CN115100037A - 基于多线扫相机图像拼接的大幅面瓷砖成像方法及*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及基于多线扫相机图像拼接的大幅面瓷砖成像方法，包括以下：在成像***确定后，对成像***中的多个相机进行标定以获取适配于所述成像***硬件的单应性矩阵；确定目标瓷砖的类型，根据确定的类型确定目标瓷砖纹理的复杂度；获取目标瓷砖图像，若目标瓷砖纹理的复杂度为简单纹理瓷砖则对目标瓷砖图像采用简单纹理图像拼接，若目标瓷砖纹理的复杂度为复杂纹理瓷砖则对目标瓷砖图像采用复杂纹理图像拼接。本发明通过校正得到的单应性矩阵对简单纹理瓷砖进行校正，实现基本的大幅面的图像的拼接。在具有复杂纹理瓷砖的情况下执行的实时图像拼接，可以缓解瓷砖成像平台运行过程中由于震动导致的单应性矩阵参数发生变化所带来的影响。
Description
技术领域
本发明涉及机器人视觉定位技术领域，尤其涉及基于多线扫相机图像拼接的大幅面瓷砖成像方法及***。
背景技术
在进行瓷砖检测时，如何对瓷砖进行成像是必须解决的问题。当今市场中往往是通过单个相机进行成像，这样一来，如果在相同视野的条件下，使用多个低分辨率相机拍摄同等的幅面比使用单个更高分辨率相机拍摄更具有经济性；而采用多相机获取的图像进行拼接，能够克服单个相机无法获取更大检测视野的缺点，并且在具有复杂纹理瓷砖的情况下执行的实时图像拼接，可以缓解瓷砖成像平台运行过程中由于震动导致的单应性矩阵参数发生变化所带来的影响。
但是当今市场关于这方面的图像拼接技术并不完善，当今市场需要一种基于多线扫相机图像拼接的大幅面瓷砖成像方法。
发明内容
本发明的目的是为了至少解决现有技术的不足之一，提供基于多线扫相机图像拼接的大幅面瓷砖成像方法及***。
为了实现上述目的，本发明采用以下的技术方案，
具体的，提出基于多线扫相机图像拼接的大幅面瓷砖成像方法，包括以下：
在成像***确定后，对成像***中的多个相机进行标定以获取适配于所述成像***硬件的单应性矩阵；
确定目标瓷砖的类型，根据确定的类型确定目标瓷砖纹理的复杂度；
获取目标瓷砖图像，若目标瓷砖纹理的复杂度为简单纹理瓷砖则对目标瓷砖图像采用简单纹理图像拼接，若目标瓷砖纹理的复杂度为复杂纹理瓷砖则对目标瓷砖图像采用复杂纹理图像拼接。
进一步，具体的，对成像***中的多个相机进行标定以获取适配于所述成像***硬件的单应性矩阵，包括，
获取人工标定时通过黑白校正板对相机处理的结果，并基于所述结果对相机的内参外参进行计算，获得每个相机的内参外参矩阵，完成校正；
于任意两相机的视野交汇处，通过SIFT算法获取校正板的特征点得到多个特征点，基于多个特征点计算多个相机之间的单应性矩阵*M1,2,M2,3,…Mn-1,n+，其中n为所使用相机的数量。
进一步，具体的，确定目标瓷砖的类型，根据确定的类型确定目标瓷砖纹理的复杂度，包括，
获取用户于预建立的数据库所选择的瓷砖类型作为目标瓷砖的类型；
调用所述数据库中预存储的对应于两个相机的交互区域中的瓷砖图片；
对所述瓷砖图片进行特征点提取得到特征点数量并计算所述瓷砖图片的直方图方差；
当特征点数量大于预设阈值T1且直方图方差大于T2时判定目标瓷砖为复杂纹理瓷砖，若否则判定目标瓷砖为简单纹理瓷砖。
进一步，具体的，简单纹理图像拼接过程包括以下，
多个相机共同拍摄到多张瓷砖图像，假定为n张；
基于多张瓷砖图像通过单应性矩阵*M1,2,M2,3,…Mn-1,n+进行拼接，输出单张拼接后的高分辨率瓷砖图像。
进一步，具体的，复杂纹理图像拼接过程包括以下，
