Unión de imágenes mediante correlación 

Korell, Guillermo

Pohl, Nancy

Universidad Nacional del Litoral

Facultad de Ingeniería y Ciencias Hídricas

Captura y Procesamiento Digital de Señales e Imágenes

Resumen:  en   este   trabajo   se   implementó   la  unión de dos imágenes utilizando la técnica de correlación.  El   proceso  consta   de   dos   etapas  básicas.   Primero   se   realiza   la   detección   de  bordes,   utilizando   Sobel,   y   luego   con   las  imágenes   binarias   obtenidas   se   procede   a  calcular la correlación, cuyo valor máximo se  utiliza para determinar el desplazamiento entre  las   imágenes.   Una   vez   detectada   la   zona   de  solapamiento se procede a unir las imágenes.

1. Introducción

La idea de este trabajo es unir dos imágenes que presentan algún área en común , como por ejemplo al querer sacar   una foto de un paisaje pero debido a la gran amplitud de la escena no es posible. En este caso la solución es tomar dos o más fotos del paisaje y luego unirlas. 

Lo   que   se   intenta   hacer  en   este   trabajo   es identificar   el   área   en   que   se   superponen   las imágenes, mediante la correlación de las mismas, para encontrar en qué punto deben ser unidas las 

imágenes.

2. Métodos 

 Detección de Bordes:

Como   paso   previo   para   hallar   el   área superpuesta, se realiza la detección de los bordes. Las imágenes que se unen  siempre deben tener una zona en común en la cual ambas coinciden, sobre   todo   los     bordes   serán   practicamente iguales en la zona de solapamiento. Teniendo en cuenta   esto,   los   que   se   hace   básicamente   es estudiar   la   similitud   de   los   bordes   de   las imágenes (a través de la correlación entre ambas) para determinar la zona de superposición. Este es un punto fundamental en este trabajo, ya que si no se hace detección de bordes la correlación no sirve para determinar la zona de unión ya que no da un máximo bien localizado.

Como   se   está   trabajando   con   imágenes   en color, previo a la detección de bordes se pasa las mismas a  tonos de grises promediando los  tres planos RGB. 

Para realizar la detección de bordes se utiliza el método de Sobel que se basa en encontrar los cambios   bruscos   de   intensidad   en   los   píxeles adyacentes   mediante   la   derivada   primera (gradiente).   Para   el   trabajo   se   utilizó   solo   la detección de bordes en las direcciones horizontal y vertical con las siguientes máscaras:

Una vez que se realiza la detección de bordes se aplica un umbral del 20% del valor máximo a ambas   imágenes,   obteniendose   las   imágenes binarias   corresondientes   que   se   utilizaran  para calcular la correlación.

Correlación:

Una   vez   que   se   tienen   los   bordes   de   las imágenes, se procede a calcular la correlación.  

La correlación entre dos imágenes da un valor máximo   cuando   el   desplazamiento   entre   las mismas es  tal  que  las  zonas en común quedan superpuestas.   Este   es   presisamente   el   método empleado para calcular el punto de coincidencia entre   las   imágenes   y   con   ello   obtener  el   área superpuesta. 

El cálculo de la correlación fue implementado en   el   dominio   frecuencial,   por   medio   de   la multiplicación   punto   a   punto   entre   las transformadas de Fourier  de  las   imágenes,  con una de ellas rotada. Ya que la multiplicación en frecuencia equivale a la convolución en el espacio y, en particular,  si se rota una de las  imágenes 180º,  a la correlación.  

Unión de las imágenes:

Luego de obtener la correlación, se calcula el punto para el cual se obtuvo el valor máximo de la misma y con este se hallan los desplazamientos vertical y horizontal de las imágenes. Calculados 

estos valores,   nuevamente con las imágenes en color,     se  procede a  ubicarlas   en  base a   estos desplazamientos. En la zona de superposición se toma el valor promedio de ambas imágenes para cada plano RGB, para que haya una  transición mas   suave   de   una   imágen   a   la   otra   y   no   se observen bordes en el área de unión.

3. Resultados

En   general   el   método   dio   resultados satisfactorios con gran variedad de imágenes, con diferentes   desplazamientos   y   grados   de superposición. 

Las figuras 1 y 2 muestran dos imágenes que se desean unir. La figura 3 muestra el resultado de la correlación sin hacer la detección de bordes, se ve que no posee un máximo bien definido. En cambio, utilizando la detección de bordes, como muestra la figura 4, la correlación dió resultados correctos   pudiéndose  detectar   con   precisión   el desplazamiento entre las imágenes. Las  figuras 5 y 6 muestran el resultado de la unión sin y con detección de bordes.

4. Conclusiones

Hay   que   tener   en   cuenta   que   el   método funciona bien sólo cuando se hace la detección de bordes.   Además   los   resultados   serán   más satifactorios cuanto mayor sea el área superpuesta de las imágenes y con presencia de bordes en la misma. En las pruebas realizadas los resultados fueron buenos con un área de superposición que variaba desde un 20% y 30% del área total de la imagen.

5. Referencia

[1]http://iie.fing.edu.uy/investigacion/grupos/gti/timag/trabajos/2004/unir_imagenes/index.htm

Fig. 1. Imagen de la izquierda

Fig. 2. Imagen de la derecha

Fig. 4. Resultado de la correlacion con detección de bordes

Fig. 3. Resultado de la correlacion sin detección de bordes

Fig. 5. Resultado de la unión sin detección de bordes

Fig. 6. Resultado de la unión con detección de bordes