一种图像拼接、距离测量方法及系统与流程

1.本发明属于图像处理技术领域，尤其涉及一种图像拼接、距离测量方法及系统。


背景技术：

2.图像拼接方法是图像处理领域常用的方法。由于相机的像素有限，为了拍摄更清晰的拍摄对象的图像，需要进行局部拍摄，随后将通过局部拍摄获取的图像拼接为包含拍摄对象的拼接后的图像。
3.传统的图像拼接方法采用随机拍摄的图像进行拼接，在拼接时使用物理坐标。具体而言，可获取每个待拼接图像的物理坐标，随后将各个物理坐标的坐标系统一，并且将获取的各个待拼接图像设置在统一的坐标系下。
4.传统的图像拼接方法使用移动相机拍摄静止对象，由于不能准确测量相机移动距离，产生拍摄误差，导致拼接后的图像不能准确反映真实拍摄对象。


技术实现要素：

5.本发明提供一种图像拼接、距离测量方法及系统，旨在解决传统的图像拼接方法不能准确反映真实拍摄对象的问题。
6.本发明是这样实现的，一种图像拼接方法，所述图像拼接方法包括：确定相机以及与光栅尺固定连接的平台在物理坐标系下的物理坐标；使用所述相机拍摄在所述平台上的拍摄对象的第一图像，并确定所述第一图像的物理坐标和所述第一图像在计算机坐标系下的计算机坐标；使所述相机与所述平台发生相对移动，并使用所述相机拍摄所述拍摄对象的第二图像；使用所述光栅尺确定所述平台相对于所述相机的移动距离，并基于所述移动距离来确定所述第二图像的在所述物理坐标系下的物理坐标；基于所述物理坐标系与所述计算机坐标系之间的第一对应关系，确定所述第二图像的在所述计算机坐标系下的计算机坐标；根据所述第一图像的计算机坐标和所述第二图像的计算机坐标，将所述第一图像和所述第二图像拼接。
7.可选的，所述使所述相机与所述平台发生相对移动的步骤包括通过所述相对移动使所述第二图像的至少一部分与所述第一图像重叠，所述图像拼接方法还包括裁剪步骤，所述裁剪步骤包括，将所述第二图像的所述至少一部分从所述第二图像中去除。
8.可选的，所述第二图像的所述至少一部分是根据所述第一图像的物理坐标和所述第二图像的物理坐标来确定的。
9.可选的，所述图像拼接方法还包括：对所述第二图像进行放大。
10.可选的，所述对所述第二图像进行放大步骤包括：根据所述第二图像中待放大像素点的灰度值，将所述待放大像素点放大为至少两个像素点，其中，所述待放大像素点所对应的物理尺寸等于经过放大后获得的所述至少两个像素点所对应的物理尺寸之和。
11.本发明还提供了一种距离测量方法，所述距离测量方法包括：基于如上所述的图像拼接方法，获得拼接后的图像；确定物理尺寸与所述计算机坐标系下的像素点尺寸之间
的第二对应关系；确定所述拼接后的图像中与所述拍摄对象中的待测量对象对应的两个像素点；基于所述第二对应关系，确定所述两个像素点所对应的物理距离。
12.本发明还提供了一种图像拼接系统，所述图像拼接系统包括：平台、光栅尺、相机、坐标确定单元以及图像拼接单元，其中，所述光栅尺与所述平台固定连接，被配置为确定所述平台相对于所述相机的移动距离；所述相机，被配置为拍摄在所述平台上的拍摄对象的第一图像，并且当与所述平台发生相对移动时，拍摄所述拍摄对象的第二图像；坐标确定单元，被配置确定所述相机以及所述平台在物理坐标系下的物理坐标；当所述第一图像被拍摄时，确定所述第一图像的物理坐标和所述第一图像在计算机坐标系下的计算机坐标；当所述第二图像被拍摄时，基于所述移动距离来确定所述第二图像的在所述物理坐标系下的物理坐标，并且基于所述物理坐标系与所述计算机坐标系之间的第一对应关系，确定所述第二图像的在所述计算机坐标系下的计算机坐标；以及图像拼接单元，被配置为根据所述第一图像的计算机坐标和所述第二图像的计算机坐标，将所述第一图像和所述第二图像拼接。
13.可选的，所述第二图像的至少一部分与所述第一图像重叠，所述图像拼接系统还包括：裁剪单元，被配置为将所述第二图像的所述至少一部分从所述第二图像中去除。
14.可选的，所述第二图像的所述至少一部分是根据所述第一图像的物理坐标和所述第二图像的物理坐标来确定的。
15.可选的，所述图像拼接系统还包括：放大单元，被配置为对所述第二图像进行放大。