多个相机共同拍摄到多张瓷砖图像，假定为n张，其中I1(x,y),I2(x,y)是两个具有重叠区域的图像，(x0,y0)是图像之间的平移变化；
进行以下计算，
两幅图像的交叉功率谱定义如下：
其中
是F1(u,v)的共轭复数，
然后对上式子执行傅里叶逆变换得到：
求G最大值Gmax，并获取Gmax所对应的位置即为图像之间的平移量x0，y0，
同理将两幅图像的(x,y)坐标转换为极坐标(ρ,θ)，再次执行以上计算过程求出对应的旋转系数，
最终通过确定平移量以及旋转系数能够将图像I2(x,y)投影到I1(x,y)的图像坐标下，完成两张具有重叠区域的图像的拼接，
以此类推完成所有具有重叠区域的图像的拼接，最终输出单张拼接后的高分辨率瓷砖图像。
本发明还提出基于多线扫相机图像拼接的大幅面瓷砖成像***，包括：
瓷砖光学检测平台，所述瓷砖光学检测平台包括输送装置，用于通过传送带对目标瓷砖进行输送；
成像***，所述成像***包括光源以及多个相机，所述成像***用于获取目标瓷砖图像，且多个相机平行地安装在同一直线上，每两个相机之间的视野具有重合的部分；
标定模块，用于在成像***确定后，对成像***中的多个相机进行标定以获取适配于所述成像***硬件的单应性矩阵；
复杂度计算模块，用于确定目标瓷砖的类型，根据确定的类型确定目标瓷砖纹理的复杂度；
图像拼接模块，用于获取目标瓷砖图像，若目标瓷砖纹理的复杂度为简单纹理瓷砖则对目标瓷砖图像采用简单纹理图像拼接，若目标瓷砖纹理的复杂度为复杂纹理瓷砖则对目标瓷砖图像采用复杂纹理图像拼接。
进一步，所述***还包括，
预建立的数据库，所述数据库基于瓷砖类型与对应于两个相机的交互区域中的瓷砖图片建立，在用户选择的瓷砖类型作为目标瓷砖的类型时，返回所述数据库中预存储的对应于两个相机的交互区域中的瓷砖图片。
本发明还提出一种计算机可读存储的介质，所述计算机可读存储的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以上中任一项所述基于多线扫相机图像拼接的大幅面瓷砖成像方法的步骤。
本发明的有益效果为：
本发明适应在多个线扫相机的瓷砖成像的融合的场景通过对瓷砖的纹理进行判断，根据判断的结果分别执行对应的算法进行多图像拼接简单纹理瓷砖图像拼接方法和复杂纹理瓷砖图像拼接快速方法，从而将多个低分辨率相机拍摄的瓷砖图像融合成一张完整的高分辨瓷砖。在同等视野的条件下，使用多个低分辨率相机拍摄同等的幅面比使用单个更高分辨率相机拍摄更具有经济性。通过校正得到的单应性矩阵对简单纹理瓷砖进行校正，实现基本的大幅面的图像的拼接。在具有复杂纹理瓷砖的情况下执行的实时图像拼接，可以缓解瓷砖成像平台运行过程中由于震动导致的单应性矩阵参数发生变化所带来的影响。
附图说明
通过对结合附图所示出的实施方式进行详细说明，本公开的上述以及其他特征将更加明显，本公开附图中相同的参考标号表示相同或相似的元素，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，在附图中：
图1所示为本发明基于多线扫相机图像拼接的大幅面瓷砖成像方法的流程图；
图2所示为本发明基于多线扫相机图像拼接的大幅面瓷砖成像方法的简单纹理瓷砖图像拼接方法的原理图；
图3所示为本发明基于多线扫相机图像拼接的大幅面瓷砖成像方法的复杂纹理瓷砖图像拼接方法的原理图；
图4所示为本发明基于多线扫相机图像拼接的大幅面瓷砖成像***的瓷砖光学检测平台布局示意图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。附图中各处使用的相同的附图标记指示相同或相似的部分。
