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大幅扫描仪预视图像的高效显示研究

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电子科技２００６年第６期（总第２０１期）　

大幅扫描仪预视图像的高效显示研究　

谢卓，曹伯燕　

（西安电子科技大学多媒体所，陕西西安７１００７１）　

摘要与普通扫描仪相比，大幅面扫描仪处理的图像面积、数据量大。为提高大幅面扫描仪软件界面中的　图像显示效果和程序运行速度，提出了使用内存环境（Ｍｅｍｏｒｙ—ｄｅｖｉｃｅ　ｃｏｎｔｅｘｔ）对图像进行预处理，消除了人　机交互中预视图像的闪烁，通过对预视区域图像映射方法的改进减少了处理时间。　关键词扫描区域；预视；内存环境　中图分类号ＴＰ３３４．２　２　

Ｓｔｕｄｙ　ｏｆ　Ｈｉｇｈ－ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ　Ｄｉｓｐｌａｙ　ｏｆ　Ｐｒｅｖｉｅｗ　

Ｐｉｃｔｕｒｅ　ｉｎ　ｔｈｅ　Ｂｉｇ　Ｂｒｅａｄｔｈ　Ｓｃａｎｎｅｒ　

Ｘｉｅ　Ｚｈｕｏ．Ｃａｏ　Ｂｏｙａｎ　（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ，Ｘｉｄｉａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎ　７　１００７　ｌ，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｃｏｍｐａｒｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｃｏｍｍｏｎ　ｓｃａｎｎｅｒ，ｔｈｅ　ｂｉｇ　ｂｒｅａｄｔｈ　ｓｃａｎｎｅｒ　ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ　ｌａｒｇｅ　ｉｍａｇｅｓ　ａｎｄ　ｌａｒｇｅ　ｑｕａｎｔｉｔｉｅｓ　ｏｆ　ｄａｔａ．Ｔｏ　ｒａｉｓｅ　ｔｈｅ　ｄｉｓｐｌａｙ　ｒｅｓｕｌｔ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｂｉｇ　ｂｒｅａｄｔｈ　ｓｃａｎｎｅｒ　ａｎｄ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｔｅｍｐｏ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ，ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｐｒｏｐｏｓｅｓ　ａ　ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　ｄｅａｌｉｎｇ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｐｉｃｔｕｒｅ　ｂｙ　ｕｓｉｎｇ　ｔｈｅ　ｍｅｍｏｒｙ　ｄｅｖｉｃｅ　ｃｏｎｔｅｘｔ，ｗｈｉｃｈ　ｄｉｓｐｅｌｓ　ｔｈｅ　ｇｌｉｍｍｅｒｉｎｇ　ｏｆ　ｐｒｅｖｉｅｗ　ｐｉｃｔｕｒｅ　ｉｎ　ｈｕｍａｎ—ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ．Ｂｙ　ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ　ｔｈｅ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　ｍａｐｐｉｎｇ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｐｒｅｖｉｅｗ　ａｒｅａ　ｔｈｅ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｔｉｍｅ　ｉｓ　ｒｅｄｕｃｅｄ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ　Ｓｃａｎ　ａｒｅａ；ｐｒｅｖｉｅｗ；ｍｅｍｏｒｙ　ｄｅｖｉｃｅ　ｃｏｎｔｅｘｔ　

１　引　言　

随着计算机科学技术的发展，与电脑搭配的专　

用外设产品的需求也日渐提高，扫描仪等相关的图　

像输入输出设备也越来越普及，大幅面专业扫描仪　

在科研、医疗、航天以及学习等领域得到了广泛的　

应用。大幅面扫描仪扫描面积大，扫描的图像容量　

大、处理时间长、显示易闪烁。为解决扫描仪预视　

图像显示闪烁的问题，提出了一种在内存环境中进　

行图像处理的方法，并通过改进预视区域图像映射　

的方法，减少了图像处理的时间，达到提高软件运　

行速度的目的。满足了实际应用的需要。　

在扫描仪工作时，软件与硬件之间要协同工　

作，软件界面的预视区域为用户提供了基本的扫描　

信息，包括扫描区域的面积，扫描的预视图像位置，　

收稿日期：２００５—１０一ｌ７　作者简介：谢卓（１　９８１一），男，硕士研究生。研究方向：　计算机图形图像处理。曹伯燕（１　９５　３一），男，教授。研究　方向：计算机图形图像处理。　图片的色彩特性；还要支持基本的图像操作，包括　