16.可选的，所述放大单元被配置为根据所述第二图像中待放大像素点的灰度值，将所述待放大像素点放大为至少两个像素点，其中，所述待放大像素点所对应的物理尺寸等于经过放大后获得的所述至少两个像素点所对应的物理尺寸之和。
17.本发明还提供了一种距离测量系统，所述距离测量系统包括：如上所述的图像拼接系统、对应关系确定单元、像素点确定单元以及物理距离确定单元，所述对应关系确定单元被配置为确定物理尺寸与所述计算机坐标系下的像素点尺寸之间的第二对应关系；所述像素点确定单元，被配置为确定所述拼接后的图像中与所述拍摄对象中的待测量对象对应的两个像素点；所述物理距离确定单元被配置为基于所述第二对应关系，确定所述两个像素点所对应的物理距离。
18.本发明还提供了一种计算机可读存储介质，存储有当被处理器执行时使得所述处理器执行如上所述方法的指令。
19.本发明由于使用光栅尺对距离进行准确测量，并且使用物理坐标和计算机坐标进行相应的坐标计算，因此可减少误差，使得拼接后的图像可更准确反映真实拍摄对象，即至少可达到更准确的还原拍摄对象的技术效果。
附图说明
20.图1是本发明实施例一提供的图像拼接方法的流程图。
21.图2是本发明实施例二提供的图像拼接方法的流程图。
22.图3是本发明实施例三提供的图像拼接方法的流程图。
23.图4是本发明实施例四提供的距离测量方法的流程图。
24.图5是本发明实施例五提供的图像拼接系统的示意图。
25.图6是本发明实施例六提供的图像拼接系统的示意图。
26.图7是本发明实施例七提供的图像拼接系统的示意图。
27.图8是本发明实施例八提供的距离测量系统的示意图。
具体实施方式
28.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
29.相对于传统的图像拼接方法，本发明采用了物理坐标和计算机坐标对图像进行定位，使用光栅尺进行精确距离测量，由此进行图像拼接。由于通过光栅尺、物理坐标、计算机坐标进行更精确的距离确定，因此可提高拼接的准确性，从而可更准确还原真实拍摄对象。
30.图1是本发明实施例一提供的图像拼接方法的流程图。如图1中所示，图像拼接方法包括：确定相机以及与光栅尺固定连接的平台在物理坐标系下的物理坐标；使用所述相机拍摄在所述平台上的拍摄对象的第一图像，并确定所述第一图像的物理坐标和所述第一图像在计算机坐标系下的计算机坐标；使所述相机与所述平台发生相对移动，并使用所述相机拍摄所述拍摄对象的第二图像；使用所述光栅尺确定所述平台相对于所述相机的移动距离，并基于所述移动距离来确定所述第二图像的在所述物理坐标系下的物理坐标；基于所述物理坐标系与所述计算机坐标系之间的第一对应关系，确定所述第二图像的在所述计算机坐标系下的计算机坐标；根据所述第一图像的计算机坐标和所述第二图像的计算机坐标，将所述第一图像和所述第二图像拼接。
31.具体而言，可设置物理坐标系和计算机坐标系，基于相机和平台的初始位置来确定物理坐标系下的原点和计算机坐标系下的原点，计算机坐标系可设置在计算机中，拍摄的图像可被存储在计算机中，并且基于计算机坐标系来确定计算机坐标。当拍摄新图像时，拍摄设备（即相机）的真实移动的距离可被光栅尺精确测量。 光栅尺测量出的相机移动距离对应于第二图像相对于第一图像在物理坐标上的改变，由此可计算出第二图像相对于第一图像在计算机坐标系上的改变，由此可更准确的确定计算机坐标，利用更准确的计算机坐标计算所拼接的图像将更加接近真实图像。
32.这里使用第一对应关系来表示物理坐标系与计算机坐标系之间的对应关系，可预先设定这样的对应关系。由于图像可具有计算机坐标和物理坐标，因此基于这样的对应关系，可对图像的物理坐标和计算机坐标进行相互转换。在此使用第一、第二等是为了方便对术语进行描述，并不是为了表示先后顺序或次序。
33.图2是本发明实施例二提供的图像拼接方法的流程图。如图2中所示，图像拼接方法包括：确定相机以及与光栅尺固定连接的平台在物理坐标系下的物理坐标；使用所述相机拍摄在所述平台上的拍摄对象的第一图像，并确定所述第一图像的物理坐标和所述第一图像在计算机坐标系下的计算机坐标；使所述相机与所述平台发生相对移动，并使用所述相机拍摄所述拍摄对象的第二图像，其中，通过所述相对移动使所述第二图像的至少一部分与所述第一图像重叠；使用所述光栅尺确定所述平台相对于所述相机的移动距离，并基于所述移动距离来确定所述第二图像的在所述物理坐标系下的物理坐标；基于所述物理坐