参照图1、图2以及图3，实施例1，本发明提出基于多线扫相机图像拼接的大幅面瓷砖成像方法，包括以下：
在成像***确定后，对成像***中的多个相机进行标定以获取适配于所述成像***硬件的单应性矩阵；
确定目标瓷砖的类型，根据确定的类型确定目标瓷砖纹理的复杂度；
获取目标瓷砖图像，若目标瓷砖纹理的复杂度为简单纹理瓷砖则对目标瓷砖图像采用简单纹理图像拼接，若目标瓷砖纹理的复杂度为复杂纹理瓷砖则对目标瓷砖图像采用复杂纹理图像拼接。
在本实施例中的方案适应在多个线扫相机的瓷砖成像的融合的场景通过对瓷砖的纹理进行判断，分别执行合适的算法进行多图像拼接简单纹理瓷砖图像拼接方法和复杂纹理瓷砖图像拼接快速方法，从而将多个低分辨率相机拍摄的瓷砖图像融合成一张完整的高分辨瓷砖。从而解决现阶段单个线扫相机无法对更大的视野的图像进行成像的问题而使用单个高分辨率相机成本高等问题。
作为本发明的优选实施方式，具体的，对成像***中的多个相机进行标定以获取适配于所述成像***硬件的单应性矩阵，包括，
获取人工标定时通过黑白校正板对相机处理的结果，并基于所述结果对相机的内参外参进行计算，获得每个相机的内参外参矩阵，完成校正；
于任意两相机的视野交汇处，通过SIFT算法获取校正板的特征点得到多个特征点，基于多个特征点计算多个相机之间的单应性矩阵*M1,2,M2,3,…Mn-1,n+，其中n为所使用相机的数量。
在本优选实施方式中，，其中***校正部分为平台在调试阶段所进行的人工标定，首先通过黑白校正板对相机的内参外参进行计算，获得内参外参矩阵。校正完毕后，再次在两相机的视野交汇处，通过SIFT算法获得校正板的特征点，计算出多个相机之间的单应性矩阵*M1,2,M2,3,…Mn-1,n+,其中n为所使用相机的数量。
作为本发明的优选实施方式，具体的，确定目标瓷砖的类型，根据确定的类型确定目标瓷砖纹理的复杂度，包括，
获取用户于预建立的数据库所选择的瓷砖类型作为目标瓷砖的类型；
调用所述数据库中预存储的对应于两个相机的交互区域中的瓷砖图片；
对所述瓷砖图片进行特征点提取得到特征点数量并计算所述瓷砖图片的直方图方差；
当特征点数量大于预设阈值T1且直方图方差大于T2时判定目标瓷砖为复杂纹理瓷砖，若否则判定目标瓷砖为简单纹理瓷砖。
作为本发明的优选实施方式，具体的，简单纹理图像拼接过程包括以下，
多个相机共同拍摄到多张瓷砖图像，假定为n张；
基于多张瓷砖图像通过单应性矩阵*M1,2,M2,3,…Mn-1,n+进行拼接，输出单张拼接后的高分辨率瓷砖图像。
作为本发明的优选实施方式，具体的，复杂纹理图像拼接过程包括以下，
多个相机共同拍摄到多张瓷砖图像，假定为n张，其中I1(x,y),I2(x,y)是两个具有重叠区域的图像，(x0,y0)是图像之间的平移变化；
进行以下计算，
两幅图像的交叉功率谱定义如下：
其中
是F1(u,v)的共轭复数，
然后对上式子执行傅里叶逆变换得到：
求G最大值Gmax，并获取Gmax所对应的位置即为图像之间的平移量x0，y0，
同理将两幅图像的(x,y)坐标转换为极坐标(ρ,θ)，再次执行以上计算过程求出对应的旋转系数，
最终通过确定平移量以及旋转系数能够将图像I2(x,y)投影到I1(x,y)的图像坐标下，完成两张具有重叠区域的图像的拼接，
以此类推完成所有具有重叠区域的图像的拼接，最终输出单张拼接后的高分辨率瓷砖图像。
参照图4，本发明还提出基于多线扫相机图像拼接的大幅面瓷砖成像***，包括：
瓷砖光学检测平台，所述瓷砖光学检测平台包括输送装置，用于通过传送带对目标瓷砖进行输送；
成像***，所述成像***包括光源以及多个相机，所述成像***用于获取目标瓷砖图像，且多个相机平行地安装在同一直线上，每两个相机之间的视野具有重合的部分；