图像的缩放、图像的对比度、亮度、以及伽马校正　

等参数的设定。　

由于预视区域反映了主要扫描信息，人机交互　

中要频繁对其进行图像处理，在进行图像处理的同　

时（比如缩放图像的面积，改变预视视图的显示内　

容，或者绘制扫描选择框），Ｗｉｎｄｏｗｓ操作系统会　

不断发送ｗＭ—ＰＡＩＮＴ和ｗＭ—ＥＲＡＳＥＢＫＧＮＤ消　

息，致使图像频繁发生重绘与刷新，从而引起了显　

示中的闪烁。而要达到操作与图像显示的同步，就　

要求对图像进行快速的处理。　

２解决方案　

２．１分析　

要解决图像的重绘与刷新，可以将扫描区域映　

射到内存环境中，将对图像的各种操作都放到后台　

的内存环境中去执行，　把操作后的结果一次性返　

回到预视区域显示，就可以消除图像操作时不断出　

现的闪烁和重绘现象。程序执行流程如图１。

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（１）获取扫描区域中图像内容。　（４）在内存环境中进行图像处理操作。　

（２）计算要使用内存环境的面积。　（５）将内存环境中图像映射到预视区域中。　

（３）申请内存环境，将扫描区域图像经过插值　（６）释放内存环境资源，释放申请的其他资　

缩放存储到内存环境中。　源。　

［：　一一一一一一一一一一一　：一一一一一一一一一一一一一一一一　

图１预视图像变换流程　

２．２　ＨＴ方案　

在扫描仪程序运行时，预视区域中的操作范围　

被限定在实际的扫描区域中。用户对扫描仪的操作　

不能跨越到实际的扫描区域以外。对预视区进行各　

种图像的操作，都可以对应到实际扫描区域。使用　

ＨＴ方案　，如图２。　

（１）将实际扫描区域中的内容按照当前的放大　

比率映射到内存环境之中。　一一一－－圈一・　

时序方向　

数据流向　……　匕＝＝＝＝＞　

（２）在内存环境中进行各种图像处理。　

（３）从预视区域在内存环境的起始点开始，用　

等于预视区域面积的图像覆盖预视视图。　

在这种图像转换中，所有图像处理都是在内存　

环境中完成，消除了图像变换中画面频繁闪烁现　

象。这种方法的弊端是，当预视倍率大时，内存环　

境中的图形处理运算量大，不能满足显示与操作的　

同步性。　

图２　ＨＴ方案图像映射变化模型　

３改进方案　

为进一步提高图像处理速度，在ＨＴ方案的基　

础上提出了一种改进的方案。由于预视区域受显示　

范围的限制，当放大预视区中的图像时，其中经常　

只显示了实际扫描区域的一部分，这时不必将扫描　

区域中的图像全部运算一次，只要将当前预视区域　

中对应实际扫描区域的部分映射到内存环境中去　操作，此时内存环境的面积只需等于预视区域的面　

积，即内存环境只处理要在预视区域显示的部分。　

但对应扫描区域的定位相对复杂，改进方案如图３　

所示。　

（１）根据预视区域面积和放大倍率计算出对应　

扫描区域中需要处理的图像位置及面积。对应预视　

区域的扫描区域的位置计算方法：　

电子科技／２００６年６月１５日

６３　维普资讯 http://www.cqvip.com 大幅扫描仪预视图像的高效显示研究　

（Ｐｘｏ，　）　

图３改进方案图像映射变换模型　

Ｘｏ＝Ｐｘｏ／ｚｏｏｍ　ｙｏ＝　／ｚｏｏｍ　ｄｘ＝（Ｐｘｌ－Ｐｘｏ）／ｚｏｏｍ　ｄｙ＝（Ｂｙ，一ＢＹｏ）／ｚｏｏｍ　（ｚｏｏｍ：放大倍率）　

列出简要算法：　

Ｒｅｃｔ　ＳｃａｎＲｅｃｔ；　

视区域的扫描区域矩形变量　

ＳｃａｎＲｅｃｔ．ｔｏｐ　Ｘｏ；　

变量ｔｏｐ赋值　

ＳｃａｎＲｅｃｔ．１ｅｆｔ＝Ｙｏ；　

变量ｌｅｆｔ赋值　

ｉｆ（ｘｏ＋ｄｘ＞ＳｃａｎＭａｘＸ）　

越界处理　

ｄｘ＝ＳｃａｎＭａｘＸ—Ｘｏ；　ｉｆ（ｙｏ＋ｄｙ＞ＳｃａｎＭａｘＹ）　

越界处理　