标系与所述计算机坐标系之间的第一对应关系，确定所述第二图像的在所述计算机坐标系下的计算机坐标；将所述第二图像的所述至少一部分从所述第二图像中去除，以进行裁剪；根据所述第一图像的计算机坐标和所述第二图像的计算机坐标，将所述第一图像和所述第二图像拼接。
34.在实施过程中，可使相机相对于拍摄对象所在平面（例如平台所在平面）的焦点不变以进行拍摄，这种操作至少可达到不使拍摄对象的图像产生畸变的效果。第一图像和第二图像可针对拍摄对象的不同位置进行拍摄。光栅尺可达到微米级的精度，利用物理坐标可确定相机移动距离。在这种情况下，根据相机移动距离，可更准确的确定物理坐标改变距离以及相应的计算机坐标改变的距离，从而可达到提高精度的技术效果。
35.作为示例，所述第二图像的所述至少一部分是根据所述第一图像的物理坐标和所述第二图像的物理坐标来确定的。
36.作为示例，当图像的四个顶点坐标分别为（0，0）、（100，0）、（0，100）、（100，100），并且图像的长和宽均为100微米时，经过移动后的图像的顶点坐标分别为（95，0）、（195，0）、（95，100）、（195，100），可确定重叠区域的顶点坐标为（95，0）、（100，0）、（95，100）、（100，100），重叠区域尺寸为5
×
100微米。在这种情况下可将这部分区域从相应的图像中去除，以进行裁剪。经过裁剪后，可保证计算机坐标的连续性，从而减少拼接时间。
37.作为示例，可基于像素所占尺寸进行裁剪，例如，当每个像素的宽度为3微米并且待裁剪的图像是10微米时，可进行裁剪以保留3个像素，使得裁剪后的图像宽度为9微米。
38.图3是本发明实施例三提供的图像拼接方法的流程图。如图3中所示，图像拼接方法包括：确定相机以及与光栅尺固定连接的平台在物理坐标系下的物理坐标；使用所述相机拍摄在所述平台上的拍摄对象的第一图像，并确定所述第一图像的物理坐标和所述第一图像在计算机坐标系下的计算机坐标；使所述相机与所述平台发生相对移动，并使用所述相机拍摄所述拍摄对象的第二图像，其中，通过所述相对移动使所述第二图像的至少一部分与所述第一图像重叠；使用所述光栅尺确定所述平台相对于所述相机的移动距离，并基于所述移动距离来确定所述第二图像的在所述物理坐标系下的物理坐标；基于所述物理坐标系与所述计算机坐标系之间的第一对应关系，确定所述第二图像的在所述计算机坐标系下的计算机坐标；将所述第二图像的所述至少一部分从所述第二图像中去除，以进行裁剪；对所述第二图像进行放大；根据所述第一图像的计算机坐标和所述第二图像的计算机坐标，将所述第一图像和所述第二图像拼接。
39.在本实施例中，由于图像经过像素放大，并且经过像素放大的图像被用于进行拼接，因此可提高拼接后的图像的精度。
40.例如，当拍摄对象是图纸等通过现有相机无法获得需要精度的对象时，可通过本实施例的方法拍摄图像并进行保存，待需要时进行拼接，从而可实现高精度图像的存储。
41.作为示例，所述对所述第二图像进行放大步骤包括：根据所述第二图像中待放大像素点的灰度值，将所述待放大像素点放大为至少两个像素点，其中，所述待放大像素点所对应的物理尺寸等于经过放大后获得的所述至少两个像素点所对应的物理尺寸之和。
42.作为另一示例，待放大像素点被放大为呈九宫格排列的9个像素点。当放大前像素点为3
×
3微米时，放大后的每个像素点可占用1
×
1微米。
43.例如，当需要对图像放大3倍时，可将放大前占用3微米宽度的像素放大为3个各占
1微米宽度的像素，以提高精度。
44.如上所述，由于经过放大后的每个像素点的尺寸更小，因此可达到提高精度的技术效果。
45.图4是本发明实施例四提供的距离测量方法的流程图。如图4中所示，距离测量方法包括：基于如以上实施例所述的图像拼接方法，获得拼接后的图像；确定物理尺寸与所述计算机坐标系下的像素点尺寸之间的第二对应关系；确定所述拼接后的图像中与所述拍摄对象中的待测量对象对应的两个像素点；基于所述第二对应关系，确定所述两个像素点所对应的物理距离。
