本發(fā)明涉及圖像處理領(lǐng)域，尤其是涉及一種雙光譜的圖像配準(zhǔn)裝置和方法。

背景技術(shù)：

圖像配準(zhǔn)是指將一幅圖像中的點(diǎn)與另一幅圖像中相對(duì)應(yīng)的點(diǎn)建立某種映射關(guān)系從而完成某種空間變化的過(guò)程。目前的圖像配準(zhǔn)分為計(jì)算平移或計(jì)算單映射矩陣兩種方式，計(jì)算平移方式結(jié)果簡(jiǎn)單，無(wú)法處理圖像之間旋轉(zhuǎn)的情況，計(jì)算單映射矩陣方式運(yùn)算量大，且對(duì)圖像特征匹配結(jié)果的要求較高，需要匹配結(jié)果的準(zhǔn)確率較高時(shí)才能得出正確結(jié)果。

目前，國(guó)內(nèi)外針對(duì)于多波段圖像融合的研究主要集中于長(zhǎng)波紅外-中波紅外、紅外-可見(jiàn)光、紫外-可見(jiàn)光等領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)外利用紅外和紫外信號(hào)對(duì)局部放電進(jìn)行檢測(cè)的系統(tǒng)僅僅實(shí)現(xiàn)了紫外成像和紅外檢測(cè)這兩個(gè)獨(dú)立方面的檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)紫外-紅外雙光譜圖像的配準(zhǔn)，能為目前紫外-紅外雙光譜檢測(cè)領(lǐng)域提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種雙光譜的圖像配準(zhǔn)裝置和方法。

本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種雙光譜的圖像配準(zhǔn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括雙波段圖像獲取組件、標(biāo)定板、熒光燈和上位機(jī)，所述的雙波段圖像獲取組件包括兩個(gè)用于獲得不同波段圖像的第一相機(jī)和第二相機(jī)，所述的第一相機(jī)和第二相機(jī)光軸相互平行，所述的第一相機(jī)和第二相機(jī)均連接上位機(jī)，所述的標(biāo)定板上設(shè)有至少4個(gè)定位孔，且4個(gè)定位孔連線圍成矩形結(jié)構(gòu)，進(jìn)行配準(zhǔn)時(shí)，熒光燈置于定位孔后方，所述的第一相機(jī)和第二相機(jī)分別采集相應(yīng)波段的圖像并發(fā)送至上位機(jī)，所述的上位機(jī)根據(jù)采集圖像計(jì)算配準(zhǔn)參數(shù)。

所述的標(biāo)定板為正方形白色標(biāo)定板。

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

所述的定義為孔為圓孔，孔徑為5mm。

所述配準(zhǔn)參數(shù)包括配準(zhǔn)平移量和配準(zhǔn)縮放比。

一種采用上述雙光譜的圖像配準(zhǔn)系統(tǒng)進(jìn)行圖像配準(zhǔn)的方法，該方法包括如下步驟：

(1)將熒光燈分別置于80個(gè)定位孔后方，并通過(guò)第一相機(jī)和第二相機(jī)分別獲取80對(duì)定位配準(zhǔn)圖像，每一對(duì)定位配準(zhǔn)圖像中均包括第一圖像和第二圖像；

(2)根據(jù)每一對(duì)定位配準(zhǔn)圖像分別求取一個(gè)預(yù)配準(zhǔn)平移量；

(3)求取80個(gè)預(yù)配準(zhǔn)平移量的均值得到配準(zhǔn)平移量；

(4)從定位上選取4個(gè)定位孔且4個(gè)定位孔連線形成矩形結(jié)構(gòu)，分別獲取此4個(gè)定位孔的對(duì)應(yīng)的4對(duì)定位配準(zhǔn)圖像，對(duì)4對(duì)配準(zhǔn)圖像進(jìn)行處理得到配準(zhǔn)縮放比。

步驟(2)具體為：將待求取預(yù)配準(zhǔn)平移量的一對(duì)定位配準(zhǔn)圖像置于同一坐標(biāo)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(diǎn)坐標(biāo)p1(x1，x2)、p2(x2，y2)，則預(yù)配準(zhǔn)平移量為{(x2-x1)，(y2-y1)}，其中(x2-x1)為水平預(yù)配準(zhǔn)平移量，(y2-y1)為垂直預(yù)配準(zhǔn)平移量，進(jìn)而步驟(3)對(duì)80個(gè)水平預(yù)配準(zhǔn)平移量和垂直預(yù)配準(zhǔn)平移量分別對(duì)應(yīng)求取均值得到水平配準(zhǔn)平移量和垂預(yù)配準(zhǔn)平移量。

步驟(4)具體為：將4對(duì)定位配準(zhǔn)圖像中的第一圖像和第二圖像分別進(jìn)行疊加得到含有4個(gè)光斑的第一縮放配準(zhǔn)圖像和第二縮放配準(zhǔn)圖像，將第一縮放配準(zhǔn)圖像和第二縮放配準(zhǔn)圖像中的4個(gè)光斑分別進(jìn)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(zhǔn)縮放比為s1/s2。

步驟(4)重復(fù)進(jìn)行多次并將得到的配準(zhǔn)縮放比取平均得到最終的配準(zhǔn)縮放比。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：

