輔助駕駛：汽車環(huán)視系統(tǒng)設(shè)計(jì)，完整硬件平臺(tái)參考方案

5.3.1 圖像拼接的一般方法

1)基于像素的拼接方法。這類方法根據(jù)拼接圖像的相關(guān)函數(shù)， Fourier變換等關(guān)系式來計(jì)算拼接參數(shù)口最常見也是最簡單的方法就是窗口(模板)匹配法。

(2)基于特征的拼接方法。這類方法是根據(jù)需要拼接圖像的重要的相同的特征之間的幾何關(guān)系確定拼接參數(shù)，因此這類方法首先需要提取特征，如邊緣、角點(diǎn)、線、曲率等。然后建立特征點(diǎn)集之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，由此求出匹配參數(shù)。

(3)基于模型的拼接方法。這種方法是根據(jù)圖像失真的數(shù)學(xué)模型來對(duì)圖像進(jìn)行非線性校準(zhǔn)的拼接，多用于醫(yī)學(xué)圖像。

5.3.2 基于特征曲線的圖像拼接

• 圖像拼接算法

將帶拼接的左、右2幅圖像分別記為、，寬和高分別為、和、，.取圖像的左上角作為圖像坐標(biāo)的原點(diǎn)。

對(duì)于每幅圖像，首先利用Canny算子提取圖像的邊緣，在每一列的邊緣點(diǎn)中找出梯度最大的一點(diǎn)，記錄該點(diǎn)的縱坐標(biāo)。若次列不存在邊緣點(diǎn)，則直接找出該列的梯度最大點(diǎn)，對(duì)于圖像中任意一點(diǎn)，梯度值由下式給出：

其中為點(diǎn)(i，j)的灰度值。這樣可得到2個(gè)長度分別為和數(shù)組和，數(shù)組中的兀素是圖像中該列梯度最大點(diǎn)的坐標(biāo)。這2個(gè)數(shù)組反應(yīng)了2幅圖像中按列最大梯度特征點(diǎn)分布的情況。在確定每列梯度的最大點(diǎn)時(shí)，遵循以下的原則:

(1)當(dāng)該列中梯度最大值的點(diǎn)有2個(gè)或2個(gè)以上時(shí)，取距離圖像水平中線距離最近的點(diǎn)作為該列的特征點(diǎn)。

(2)當(dāng)2個(gè)點(diǎn)距離圖像水平中線距離相等時(shí)，取上方的點(diǎn)作為該列的特征點(diǎn)。

在圖像的采集過程中，相機(jī)不會(huì)在一個(gè)絕對(duì)的水平面上運(yùn)動(dòng)，傾斜、抖動(dòng)等現(xiàn)象不可避免。另外，景物中物體的運(yùn)動(dòng)和光線的變化也時(shí)常發(fā)生，這樣會(huì)使某些列中梯度最大點(diǎn)在2幅圖像中有很大出入，數(shù)據(jù)的抖動(dòng)性比較大。為消除這種干擾，可以采用中值濾波的方法過濾掉這樣的點(diǎn)，使對(duì)數(shù)組的判斷更具可靠性。利用長度為7的一維窗口對(duì)2個(gè)數(shù)組進(jìn)行中值濾波。

2幅圖像有相似的部分，則上面的2個(gè)數(shù)組中必有一部分，它們的差數(shù)組具有很好的穩(wěn)定性，即差數(shù)組的方差具有局部最小的性質(zhì)，這樣就可以找到2幅圖像的位置關(guān)系。

由于2幅圖像的重疊部分一般不超過1/3，為減小計(jì)算量，只在左圖像的2/3以后的部分和右圖像的1/3之前的部分中進(jìn)行計(jì)算，接下來確定全局最小方差的兩段子數(shù)組。這兩段數(shù)組的起始位置就是2幅圖像的最佳匹配點(diǎn)。

在代表左、右圖像的兩個(gè)數(shù)組中分別取一固定長度L的子數(shù)組，記為和。L的選取可視圖像的寬度而定，一般L的取為圖像寬度的1/10左右會(huì)得到較好的效果。和的相似程度由的方差來描述，即

其中方差越小，說明Sl和Sr越相似。那么，必然可以找到這樣的和，使得：

2幅圖像的最佳匹配位置就是和的起始位置。由于和的元素值是按列梯度最大點(diǎn)的縱坐標(biāo)取值，在確定了列的匹配位置時(shí)，也同時(shí)確定了行的匹配位置。這樣就可以找到最佳的匹配位置。

六 軟件設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目涉及關(guān)鍵技術(shù)有:實(shí)時(shí)數(shù)字圖像快速處理；圖像傳感器技術(shù)；圖像顯示加速；多場景、多視點(diǎn)圖像幾何處理及其合成拼接成像技術(shù)；高性能處理平臺(tái)設(shè)計(jì)；車載數(shù)字圖象技術(shù)研究等。軟件流程如下圖所示。