46.传统方法采用定点拍照或随机拍照，因此，不能随意测量拍摄对象中的距离，并且定点拍照需要工作人员参与。然而，在本技术中，可根据预先设定的移动方式移动并拍照，可获得完整的拍摄对象的信息，从而利用拼接后的图像可方便的测量拍摄对象的指定位置之间的距离，达到了便于距离测量和提高测量效率的技术效果。
47.图5是本发明实施例五提供的图像拼接系统的示意图，所述图像拼接系统包括：平台101、光栅尺102、相机103、坐标确定单元104以及图像拼接单元105。所述光栅尺102与所述平台101固定连接，被配置为确定所述平台101相对于所述相机103的移动距离；所述相机103，被配置为拍摄在所述平台101上的拍摄对象的第一图像，并且当与所述平台101发生相对移动时，拍摄所述拍摄对象的第二图像；坐标确定单元104被配置确定所述相机103以及所述平台101在物理坐标系下的物理坐标；当所述第一图像被拍摄时，确定所述第一图像的物理坐标和所述第一图像在计算机坐标系下的计算机坐标；当所述第二图像被拍摄时，基于所述移动距离来确定所述第二图像的在所述物理坐标系下的物理坐标，并且基于所述物理坐标系与所述计算机坐标系之间的第一对应关系，确定所述第二图像的在所述计算机坐标系下的计算机坐标；以及图像拼接单元105被配置为根据所述第一图像的计算机坐标和所述第二图像的计算机坐标，将所述第一图像和所述第二图像拼接。
48.具体而言，可设置物理坐标系和计算机坐标系，基于相机103和平台101的初始位置来确定物理坐标系下的原点和计算机坐标系下的原点，计算机坐标系可设置在计算机中，拍摄的图像可被存储在计算机中，并且基于计算机坐标系来确定计算机坐标。当拍摄新图像时，拍摄设备（即相机103）的真实移动的距离可被光栅尺102精确测量。 光栅尺102测量出的相机移动距离对应于第二图像相对于第一图像在物理坐标上的改变，由此可计算出第二图像相对于第一图像在计算机坐标系上的改变，由此可更准确的确定计算机坐标，利用更准确的计算机坐标计算所拼接的图像将更加接近真实图像。
49.图6是本发明实施例六提供的图像拼接系统的示意图。如图6中所示，所述图像拼接系统包括：平台101、光栅尺102、相机103、坐标确定单元104以及图像拼接单元105。所述光栅尺102与所述平台固定连接，被配置为确定所述平台101相对于所述相机103的移动距离；所述相机103，被配置为拍摄在所述平台101上的拍摄对象的第一图像，并且当与所述平台101发生相对移动时，拍摄所述拍摄对象的第二图像，其中，所述第二图像的至少一部分与所述第一图像重叠；坐标确定单元104被配置确定所述相机103以及所述平台101在物理坐标系下的物理坐标；当所述第一图像被拍摄时，确定所述第一图像的物理坐标和所述第一图像在计算机坐标系下的计算机坐标；当所述第二图像被拍摄时，基于所述移动距离来
确定所述第二图像的在所述物理坐标系下的物理坐标，并且基于所述物理坐标系与所述计算机坐标系之间的第一对应关系，确定所述第二图像的在所述计算机坐标系下的计算机坐标；裁剪单元106，被配置为将所述第二图像的所述至少一部分从所述第二图像中去除；以及图像拼接单元105被配置为根据所述第一图像的计算机坐标和所述第二图像的计算机坐标，将所述第一图像和所述第二图像拼接。
50.在实施过程中，可使相机103相对于拍摄对象所在平面（例如平台101所在平面）的焦点不变以进行拍摄，这种操作至少可达到不使拍摄对象的图像产生畸变的效果。第一图像和第二图像可针对拍摄对象的不同位置进行拍摄。光栅尺可达到微米级的精度，利用物理坐标可确定相机移动距离。在这种情况下，根据相机103移动距离，可更准确的确定物理坐标改变距离以及相应的计算机坐标改变的距离，从而可达到提高精度的技术效果。
51.作为示例，所述第二图像的所述至少一部分是根据所述第一图像的物理坐标和所述第二图像的物理坐标来确定的。