ｄｙ＝ＳｃａｎＭａｘＹ—Ｙｏ；　ＳｃａｎＲｅｃｔ．ｆｉｇｈｔ＝ｘｏ＋ｄｘ；　

变量ｆｉｇｈｔ赋值　

ＳｃａｎＲｅｃｔ．ｂｏｔｔｏｍ　ｙｏ＋ｄｙ；　

变量ｂｏｔｔｏｍ赋值　／／　对应预　

／／　给矩形　（２）将扫描区域图像映射到内存环境中，进行　

图像处理操作。　

（３）用内存环境中图像覆盖预视区域，并释放　

资源。　

这种方法实现了，图像处理中使用扫描图像的　

数据量与放大倍率的反比关系，同第一种解决方法　

比较起来，处理的数据量小，速度得到提高。　

／／　给矩形４性能分析　

／／　ｘ方向　

／／　Ｙ方向　

／／　给矩形　

／／　给矩形　４．１实验数据　

专用的大幅面扫描仪，扫描区域面积一般都在　

３５．５６ｃｍｘ４３．１８ｃｍ（１４英寸ｘ１７英寸）以上。通过　

实验，将两种方法在图像处理时进行了比较。预视　

图片使用的分辨率为３００ｄｐｉ；预视区域为：　

２５．４ｃｍｘ２５．４ｃｍ（１０英寸￣１０英寸）；２４位真彩色；　

使用ｂｍｐ格式的位图来存储预视图片，原始图片容　

量为２５．７ＭＢ。在不同放大倍率下改变图片对比度，　

测量了调入内存中扫描图像容量，以及程序运行时　

间，得到数据如表１所示。　

表１实验测量数据　

ｌ００％　２００％　４ｏ０％　８００％　ｌ６００％　方案＼　

时间／ｍｓ　３５　ｌ３ｌ　５２０　２２５ｌ　８７２２　ＨＴ　容量／ＭＢ　２５．７　２５．４　２５．６　２５、８　２５．５　

时间／ｍｓ　３５　３４　３８　３５　３９　改进　

容量，ＭＢ　２５．６　６．８ｌ　１．９５　１．１２　０．７２　

注：实验中使用计算机为Ｐｅｎｔｉｕｍ（Ｒ）４　ＣＰＵ　１．８０ＧＨｚ，５１２ＭＢ内存。　

６４　ＩＴＡｇｅ／Ｊｕｎ．１５，２００６　维普资讯 http://www.cqvip.com 大幅扫描仪预视图像的高效显示研究　

４．２数据分析　

从图４观察到，ＨＴ方案在放大倍率增大时，图　

像处理时间随之上升，所需图像处理时间与扫描放　

大倍率成正比并按照平方倍数递增；而改进方案中　

放大倍率增大时图像处理时间不会增加。　

２５ｏｏ　

２Ｏ０ｏ　

料　１５００　ｃ　１０ｏ０　

５ｏＯ　

Ｏ　｝　

／　

／　

／　

一　ｒ／　．　．　

ｔ／ｍｓ　

图４时间一放大倍率曲线　１０　

ｌ　Ｉ　Ｉ　＼　

■　＼＼　、～—●～　－——　．　０　ｌ０　ｌ５　内存／ＭＢ　

图５内存一与放大倍率曲线　

从图５观察到，扫描区域图像占用的内存容量　

随着放大倍率的提高而减小，放大倍率与图像处理　

时使用的内存成反比（由于误差的存在，处理数据　传输等资源的使用，测量结果没有达到按平方倍率　

的递减）；而ＨＴ方案对内存的使用基本不变。　

使用ＨＴ方案在测试时，观察到当放大５倍以　

后再进行图像变换明显能够感觉到操作画面已不　

流畅。而采用改进方案测试，观察到在高倍率的缩　

放时图像显示不会延时，将图像放大１００倍后操作，　

依然可以得到较好的图像显示效果。　

５结论　

针对专业大幅面扫描仪驱动程序开发的需求，　

为解决程序的可操作性以及性能，提出了一种在扫　

描仪应用方面行之有效的图像处理方法。其主要优　

点是解决了大幅面扫描仪中因图像处理数据量大　

而导致的速度变慢问题，通过减少额外的操作提高　

了软件中图像处理速度，提高了软件操作的友好　

性。这种方法来源于具体的实践，但其中提到的方　

法可以借鉴到相关的图像处理中去。　

参考文献　

