一種雙光譜的圖像配準系統和方法與流程

本發明涉及圖像處理領域，尤其是涉及一種雙光譜的圖像配準裝置和方法。

背景技術：

圖像配準是指將一幅圖像中的點與另一幅圖像中相對應的點建立某種映射關系從而完成某種空間變化的過程。目前的圖像配準分為計算平移或計算單映射矩陣兩種方式，計算平移方式結果簡單，無法處理圖像之間旋轉的情況，計算單映射矩陣方式運算量大，且對圖像特征匹配結果的要求較高，需要匹配結果的準確率較高時才能得出正確結果。

目前，國內外針對于多波段圖像融合的研究主要集中于長波紅外-中波紅外、紅外-可見光、紫外-可見光等領域，國內外利用紅外和紫外信號對局部放電進行檢測的系統僅僅實現了紫外成像和紅外檢測這兩個獨立方面的檢測，實現紫外-紅外雙光譜圖像的配準，能為目前紫外-紅外雙光譜檢測領域提供強有力的技術支持。

技術實現要素：

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種雙光譜的圖像配準裝置和方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種雙光譜的圖像配準系統，該系統包括雙波段圖像獲取組件、標定板、熒光燈和上位機，所述的雙波段圖像獲取組件包括兩個用于獲得不同波段圖像的第一相機和第二相機，所述的第一相機和第二相機光軸相互平行，所述的第一相機和第二相機均連接上位機，所述的標定板上設有至少4個定位孔，且4個定位孔連線圍成矩形結構，進行配準時，熒光燈置于定位孔后方，所述的第一相機和第二相機分別采集相應波段的圖像并發送至上位機，所述的上位機根據采集圖像計算配準參數。

所述的標定板為正方形白色標定板。

所述的定位孔上分布有80個定位孔且80個定位孔排布方式如下：正方形標定板水平中軸線、垂直中軸線以及兩對角線分別均勻分布20個定位孔。

所述的定義為孔為圓孔，孔徑為5mm。

所述配準參數包括配準平移量和配準縮放比。

一種采用上述雙光譜的圖像配準系統進行圖像配準的方法，該方法包括如下步驟：

(1)將熒光燈分別置于80個定位孔后方，并通過第一相機和第二相機分別獲取80對定位配準圖像，每一對定位配準圖像中均包括第一圖像和第二圖像；

(2)根據每一對定位配準圖像分別求取一個預配準平移量；

(3)求取80個預配準平移量的均值得到配準平移量；

(4)從定位上選取4個定位孔且4個定位孔連線形成矩形結構，分別獲取此4個定位孔的對應的4對定位配準圖像，對4對配準圖像進行處理得到配準縮放比。

步驟(2)具體為：將待求取預配準平移量的一對定位配準圖像置于同一坐標系中，且第一圖像和第二圖像邊緣相互重合，獲取第一圖像和第二圖像中呈像光斑的中心點坐標p1(x1，x2)、p2(x2，y2)，則預配準平移量為{(x2-x1)，(y2-y1)}，其中(x2-x1)為水平預配準平移量，(y2-y1)為垂直預配準平移量，進而步驟(3)對80個水平預配準平移量和垂直預配準平移量分別對應求取均值得到水平配準平移量和垂預配準平移量。

步驟(4)具體為：將4對定位配準圖像中的第一圖像和第二圖像分別進行疊加得到含有4個光斑的第一縮放配準圖像和第二縮放配準圖像，將第一縮放配準圖像和第二縮放配準圖像中的4個光斑分別進行連線形成第一矩形和第二矩形，求取第一矩形面積為s1，第二矩形面積為s2，則配準縮放比為s1/s2。

步驟(4)重復進行多次并將得到的配準縮放比取平均得到最終的配準縮放比。

與現有技術相比，本發明具有如下優點：

(1)本發明配準系統和方法簡單易行，能夠方便快速的進行配準參數的獲取，方便后續圖像配準；

(2)本發明設置標定位板簡單，易于制作，成本低；

(3)本發明在進行配準參數獲取時采用多次計算取平均的方式，使得測量結果更加真實可靠，提高配準效果。

附圖說明

圖1為本發明圖像配準系統的結構示意圖；

圖2為標定板的結構示意圖；

圖3為本發明圖像配準方法的流程框圖。

圖中，1為第一相機，2為第二相機，3為標定板，4為上位機。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。