(1)本發(fā)明配準(zhǔn)系統(tǒng)和方法簡(jiǎn)單易行，能夠方便快速的進(jìn)行配準(zhǔn)參數(shù)的獲取，方便后續(xù)圖像配準(zhǔn)；

(2)本發(fā)明設(shè)置標(biāo)定位板簡(jiǎn)單，易于制作，成本低；

(3)本發(fā)明在進(jìn)行配準(zhǔn)參數(shù)獲取時(shí)采用多次計(jì)算取平均的方式，使得測(cè)量結(jié)果更加真實(shí)可靠，提高配準(zhǔn)效果。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明圖像配準(zhǔn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為標(biāo)定板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明圖像配準(zhǔn)方法的流程框圖。

圖中，1為第一相機(jī)，2為第二相機(jī)，3為標(biāo)定板，4為上位機(jī)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

實(shí)施例

如圖1所示，一種雙光譜的圖像配準(zhǔn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括雙波段圖像獲取組件、標(biāo)定板3、熒光燈和上位機(jī)4，雙波段圖像獲取組件包括兩個(gè)用于獲得不同波段圖像的第一相機(jī)1和第二相機(jī)2，第一相機(jī)1和第二相機(jī)2光軸相互平行，第一相機(jī)1和第二相機(jī)2均連接上位機(jī)4，標(biāo)定板3上設(shè)有至少4個(gè)定位孔，且4個(gè)定位孔連線圍成矩形結(jié)構(gòu)，進(jìn)行配準(zhǔn)時(shí)，熒光燈置于定位孔后方，第一相機(jī)1和第二相機(jī)2分別采集相應(yīng)波段的圖像并發(fā)送至上位機(jī)4，上位機(jī)4根據(jù)采集的圖像計(jì)算配準(zhǔn)參數(shù)。

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

所述配準(zhǔn)參數(shù)包括配準(zhǔn)平移量和配準(zhǔn)縮放比。

如圖3所示，一種采用上述雙光譜的圖像配準(zhǔn)系統(tǒng)進(jìn)行圖像配準(zhǔn)的方法，該方法包括如下步驟：

(1)將熒光燈分別置于80個(gè)定位孔后方，并通過(guò)第一相機(jī)1和第二相機(jī)2分別獲取80對(duì)定位配準(zhǔn)圖像，每一對(duì)定位配準(zhǔn)圖像中均包括第一圖像和第二圖像；

(2)根據(jù)每一對(duì)定位配準(zhǔn)圖像分別求取一個(gè)預(yù)配準(zhǔn)平移量；

(3)求取80個(gè)預(yù)配準(zhǔn)平移量的均值得到配準(zhǔn)平移量；

(4)從定位上選取4個(gè)定位孔且4個(gè)定位孔連線形成矩形結(jié)構(gòu)，分別獲取此4個(gè)定位孔的對(duì)應(yīng)的4對(duì)定位配準(zhǔn)圖像，對(duì)4對(duì)配準(zhǔn)圖像進(jìn)行處理得到配準(zhǔn)縮放比。

步驟(2)具體為：將待求取預(yù)配準(zhǔn)平移量的一對(duì)定位配準(zhǔn)圖像置于同一坐標(biāo)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(diǎn)坐標(biāo)p1(x1，x2)、p2(x2，y2)，則預(yù)配準(zhǔn)平移量為{(x2-x1)，(y2-y1)}，其中(x2-x1)為水平預(yù)配準(zhǔn)平移量，(y2-y1)為垂直預(yù)配準(zhǔn)平移量，進(jìn)而步驟(3)對(duì)80個(gè)水平預(yù)配準(zhǔn)平移量和垂直預(yù)配準(zhǔn)平移量分別對(duì)應(yīng)求取均值得到水平配準(zhǔn)平移量和垂預(yù)配準(zhǔn)平移量。

步驟(4)具體為：將4對(duì)定位配準(zhǔn)圖像中的第一圖像和第二圖像分別進(jìn)行疊加得到含有4個(gè)光斑的第一縮放配準(zhǔn)圖像和第二縮放配準(zhǔn)圖像，將第一縮放配準(zhǔn)圖像和第二縮放配準(zhǔn)圖像中的4個(gè)光斑分別進(jìn)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(zhǔn)縮放比為s1/s2。

步驟(4)重復(fù)進(jìn)行多次并將得到的配準(zhǔn)縮放比取平均得到最終的配準(zhǔn)縮放比。

本實(shí)施例第一相機(jī)1采用紅外相機(jī)，第二采用紫外相機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)紅外和紫外圖像的配準(zhǔn)。利用大功率熒光燈均勻于標(biāo)定板3的每個(gè)定位孔后照射，獲得每個(gè)定位孔的紅外和紫外圖像，共計(jì)160幅。

由于所用相機(jī)和標(biāo)定板3的位置，標(biāo)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(diǎn)的坐標(biāo)可以表示每個(gè)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(shè)橢圓的邊緣信息點(diǎn)為n，將n個(gè)點(diǎn)進(jìn)行最小二乘處理，得到方程中各系數(shù)，則橢圓的中心坐標(biāo)為：

將所求系數(shù)帶入公式中即可得到橢圓的中心點(diǎn)坐標(biāo)，該點(diǎn)坐標(biāo)與紅外視場(chǎng)中一點(diǎn)對(duì)應(yīng)。獲得各中心點(diǎn)坐標(biāo)后便能采用上述方法計(jì)算出配準(zhǔn)平移量。