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专利号: 2018102579040
申请人: 长春理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种非共轴成像的图像配准装置,其特征在于,包括:光源、网格板、平行光管、非共轴光学系统以及计算机;

所述光源、所述网格板、所述平行光管的光轴以及所述非共轴光学系统的光轴处于同一水平面上;所述网格板设于所述平行光管内;

所述非共轴光学系统与所述计算机电连接;所述非共轴光学系统包括第一相机以及第二相机;所述光源所发出的光线通过所述网格板以及所述平行光管,再进入所述非共轴光学系统,调整所述网格板在所述平行光管中的位置使得所述第一相机清晰成像,得到网格板第一位置;使得所述网格板第一位置与所述第一相机的焦距相匹配,得到第一图像;所述第一图像的中心为由所述第一相机采集到的所述网格板的第一成像中心;再次调整所述网格板在所述平行光管中的位置使得所述第二相机清晰成像,得到网格板第二位置;使得所述网格板第二位置与所述第二相机的焦距相匹配,得到第二图像;所述第二图像的中心为由所述第二相机采集到的所述网格板的第二成像中心;由所述计算机对所述第一图像以及所述第二图像进行配准,得到配准图像;图像配准方法包括:获取所述第一相机的第一相机参数以及所述第二相机的第二相机参数;所述第一相机参数包括焦距、景深;所述第二相机参数包括焦距、景深;根据所述第一相机参数确定所述第一图像;根据所述第二相机参数确定所述第二图像;以所述第一相机的成像面为XOY平面,以所述第一图像的左下点为原点建立第一坐标系;根据所述第一坐标系确定所述第一成像中心的第一成像中心坐标;根据所述第一成像中心坐标确定与所述第一成像中心相邻的格子的n个第一角点坐标;n≥4;以所述第二相机的成像面为UPW平面,以所述第二图像的左下点为原点建立第二坐标系;根据所述第二坐标系确定所述第二成像中心的第二成像中心坐标;根据所述第二成像中心坐标确定与所述第二成像中心相邻的格子的m个第二角点坐标;m=n且m≥4;根据所述第一角点坐标以及所述第二角点坐标确定所述第一坐标系以及所述第二坐标系之间的空间位置变换关系;根据所述空间位置变换关系,将处于所述第二坐标系的所述第二图像变换到所述第一坐标系上,使得所述第二图像与所述第一图像重合,确定配准图像。

2.一种非共轴成像的图像配准方法,其特征在于,所述配准方法应用于一种非共轴成像的图像配准装置,所述图像配准装置包括:光源、网格板、平行光管、非共轴光学系统以及计算机;所述光源、所述网格板、所述平行光管的光轴以及所述非共轴光学系统的光轴处于同一水平面上;所述网格板设于所述平行光管内;所述非共轴光学系统与所述计算机电连接;所述非共轴光学系统包括第一相机以及第二相机;所述光源所发出的光线通过所述网格板以及所述平行光管,再进入所述非共轴光学系统,调整所述网格板在所述平行光管中的位置使得所述第一相机清晰成像,得到网格板第一位置;使得所述网格板第一位置与所述第一相机的焦距相匹配,得到第一图像;所述第一图像的中心为由所述第一相机采集到的所述网格板的第一成像中心;再次调整所述网格板在所述平行光管中的位置使得所述第二相机清晰成像,得到网格板第二位置;使得所述网格板第二位置与所述第二相机的焦距相匹配,得到第二图像;所述第二图像的中心为由所述第二相机采集到的所述网格板的第二成像中心;由所述计算机对所述第一图像以及所述第二图像进行配准,得到配准图像;

所述图像配准方法包括:

获取所述第一相机的第一相机参数以及所述第二相机的第二相机参数;所述第一相机参数包括焦距、景深;所述第二相机参数包括焦距、景深;

根据所述第一相机参数确定所述第一图像;

根据所述第二相机参数确定所述第二图像;

以所述第一相机的成像面为XOY平面,以所述第一图像的左下点为原点建立第一坐标系;

根据所述第一坐标系确定所述第一成像中心的第一成像中心坐标;

根据所述第一成像中心坐标确定与所述第一成像中心相邻的格子的n个第一角点坐标;n≥4;

以所述第二相机的成像面为UPW平面,以所述第二图像的左下点为原点建立第二坐标系;

根据所述第二坐标系确定所述第二成像中心的第二成像中心坐标;

根据所述第二成像中心坐标确定与所述第二成像中心相邻的格子的m个第二角点坐标;m=n且m≥4;

根据所述第一角点坐标以及所述第二角点坐标确定所述第一坐标系以及所述第二坐标系之间的空间位置变换关系;

根据所述空间位置变换关系,将处于所述第二坐标系的所述第二图像变换到所述第一坐标系上,使得所述第二图像与所述第一图像重合,确定配准图像。

3.根据权利要求2所述的图像配准方法,其特征在于,所述根据所述第一相机参数确定所述第一图像,具体包括:获取工程中被测物体与所述第一相机的第一实际距离;

根据所述第一实际距离及所述第一相机参数确定所述网格板在所述平行光管中的的网格板第一位置;