ｌ　Ｈａｒｔｓｏｎ　Ｈ　Ｒ．Ｔｈｅ　ＵＡＮ：Ａ　Ｕｓｅｒ一０ｒｉｅｎｔｅｄ　Ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　Ｄｉｒｅｃｔ　Ｍａｎｉｐｕｌａｔｉｏｎ　Ｕｓｅｒ　Ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ［Ｊ］．ＡＣＭ　Ｔｒａｎｓ．ｏｎ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍｓ，１９９０，８（３）：ｌｌ　ｌ～ｌ４４．　２　Ｗｉｌｌｉａｍ　Ｃｔ　Ｐａｕｅｒｎｓ　Ｐｒｏｃｅｓｓ　ｉｎ　Ｈｕｍａｎ—Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ．　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ＲｅｐｏＨ　Ｃ．Ｌ．ｆＲ】．Ｍｅｍｏ　Ｎｕｍｂｅｒ　１７５６　ｏｆ　Ｍａｓｓａｃｈ—　ｕｓｅｒｓ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００１．　３　Ｐｏｏｌｕｚｚｉ　Ａ．Ｂｉｌｉｎｅａｒ　Ｍａｔｒｉｘ　Ｆｏｒｍｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　Ａｒｅａ　ｏｆ　Ｐｏｌｙｇｏｎｓ　【Ｊ１．Ｃｏｍｐｕｔｅｒ—Ａｉｄｅｄ　Ｄｅｓｉｇｎ，１９９６，２８（４）：３０１　３０６．　

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基于AgisoftPhotoscan的图像三维重建及精度研究

基于AgisoftPhotoscan的图像三维重建及精度研究

基于AgisoftPhotoscan的图像三维重建及精度研究

缪盾;吴竞

【摘 要】The basic principle of reconstructing and analyzing the objects is

studied by acquiring the image tuinformation from the ordinary camera

and calculating the geometric information of the three-dimensional

objects.This paper introduces a workflow of Agisoft Photoscan, and

designs an experiment.The image is processed by Agisoft Photoscan

software, and the 3D point cloud data is obtained.The three-dimensional

reconstruction of the object is carried out.The validity of the proposed

method is verified.The 3D coordinate values of the five contrast points are

extracted and measured, and the error of the model is verified to be within

1 cm.The method can be applied to the surface complex modeling of alien

objects.%通过普通相机获取图像信息,计算三维空间物体的几何信息,重建和分析物体的基本原理;了解图像处理软件Agisoft Photoscan的工作流程,并设计实验;通过未检校的普通数码相机对某雕塑头像和亭子进行拍摄,使用Agisoft Photoscan软件对图像进行处理,得到三维点云数据,进行物体三维重建,验证三维重建的有效性;通过提取和实测预设对比点的三维坐标值,求取误差,验证在百幅以内的图像建模误差在1 cm以内.此方法可应用到表面复杂的异形物体建模中.