實施例

如圖1所示，一種雙光譜的圖像配準系統，該系統包括雙波段圖像獲取組件、標定板3、熒光燈和上位機4，雙波段圖像獲取組件包括兩個用于獲得不同波段圖像的第一相機1和第二相機2，第一相機1和第二相機2光軸相互平行，第一相機1和第二相機2均連接上位機4，標定板3上設有至少4個定位孔，且4個定位孔連線圍成矩形結構，進行配準時，熒光燈置于定位孔后方，第一相機1和第二相機2分別采集相應波段的圖像并發送至上位機4，上位機4根據采集的圖像計算配準參數。

標定板3為正方形白色標定板。定位孔上分布有80個定位孔且80個定位孔排布方式如下：正方形標定板水平中軸線、垂直中軸線以及兩對角線分別均勻分布20個定位孔。定義為孔為圓孔，孔徑為5mm。如圖2所示，以正方形標定板水平中軸線、垂直中軸線以及兩對角線分別均勻分布6個定位孔為例給出了標定板3中的定位孔的分布形式。

所述配準參數包括配準平移量和配準縮放比。

如圖3所示，一種采用上述雙光譜的圖像配準系統進行圖像配準的方法，該方法包括如下步驟：

(1)將熒光燈分別置于80個定位孔后方，并通過第一相機1和第二相機2分別獲取80對定位配準圖像，每一對定位配準圖像中均包括第一圖像和第二圖像；

(2)根據每一對定位配準圖像分別求取一個預配準平移量；

(3)求取80個預配準平移量的均值得到配準平移量；

(4)從定位上選取4個定位孔且4個定位孔連線形成矩形結構，分別獲取此4個定位孔的對應的4對定位配準圖像，對4對配準圖像進行處理得到配準縮放比。

步驟(2)具體為：將待求取預配準平移量的一對定位配準圖像置于同一坐標系中，且第一圖像和第二圖像邊緣相互重合，獲取第一圖像和第二圖像中呈像光斑的中心點坐標p1(x1，x2)、p2(x2，y2)，則預配準平移量為{(x2-x1)，(y2-y1)}，其中(x2-x1)為水平預配準平移量，(y2-y1)為垂直預配準平移量，進而步驟(3)對80個水平預配準平移量和垂直預配準平移量分別對應求取均值得到水平配準平移量和垂預配準平移量。

步驟(4)具體為：將4對定位配準圖像中的第一圖像和第二圖像分別進行疊加得到含有4個光斑的第一縮放配準圖像和第二縮放配準圖像，將第一縮放配準圖像和第二縮放配準圖像中的4個光斑分別進行連線形成第一矩形和第二矩形，求取第一矩形面積為s1，第二矩形面積為s2，則配準縮放比為s1/s2。

步驟(4)重復進行多次并將得到的配準縮放比取平均得到最終的配準縮放比。

本實施例第一相機1采用紅外相機，第二采用紫外相機，從而實現紅外和紫外圖像的配準。利用大功率熒光燈均勻于標定板3的每個定位孔后照射，獲得每個定位孔的紅外和紫外圖像，共計160幅。

由于所用相機和標定板3的位置，標定板3中所有的定位孔的圓在紫外圖像中均為橢圓，用橢圓中心點的坐標可以表示每個橢圓在圖像中的位置。橢圓一般方程公式為：

ax²+bxy+cy²+dx+ey+f＝0，

在二維紫外圖像中，設橢圓的邊緣信息點為n，將n個點進行最小二乘處理，得到方程中各系數，則橢圓的中心坐標為：

將所求系數帶入公式中即可得到橢圓的中心點坐標，該點坐標與紅外視場中一點對應。獲得各中心點坐標后便能采用上述方法計算出配準平移量。