根据所述网格板第一位置确定所述第一图像;根据第一相机的焦距以及第一相机与被测工程实际物体的距离,调整网格板在平行光管中的位置,使网格板中心成像于图像视场中心,使得第一相机清晰成像。

4.根据权利要求2所述的图像配准方法,其特征在于,所述根据所述第二相机参数确定所述第二图像,具体包括:获取工程中被测物体与所述第二相机的第二实际距离;

根据所述第二实际距离及所述第二相机参数确定所述网格板在所述平行光管中的的网格板第二位置;

根据所述网格板第二位置确定所述第二图像;根据第二相机的焦距以及第二相机与被测工程实际物体的距离,调整网格板在平行光管中的位置,使网格板中心成像于图像视场中心,使得第二相机清晰成像。

5.根据权利要求2所述的图像配准方法,其特征在于,所述根据所述第一角点坐标以及所述第二角点坐标确定所述第一坐标系以及所述第二坐标系之间的空间位置变换关系,具体包括:根据公式 确定所述第一坐标系与所述第二坐标系之间的变换

矩阵;其中, 为由所述第一角点坐标组成的矩阵, 为由所述第二角点坐标组成的矩阵, 为所述第一坐标系与所述第二坐标系之间的变换矩阵;

根据公式IXYZ=IUVW*T确定空间位置变换关系,其中, IXYZ为所述第一图像的像素点坐标,IUVW为所述第二图像的像素点坐标。

6.根据权利要求2所述的图像配准方法,其特征在于,所述根据所述空间位置变换关系,将处于所述第二坐标系的所述第二图像变换到所述第一坐标系上,使得所述第二图像与所述第一图像重合,得到配准图像之后,还包括:判断所述配准图像内的第一像素点的坐标是否是整数,得到第一判断结果;

若所述第一判断结果表示为所述配准图像内的第一像素点的坐标是整数,确定所述配准图像为所述第一图像和所述第二图像的共光轴成像;

若所述第一判断结果表示为所述配准图像内的第一像素点的坐标不是整数,采用最邻近插值法计算所述第一像素点的灰度值;

根据所述灰度值进行配准,确定配准图像。

7.一种非共轴成像的图像配准系统,其特征在于,包括:

相机参数获取模块,用于获取第一相机的第一相机参数以及第二相机的第二相机参数;所述第一相机参数包括焦距、景深;所述第二相机参数包括焦距、景深;

第一图像确定模块,用于根据所述第一相机参数确定所述第一图像;

第二图像确定模块,用于根据所述第二相机参数确定所述第二图像;

第一坐标系建立模块,用于以所述第一相机的成像面为XOY平面,以所述第一图像的左下点为原点建立第一坐标系;

第一成像中心坐标确定模块,用于根据所述第一坐标系确定所述第一成像中心的第一成像中心坐标;

第一角点坐标确定模块,用于根据所述第一成像中心坐标确定与所述第一成像中心相邻的格子的n个第一角点坐标;n≥4;

第二坐标系建立模块,用于以所述第二相机的成像面为UPW平面,以所述第二图像的左下点为原点建立第二坐标系;

第二成像中心坐标确定模块,用于根据所述第二坐标系确定所述第二成像中心的第二成像中心坐标;

第二角点坐标确定模块,用于根据所述第二成像中心坐标确定与所述第二成像中心相邻的格子的m个第二角点坐标;m=n且m≥4;

空间位置变换关系确定模块,用于根据所述第一角点坐标以及所述第二角点坐标确定所述第一坐标系以及所述第二坐标系之间的空间位置变换关系;

配准图像确定模块,用于根据所述空间位置变换关系,将处于所述第二坐标系的所述第二图像变换到所述第一坐标系上,使得所述第二图像与所述第一图像重合,确定配准图像。

8.根据权利要求7所述的图像配准系统,其特征在于,所述第一图像确定模块具体包括:第一实际距离获取单元,用于获取被测工程实际物体与所述第一相机的第一实际距离;第一测量位置确定单元,用于根据所述第一实际距离及所述第一相机参数确定网格板在平行光管中的网格板第一位置;

第一图像确定单元,用于根据所述网格板第一位置确定所述第一图像。

9.根据权利要求7所述的图像配准系统,其特征在于,所述第二图像确定模块具体包括:第二实际距离获取单元,用于获取被测工程实际物体与所述第二相机的第二实际距离;

网格板第二位置确定单元,用于根据所述第二实际距离及所述第二相机参数确定网格板在平行光管中的网格板第二位置;

第二图像确定单元,用于根据所述网格板第二位置确定所述第二图像。

10.根据权利要求7所述的图像配准系统,其特征在于,所述空间位置变换关系确定模块具体包括:变换矩阵确定单元,用于根据公式 确定所述第一坐标系与所

述第二坐标系之间的变换矩阵;其中, 为由所述第一角点坐标组成的矩阵, 为由所述第二角点坐标组成的矩阵, 为所述第一坐标系与所述第二坐标系之间的变换矩阵;

空间位置变换关系确定单元,用于根据公式IXYZ=IUVW*T确定空间位置变换关系,其中,IXYZ为所述第一图像的像素点坐标,IUVW为所述第二图像的像素点坐标。