解析Vereos PETCT如何引领全数字分子影像新时代

解析Vereos PETCT如何引领全数字分子影像新时代

简 讯

204 ZHONGGUO

YIXUEZHUANGBEI解析Vereos PET/CT如何引领全数字分子影像新时代

PET/CT在医疗领域已有20年的发展历程，其对肿瘤疾病、心血管疾病以及神经系统疾病的诊断已成为无可争议的优势检查项目，并越来越受到医疗机构临床及患者的关注。飞利浦全新的全数字化PET/CT“威龙”Vereos PET/CT系统，秉承“创新为你”的品牌理念，从源头开始做好影像链每一环节，从而实现PET/CT精准成像。Vereos PET/CT采用飞利浦的专利DPC数字光子探测器芯片，取代传统PET/CT采用的模拟光电倍增管(PMT)和模数转化电路，实现一一对应的数字采集处理，大幅提升PET/CT性能。不同于传统技术已经成熟的PET/CT，传统PET/CT研究成果主要侧重于临床医学方向，而Vereos PET/CT在临床研究领域具有非常大的研究空间，同时使得技术和临床研究结合更加紧密。在全数字Vereos PET/CT上可实现更多Beyond Imaging的高端应用，如研究新型分子探针，指导临床诊疗，指导精准放射治疗，探索神经系统退行性病变，研究肿瘤靶向治疗药物，靶向治疗预评等。PET/CT是集成了正电子发射型计算机断层扫描仪(PET)和X射线计算机断层扫描仪(CT)于一体化的高端影像检查设备，其技术的发展非常迅速，而飞行时间(TOF)之差技术的推出，无疑是为促进PET的技术更上一个台阶。TOF技术能力越强，信噪比提升越大，临床图像以及临床病灶探测能力越强。全数字化Vereos PET/CT所搭载的TOF技术，其时间分辨率达到了310 PS的先进水平。TOF时间分辨率越短，配合专利的DPC数字光子探测器芯片与晶体的一一对应技术，使得符合事件的定位更加精确，系统有效的灵敏度增益更高，扫描速度更快，各个象限的图像分辨率更好，进而能够得到高质量的临床图像，同时用药量也更少。通过采用更新一代310 PS的飞行时间技术，Vereos PET/CT实现了临床和科研的高端要求：①更精确的定量和定性诊断—纠正了传统技术PET中大量的误诊和漏诊；②更低的注射剂量—为医院节省药物费用，极大的降低后期运行成本；③更快的扫描速度—提高机器使用效率，提高医院经济效益；④对放射治疗业务的全面兼容—提升医院在肿瘤方面的综合实力。全数字化Vereos PET/CT的全视野1 mm超高清重建技术也给医生带来极大的诊断信心。与传统PET/CT相比，不仅只是PET图像的中央部分实现了HD高清，而是整个采集视野全面实现HD高清，该优势不仅能使医生更加清楚地观察微小病灶的细节，而且在勾画感兴趣区时提供更加有力的“武器”。Vereos PET/CT可以实现PET疾速采集。采集速度慢一直是PET应用的瓶颈，10～20 min的采集速度，不仅仅影响患者采集的舒适性，更制约了受检患者的流通量。Vereos PET/CT将原来扫描时间由传统的60 s/床位，可以压缩到9 s/床位，3 min即可实现一例患者的体部的PET采集，而图像质量毫无影响。搭配iPatient智能化采集平台和基于List-Mode的智能重建平台，从采集、存储到重建，一气呵成，促进患者快速流通，改善检查时间长、患者流通慢的问题。

多视成像实时校正与立体显示

多视成像实时校正与立体显示

第２０卷第１期　２０１４年２月　上洛戈　报（自然科学版）　ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＳＨＡＮＧＨＡＩ　ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ（ＮＡＴＵＲＡＬ　ＳＣＩＥＮＣＥ）　Ｖ０１．２０　ＮＯ．１　Ｆ　ｂ．２０１４　

ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００７－２８６１．２０１４．０７．０１５　

多视成像实时校正与立体显示　

闫吉辰　，　安平　，　李春华　，　赵　（１．上海大学通信与信息工程学院．　２．河北科技大学信息科学与工程学院　冰　，　刘　超　，　张兆杨　上海２００４４４；　石家庄０５００１８１　

摘要：　手工摆放的平行摄像机阵列所拍摄的多视点立体图像往往会产生垂直视差．为了消除　多视点图像的垂直视差，必须进行多视点图像的校正．提出一种简单有效的多视图校正算法，　并基于该算法构建了自由立体显示系统．应用多线程进行摄像机软同步以及后续的实时优化．　当摄像机图像的上传分辨率为１　２８０ｘ９６０、上传速率为２５帧ｓ、目标３Ｄ显示器的分辨率为　１　９２０ｘ　１　０８０时，采用双线性插值，可达到２Ｏ帧／ｓ左右的显示速率；若采用复杂度更低的插值　方法，则可达到２０帧／８以上的显示速率．该算法实现了８路摄像机实时校正和立体显示的３Ｄ　