标定模块，用于在成像***确定后，对成像***中的多个相机进行标定以获取适配于所述成像***硬件的单应性矩阵；
复杂度计算模块，用于确定目标瓷砖的类型，根据确定的类型确定目标瓷砖纹理的复杂度；
图像拼接模块，用于获取目标瓷砖图像，若目标瓷砖纹理的复杂度为简单纹理瓷砖则对目标瓷砖图像采用简单纹理图像拼接，若目标瓷砖纹理的复杂度为复杂纹理瓷砖则对目标瓷砖图像采用复杂纹理图像拼接。
在本实施例中，线扫相机的拍摄位置与光源的照射位置大约于图中中心的虚线的位置相重合。以第一个相机为例，相机1的视野大小为L1，相机1与相机2的交互视野为L1,2。当瓷砖到达红色虚线位置时，n个相机共同进行拍摄得到n张瓷砖图像。
作为本发明的优选实施方式，所述***还包括，
预建立的数据库，所述数据库基于瓷砖类型与对应于两个相机的交互区域中的瓷砖图片建立，在用户选择的瓷砖类型作为目标瓷砖的类型时，返回所述数据库中预存储的对应于两个相机的交互区域中的瓷砖图片。
本发明还提出一种计算机可读存储的介质，所述计算机可读存储的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以上中任一项所述基于多线扫相机图像拼接的大幅面瓷砖成像方法的步骤。
所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例中的方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。
所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储的介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或***、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包括的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。
尽管本发明的描述已经相当详尽且特别对几个所述实施例进行了描述，但其并非旨在局限于任何这些细节或实施例或任何特殊实施例，而是应当将其视作是通过参考所附权利要求考虑到现有技术为这些权利要求提供广义的可能性解释，从而有效地涵盖本发明的预定范围。此外，上文以发明人可预见的实施例对本发明进行描述，其目的是为了提供有用的描述，而那些目前尚未预见的对本发明的非实质性改动仍可代表本发明的等效改动。
以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。在本发明的保护范围内其技术方案和/或实施方式可以有各种不同的修改和变化。
Claims (8)
1.基于多线扫相机图像拼接的大幅面瓷砖成像方法，其特征在于，包括以下：
在成像***确定后，对成像***中的多个相机进行标定以获取适配于所述成像***硬件的单应性矩阵；
确定目标瓷砖的类型，根据确定的类型确定目标瓷砖纹理的复杂度；
获取目标瓷砖图像，若目标瓷砖纹理的复杂度为简单纹理瓷砖则对目标瓷砖图像采用简单纹理图像拼接，若目标瓷砖纹理的复杂度为复杂纹理瓷砖则对目标瓷砖图像采用复杂纹理图像拼接。
2.根据权利要求1所述的基于多线扫相机图像拼接的大幅面瓷砖成像方法，其特征在于，具体的，对成像***中的多个相机进行标定以获取适配于所述成像***硬件的单应性矩阵，包括，
获取人工标定时通过黑白校正板对相机处理的结果，并基于所述结果对相机的内参外参进行计算，获得每个相机的内参外参矩阵，完成校正；
