值均值和该第三亮度度量值均值组成的集合作为该重叠区域的亮度度量值均值。
具体的说，将该重叠区域的第一亮度度量值均值、第二亮度度量值均值以及第三亮度度量值均值组成的集合作为该重叠区域的亮度度量值均值。由于将重叠区域的亮度度量值分为了三种情况，细化了该重叠区域中不同亮度度量值的均值，从而使得该重叠区域计算得到的亮度度量均值更加准确，即，任意一个重叠区域的亮度度量值均值包括三个亮度度量值均值，则所有的重叠区域的亮度度量均值可以以公式(2-5)表示：
需要说明的是，在计算出重叠区域的亮度度量均值之后的步骤与第一实施方式中的后续步骤类似，将重叠区域的亮度度量均值带入公式A×G＝0中，即为：
通过计算求解出每个待拼接图像对应的增益系数G。之后，对于每个待拼接图像，按照待拼接图像对应的增益系数调整待拼接图像的亮度；采用亮度调整后的每个待拼接图像获取全景图像。后续对图像的调整方式与第一实施方式中大致相同，为减少重复，此处将不再赘述。
本实施方式提供的图像拼接方法，在计算重叠区域的亮度度量值均值时，分别计算对应的第一亮度度量值均值、第二亮度度量值均值和第三亮度度量值均值，从而细化了重叠区域的亮度度量值，使得确定的重叠区域的亮度度量值更加精确，进而通过重叠区域确定的每个图像的增益系数更加准确，进一步提高了图像拼接的效果。
上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包括相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。
本发明第三实施方式涉及一种图像拼接装置30，该图像拼接装置30包括：获取模块301、亮度度量值均值确定模块302、增益系数确定模块303、亮度调整模块304和拼接模块305。
该获取模块301，用于获取全景拍摄过程中采集得到的N个待拼接图像，其中，N为大于1的整数；
该亮度度量值均值确定模块302，用于确定每相邻的两个待拼接图像之间的重叠区域，分别计算每个重叠区域的亮度度量值均值；
增益系数确定模块303，用于根据每个重叠区域的亮度度量值均值，确定每个待拼接图像各自对应的增益系数，其中，任意相邻的两个待拼接图像各自对应的增益系数满足：第i个待拼接图像中与第i+1个待拼接图像重叠的重叠区域的亮度度量值均值与第i个待拼接图像的增益系数的乘积，等于第i+1个待拼接图像中与第i个待拼接图像重叠的重叠区域的亮度度量值均值与第i+1个待拼接图像的增益系数的乘积，1≤i≤N-1。
该亮度调整模块304，用于对于每个待拼接图像，按照待拼接图像对应的增益系数调整待拼接图像的每个像素的亮度；
拼接模块305，用于采用亮度调整后的每个待拼接图像获取全景图像。
具体的说，亮度度量值均值确定模块302包括：亮度度量值计算子模块3021和亮度度量值均值计算子模块3022。亮度度量值计算子模块3021，用于计算重叠区域中的每个像素点的亮度度量值的和；亮度度量值均值计算子模块3022，用于将所得的和值除以重叠区域包含的像素点数，将所得的结果作为重叠区域的亮度度量值均值。
具体的说，增益系数确定模块303根据每个重叠区域的亮度度量值均值构建亮度度量值均值矩阵；按照公式：A×G＝0，计算得到每个待拼接图像各自对应的增益系数，其中，A表示亮度度量值均值矩阵，G表示由每个待拼接图像各自对应的增益系数组成的增益系数矩阵，A表示为G表示为 表示第i个待拼接图像中与第i-1个待拼接图像的重叠区域的亮度度量值均值，表示第i个待拼接图像中与第i+1个待拼接图像的重叠区域的亮度度量值均值。
具体的说，对于待拼接图像中的每个像素，亮度调整模块304计算像素的像素值与待拼接图像对应的增益系数的乘积，判断乘积所得的结果是否大于最大像素值，若是，将像素最大值作为调整后的像素的像素值，否则，将乘积所得的结果作为调整后的像素的像素值。
具体的说，该拼接模块305将亮度调整后的每个待拼接图像按照标号拼接，从而获取全景图像。
本发明实施方式相对于现有技术而言，由于一个图像采集的环境范围有限，因而，通过获取拍摄过程中采集得到的多个图像，获取到周围环境周围更多的内容，增加了采集得到的周围环境的范围；通过确定相邻图像之间的重叠区域，计算出重叠区域的亮度度量均值，并通过每个重叠区域的亮度度量均值，确定每个待拼接图像各自对应的增益系数，使得相邻两个图像的增益系数之间满足：第i个待拼接图像中与第i+1个待拼接图像重叠的重叠区域的亮度度量值均值与第i个待拼接图像的增益系数的乘积，等于第i+1个待拼接图像中与第i个待拼接图像重叠的重叠区域的亮度度量值均值与第i+1个待拼接图像的增益系数的乘积，使得通过每个重叠区域的亮度度量均值即可确定出每个待拼接图像的增益系数，而无需计算每一个图像中每个像素点的亮度度量均值，简化了计算的步骤，从而加快了调节的速度，同时，由于确定了每个图像的增益系数，使得能够按照待拼接图像对应的增益系数进行亮度调节，实现了相邻图像之间自然衔接，避免了拼接后相邻待拼接图像之间亮度过渡不自然的情况，相较于图像灰度整体平移的方式，拼接后获得全景图像的整体亮度效果好。