电视系统．　关键词：实时校正；立体显示；多视成像；３Ｄ电视　中图分类号：ＴＰ　３９１．４１　文献标志码：Ａ　文章编号：１００７－２８６１（２０１４）０１—００９２—０７　

Ｒｅａｌ—Ｔｉｍｅ　Ｒｅｃｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｓｔｅｒｅｏｓｃｏｐｉｃ　Ｄｉｓｐｌａｙ　

ｆｏｒ　Ｍｕｌｔｉ－ｖｉｅｗ　Ｉｍａｇｉｎｇ　

ＹＡＮ　Ｊｉ—ｃｈｅｎ　，　ＡＮ　Ｐｉｎｇ　，ＬＩ　Ｃｈｕｎ－ｈｕａ　，－，　ＺＨＡＯ　Ｂｉｎｇ　，　

ＬＩＵ　Ｃｈａｏ　．　ＺＨＡＮＧ　Ｚｈａｏ—ｙａｎｇ　（１．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２００４４４，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｅｂｅｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，　Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ　０５００１８，Ｃｈｉｎａ）　

多CCD大幅面扫描仪图像拼接算法与实现

多CCD大幅面扫描仪图像拼接算法与实现

多CCD大幅面扫描仪图像拼接算法与实现

【摘 要】针对大幅面扫描仪采用的多CCD外视场拼接方式，本文提出了一种根据寻优得到的拼接线进行图像拼接的算法，该算法以扫描图像重叠区域中对应像素点灰度差异较小的点作为拼接点，同时使用一种像素点权值计算方法作为搜索策略的参考，寻优得到一条图像拼接线。利用多CCD大幅面扫描仪得到的扫描图像进行试验，获得了很好的试验效果。

【关键词】多CCD；大幅面扫描仪；图像拼接；拼接线

0.引言

多CCD大幅面扫描仪主要采用外视场拼接方式，通过对各个CCD采集的图像进行图像拼接处理最终得到完整的大幅面扫描图像。由于扫描仪多CCD之间的非一致性以及扫描材质表面的平整程度等因素，会导致扫描图像拼接存在较大误差。如果使用直接拼接方法进行处理时，则在拼接缝附近会出现较为明显的拼接缝，这严重降低了扫描图像的质量。

最佳拼接线可以消除拼接缝两侧图像灰度值过度不连续的问题。James

Davis[1]很早提出了一种拼接缝寻优方法，他利用Dijkstra算法检测最佳拼接线，但该算法复杂度高且拼接速度慢。在文献[2][3][4]中通过采用动态规划的思想来寻找最佳拼接线，但由于使用的是人为的栅格结构，会使得寻找到的拼接线有可能不是最佳的。其他拼接缝寻优方法还有最小灰度差值法、梯度差异法、重叠区域平方线法[5]等，这些方法算法实现简单，运算速度快，但是处理效果不是很理想。

本文针对上述各种方法的不足，设计并实现了一种寻找最佳拼接线的方法，其在多CCD大幅面扫描仪的图像拼接处理中有一定的应用价值。

1.扫描图像配准策略

多CCD大幅面扫描仪图像的配准策略是扫描图像拼接的关键。通常使用的配准算法是基于相邻两个CCD采集的图像重叠部分对应的像素在RGB色彩空间系统中灰度级的相似性。相邻图像的对应重叠部分上的两个像素点A、B在RGB色彩空间中的距离为：

根据上式搜索D为最小值时的（x，y）点，可以认为该点为最佳的拼接位置。配准过程分为粗略配准和精确配准两个步骤。粗略配准过程中，网格每次水平移动一个网格间距。精确配准过程中，以粗略配准的最佳匹配点为中心，移动步长减半，计算网格点对应像素RGB差值的平方和，并与当前最优值进行比较，如果优于当前值，则替换当前的最佳匹配点。循环进行该过程，每次步长减半，直至水平步长为零为止。