于任意两相机的视野交汇处，通过SIFT算法获取校正板的特征点得到多个特征点，基于多个特征点计算多个相机之间的单应性矩阵{M1,2,M2,3,…Mn-1,n}，其中n为所使用相机的数量。
3.根据权利要求1所述的基于多线扫相机图像拼接的大幅面瓷砖成像方法，其特征在于，具体的，确定目标瓷砖的类型，根据确定的类型确定目标瓷砖纹理的复杂度，包括，
获取用户于预建立的数据库所选择的瓷砖类型作为目标瓷砖的类型；
调用所述数据库中预存储的对应于两个相机的交互区域中的瓷砖图片；
对所述瓷砖图片进行特征点提取得到特征点数量并计算所述瓷砖图片的直方图方差；
当特征点数量大于预设阈值T1且直方图方差大于T2时判定目标瓷砖为复杂纹理瓷砖，若否则判定目标瓷砖为简单纹理瓷砖。
4.根据权利要求2所述的基于多线扫相机图像拼接的大幅面瓷砖成像方法，其特征在于，具体的，简单纹理图像拼接过程包括以下，
多个相机共同拍摄到多张瓷砖图像，假定为n张；
基于多张瓷砖图像通过单应性矩阵{M1,2,M2,3,…Mn-1,n}进行拼接，输出单张拼接后的高分辨率瓷砖图像。
5.根据权利要求2所述的基于多线扫相机图像拼接的大幅面瓷砖成像方法，其特征在于，具体的，复杂纹理图像拼接过程包括以下，
多个相机共同拍摄到多张瓷砖图像，假定为n张，其中I1(x,y),I2(x,y)是两个具有重叠区域的图像，(x0,y0)是图像之间的平移变化；
进行以下计算，
两幅图像的交叉功率谱定义如下：
其中
是F1(u,v)的共轭复数，
然后对上式子执行傅里叶逆变换得到：
求G最大值Gmax，并获取Gmax所对应的位置即为图像之间的平移量x0，y0，
同理将两幅图像的(x,y)坐标转换为极坐标(ρ,θ)，再次执行以上计算过程求出对应的旋转系数，
最终通过确定平移量以及旋转系数能够将图像I2(x,y)投影到I1(x,y)的图像坐标下，完成两张具有重叠区域的图像的拼接，
以此类推完成所有具有重叠区域的图像的拼接，最终输出单张拼接后的高分辨率瓷砖图像。
6.基于多线扫相机图像拼接的大幅面瓷砖成像***，其特征在于，包括：
瓷砖光学检测平台，所述瓷砖光学检测平台包括输送装置，用于通过传送带对目标瓷砖进行输送；
成像***，所述成像***包括光源以及多个相机，所述成像***用于获取目标瓷砖图像，且多个相机平行地安装在同一直线上，每两个相机之间的视野具有重合的部分；
标定模块，用于在成像***确定后，对成像***中的多个相机进行标定以获取适配于所述成像***硬件的单应性矩阵；
复杂度计算模块，用于确定目标瓷砖的类型，根据确定的类型确定目标瓷砖纹理的复杂度；
图像拼接模块，用于获取目标瓷砖图像，若目标瓷砖纹理的复杂度为简单纹理瓷砖则对目标瓷砖图像采用简单纹理图像拼接，若目标瓷砖纹理的复杂度为复杂纹理瓷砖则对目标瓷砖图像采用复杂纹理图像拼接。
7.根据权利要求6所述基于多线扫相机图像拼接的大幅面瓷砖成像***，其特征在于，所述***还包括，
预建立的数据库，所述数据库基于瓷砖类型与对应于两个相机的交互区域中的瓷砖图片建立，在用户选择的瓷砖类型作为目标瓷砖的类型时，返回所述数据库中预存储的对应于两个相机的交互区域中的瓷砖图片。
8.一种计算机可读存储的介质，所述计算机可读存储的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如权利要求1-5中任一项所述方法的步骤。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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