不难发现，本实施方式为与第一实施方式相对应的***实施例，本实施方式可与第一实施方式互相配合实施。第一实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第一实施方式中。
值得一提的是，本实施方式中所涉及到的各模块均为逻辑模块，在实际应用中，一个逻辑单元可以是一个物理单元，也可以是一个物理单元的一部分，还可以以多个物理单元的组合实现。此外，为了突出本发明的创新部分，本实施方式中并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切的单元引入，但这并不表明本实施方式中不存在其它的单元。
本发明第四实施方式涉及一种全景图像拼接装置。第四实施方式与第三实施方式大致相同，主要区别之处在于：在本发明第四实施方式中，亮度度量值均值确定模块302包括：第一亮度度量值均值确定子模块3023、第二亮度度量值均值确定子模块3024、第三亮度度量值均值确定子模块3025和亮度度量值均值确定子模块3026。具体结构如图4所示。
第一亮度度量值均值确定子模块3023，用于计算重叠区域中的所有像素点的亮度度量值的和，将所得的和值除以该重叠区域包含的像素点数，将所得的结果作为该重叠区域的第一亮度度量值均值。
第二亮度度量值均值确定子模块3024，用于从重叠区域中选择亮度值满足第一条件的像素点，统计满足第一条件的像素点的个数，并计算满足第一条件的每个像素点的亮度值的和，将得到的和值除以满足第一条件的像素点的个数，将所得的结果作为重叠区域的第二亮度度量值均值，其中，第一条件为像素点的亮度度量值大于或等于第一亮度度量值均值。
第三亮度度量值均值确定子模块3025，从重叠区域中选择亮度值满足第二条件的像素点，统计满足第二条件的像素点的个数，并计算满足第二条件的每个像素点的亮度值的和，将得到的和值除以满足第二条件的像素点的个数，将所得的结果作为重叠区域的第三亮度度量值均值，其中，第二条件为像素点的亮度度量值小于第一亮度度量值均值；
亮度度量值均值确定子模块3026，用于将第一亮度度量值均值、第二亮度度量值均值和第三亮度度量值均值组成的集合作为重叠区域的亮度度量值均值。
由于第二实施方式与本实施方式相互对应，因此本实施方式可与第二实施方式互相配合实施。第二实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，在第二实施方式中所能达到的技术效果在本实施方式中也同样可以实现，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第二实施方式中。
本发明第五实施方式涉及一种图像拼接终端50，如图5所示，包括：存储器501、至少一个处理器502。其结构如图5所示，该至少一个的存储器501与该处理器502通信连接。
存储器501用于存储可被该至少一个处理器执行的指令；
处理器502用于执行该存储器中存储的指令，按照该指令执行第一和第二实施方式中有关图像拼接方法的执行步骤。
其中，存储器501和处理器502采用总线方式连接，总线可以包括任意数量的互联的总线和桥，总线将一个或多个处理器502和存储器501的各种电路链接在一起。总线还可以将诸如***设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路链接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。
处理器502负责管理总线和通常的处理，还可以提供各种功能，包括定时，***接口，电压调节、电源管理以及其他控制功能。而存储器501可以被用于存储处理器在执行操作时所使用的数据。
本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个设备(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。
Claims (10)
1.一种图像拼接方法，其特征在于，包括：
获取全景拍摄过程中采集得到的N个待拼接图像，其中，N为大于1的整数；
确定每相邻的两个所述待拼接图像之间的重叠区域，分别计算每个所述重叠区域的亮度度量值均值；
根据每个所述重叠区域的亮度度量值均值，确定每个所述待拼接图像各自对应的增益系数，其中，任意相邻的两个所述待拼接图像各自对应的增益系数满足：第i个所述待拼接图像中与第i+1个所述待拼接图像重叠的重叠区域的亮度度量值均值与所述第i个待拼接图像的增益系数的乘积，等于第i+1个所述待拼接图像中与第i个所述待拼接图像重叠的重叠区域的亮度度量值均值与所述第i+1个所述待拼接图像的增益系数的乘积，1≤i≤N-1；
对于每个所述待拼接图像，按照所述待拼接图像对应的增益系数调整所述待拼接图像的亮度；