52.作为示例，当图像的四个顶点坐标分别为（0，0）、（100，0）、（0，100）、（100，100），并且图像的长和宽均为100微米时，经过移动后的图像的顶点坐标分别为（95，0）、（195，0）、（95，100）、（195，100），可确定重叠区域的顶点坐标为（95，0）、（100，0）、（95，100）、（100，100），重叠区域尺寸为5
×
100微米。在这种情况下可将这部分区域从相应的图像中去除，以进行裁剪。经过裁剪后，可保证计算机坐标的连续性，从而减少拼接时间。
53.作为示例，可基于像素所占尺寸进行裁剪，例如，当每个像素的宽度为3微米并且待裁剪的图像是10微米时，可进行裁剪以保留3个像素，使得裁剪后的图像宽度为9微米。
54.图7是本发明实施例七提供的图像拼接系统的示意图。如图7中所示，所述图像拼接系统包括：平台101、光栅尺102、相机103、坐标确定单元104以及图像拼接单元105。所述光栅尺102与所述平台101固定连接，被配置为确定所述平台101相对于所述相机103的移动距离；所述相机103，被配置为拍摄在所述平台101上的拍摄对象的第一图像，并且当与所述平台101发生相对移动时，拍摄所述拍摄对象的第二图像，其中，所述第二图像的至少一部分与所述第一图像重叠；坐标确定单元104被配置确定所述相机103以及所述平台101在物理坐标系下的物理坐标；当所述第一图像被拍摄时，确定所述第一图像的物理坐标和所述第一图像在计算机坐标系下的计算机坐标；当所述第二图像被拍摄时，基于所述移动距离来确定所述第二图像的在所述物理坐标系下的物理坐标，并且基于所述物理坐标系与所述计算机坐标系之间的第一对应关系，确定所述第二图像的在所述计算机坐标系下的计算机坐标；裁剪单元106，被配置为将所述第二图像的所述至少一部分从所述第二图像中去除；放大单元107，被配置为对所述第二图像进行放大；以及图像拼接单元105被配置为根据所述第一图像的计算机坐标和所述第二图像的计算机坐标，将所述第一图像和所述第二图像拼接。
55.作为示例，所述放大单元107被配置为根据所述第二图像中待放大像素点的灰度值，将所述待放大像素点放大为至少两个像素点，其中，所述待放大像素点所对应的物理尺寸等于经过放大后获得的所述至少两个像素点所对应的物理尺寸之和。
56.在本实施例中，由于图像经过像素放大，并且经过像素放大的图像被用于进行拼接，因此可提高拼接后的图像的精度。
57.例如，当拍摄对象是图纸等通过现有相机无法获得需要精度的对象时，可通过本
实施例的方法拍摄图像并进行保存，待需要时进行拼接，从而可实现高精度图像的存储。
58.作为另一示例，待放大像素点被放大为呈九宫格排列的9个像素点。当放大前像素点为3
×
3微米时，放大后的每个像素点可占用1
×
1微米。
59.例如，当需要对图像放大3倍时，可将放大前占用3微米宽度的像素放大为3个各占1微米宽度的像素，以提高精度。
60.如上所述，由于经过放大后的每个像素点的尺寸更小，因此可达到提高精度的技术效果。
61.图8是本发明实施例八提供的距离测量系统的示意图。如图8中所示，所述距离测量系统包括：如上所述的图像拼接系统、对应关系确定单元201、像素点确定三元202以及物理距离确定单元203，所述对应关系确定单元201被配置为确定物理尺寸与所述计算机坐标系下的像素点尺寸之间的第二对应关系；所述像素点确定单元202，被配置为确定所述拼接后的图像中与所述拍摄对象中的待测量对象对应的两个像素点；所述物理距离确定单元203被配置为基于所述第二对应关系，确定所述两个像素点所对应的物理距离。
62.传统方法采用定点拍照或随机拍照，因此，不能随意测量拍摄对象中的距离，并且定点拍照需要工作人员参与。然而，在本技术中，可根据预先设定的移动方式移动并拍照，可获得完整的拍摄对象的信息，从而利用拼接后的图像可方便的测量拍摄对象的指定位置之间的距离，达到了便于距离测量和提高测量效率的技术效果。
63.本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，存储有当被处理器执行时使得所述处理器执行如上所述方法的指令。
64.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。