采用亮度调整后的每个所述待拼接图像获取全景图像。
2.根据权利要求1所述的图像拼接方法，其特征在于，所述分别计算每个所述重叠区域的亮度度量值均值，包括：
计算所述重叠区域中的所有像素点的亮度度量值的和；
将所得的和值除以所述重叠区域包含的像素点数，将所得的结果作为所述重叠区域的亮度度量值均值。
3.根据权利要求1所述的图像拼接方法，其特征在于，所述分别计算每个所述重叠区域的亮度度量值均值，包括：
计算所述重叠区域中的所有像素点的亮度度量值的和，将所得的和值除以所述重叠区域包含的像素点数，将所得的结果作为所述重叠区域的第一亮度度量值均值；
从所述重叠区域中选择亮度度量值满足第一条件的像素点，统计满足所述第一条件的像素点的个数，并计算满足第一条件的每个像素点的亮度度量值的和，将得到的和值除以满足所述第一条件的像素点的个数，将所得的结果作为所述重叠区域的第二亮度度量值均值，其中，所述第一条件为像素点的亮度度量值大于或等于所述第一亮度度量值均值；
从所述重叠区域中选择亮度度量值满足第二条件的像素点，统计满足所述第二条件的像素点的个数，并计算满足第二条件的每个像素点的亮度度量值的和，将得到的和值除以满足所述第二条件的像素点的个数，将所得的结果作为所述重叠区域的第三亮度度量值均值，其中，所述第二条件为像素点的亮度度量值小于所述第一亮度度量值均值；
将所述第一亮度度量值均值、所述第二亮度度量值均值和所述第三亮度度量值均值组成的集合作为所述重叠区域的亮度度量值均值。
4.根据权利要求1～3任一项所述的图像拼接方法，其特征在于，所述对于每个所述待拼接图像，按照所述待拼接图像对应的增益系数调整所述待拼接图像的亮度，包括：
对于所述待拼接图像中的每个像素，计算所述像素的像素值与所述待拼接图像对应的增益系数的乘积，判断乘积所得的结果是否大于最大像素值，若是，将所述像素最大值作为调整后的所述像素的像素值，否则，将所述乘积所得的结果作为调整后的所述像素的像素值。
5.根据权利要求1～3任一项所述的图像拼接方法，其特征在于，所述根据每个所述重叠区域的亮度度量值均值，确定每个所述待拼接图像各自对应的增益系数，包括：
根据每个所述重叠区域的亮度度量值均值构建亮度度量值均值矩阵；
按照公式：A×G＝0，计算得到每个所述待拼接图像各自对应的增益系数，其中，A表示所述亮度度量值均值矩阵，G表示由每个所述待拼接图像各自对应的增益系数组成的增益系数矩阵，A表示为G表示为 表示第i个所述待拼接图像中与第i-1个所述待拼接图像的重叠区域的亮度度量值均值，表示第i个所述待拼接图像中与第i+1个所述待拼接图像的重叠区域的亮度度量值均值。
6.根据权利要求1～5任一项所述的图像拼接方法，其特征在于，所述亮度度量值包括亮度值、明度值或者灰度值。
7.一种图像拼接装置，其特征在于，包括：获取模块、亮度度量值均值确定模块、增益系数确定模块、亮度调整模块和拼接模块；
所述获取模块，用于获取全景拍摄过程中采集得到的N个待拼接图像，其中，N为大于1的整数；
所述亮度度量值均值确定模块，用于确定每相邻的两个所述待拼接图像之间的重叠区域，分别计算每个所述重叠区域的亮度度量值均值；
所述增益系数确定模块，用于根据每个所述重叠区域的亮度度量值均值，确定每个所述待拼接图像各自对应的增益系数，其中，任意相邻的两个所述待拼接图像各自对应的增益系数满足：第i个所述待拼接图像中与第i+1个所述待拼接图像重叠的重叠区域的亮度度量值均值与所述第i个待拼接图像的增益系数的乘积，等于第i+1个所述待拼接图像中与第i个所述待拼接图像重叠的重叠区域的亮度度量值均值与所述第i+1个所述待拼接图像的增益系数的乘积，1≤i≤N-1；
所述亮度调整模块，用于对于每个所述待拼接图像，按照所述待拼接图像对应的增益系数调整所述待拼接图像的亮度；
所述拼接模块，用于采用亮度调整后的每个所述待拼接图像获取全景图像。
8.根据权利要求7所述的图像拼接装置，其特征在于，所述亮度度量值均值确定模块包括：亮度度量值计算子模块和亮度度量值均值计算子模块；
所述亮度度量值计算子模块，用于计算所述重叠区域中的所有像素点的亮度度量值的和；
所述亮度度量值均值计算子模块，用于将所得的和值除以所述重叠区域包含的像素点数，将所得的结果作为所述重叠区域的亮度度量值均值。
9.一种图像拼接的终端，其特征在于，包括：
至少一个处理器；以及，
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如权利要求1～6任意一项所述的图像拼接方法。
10.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1～6中任意一项所述的图像拼接方法。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20190409 |
|
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |