全景圖像拼接方法研究與實現(xiàn).pdf

1、全景圖像拼接理論、技術(shù)和方法是當(dāng)前圖像處理領(lǐng)域的一個研究熱點，主要解決因成像設(shè)備的視角限制，不能直接拍攝到360度全視場圖像的問題。該項研究的進展對推動大地測繪、醫(yī)學(xué)影像合成、軍用全景成像作戰(zhàn)支持系統(tǒng)，以及民用全景相機等技術(shù)的提升具有十分重要的現(xiàn)實意義和明顯的工程應(yīng)用前景。
　　本文以單相機和多相機的環(huán)形運動獲取的圖像作為研究對象，深入研究了基于特征的全景圖像拼接技術(shù)的理論和方法，針對當(dāng)前全景圖像拼接問題提出了一系列完整的解決方案

2、，并對全景圖像拼接所涉及的圖像預(yù)處理、圖像配準、圖像定位、捆綁調(diào)整、圖像測光優(yōu)化、過渡區(qū)融合、全景投影輸出等七個關(guān)鍵處理過程給出了詳細的原理剖析和具體實現(xiàn)算法，最后通過C++語言設(shè)計并實現(xiàn)了全景圖像拼接系統(tǒng)。
　　在圖像預(yù)處理中，本文針對原始圖像存在徑向失真問題，對所用成像設(shè)備用張正友法標(biāo)定來獲取所需的相機內(nèi)參數(shù);以多項式法逼近成像設(shè)備的徑向失真，用非線性迭代估計多項式系數(shù)來獲取最優(yōu)失真參數(shù);然后再利用相機內(nèi)參數(shù)和失真參數(shù)對原始圖

3、像進行校正，來獲取無失真圖像的方法，有效地解決了成像設(shè)備標(biāo)定和圖像徑向失真校正的問題。
　　在圖像配準中，本文針對不同成像設(shè)備、不同時間、不同視角獲取的同一場景的多幅圖像的匹配問題，圍繞著基于特征的配準方案開展了深入的研究。首先引用圖像不變矩改進了SIFT特征提取方法，并用之獲取了圖像的特征;然后利用BestBinFirst(BBF)搜索法獲得初匹配集合，并給出了改進RANSAC算法和用之提純初匹配集合;最后利用全相機運動投影變換

4、模型和提純后的匹配集合計算圖像間的變換矩陣，完成圖像配準。
　　針對圖像級聯(lián)變換帶來的累積誤差和所有圖像投影（拼接）在全景圖上的失真變形問題，本文以Levenberg-Marquardt(L-M)算法進行捆綁調(diào)整，有效地消除了圖像級聯(lián)累積誤差和投影到全景圖的失真變形。
　　針對不同圖像間測光參數(shù)不同，帶來的拼接后全景圖整體亮度和顏色不均勻、不自然的問題，本文給出了新的測光調(diào)整技術(shù)，對全部圖像間的整體亮度和顏色差異進行優(yōu)化調(diào)整

5、，達到了良好的圖像測光調(diào)整效果。
　　圖像融合主要用于解決因圖像拼接部分的局部亮度差異造成的“拼接縫”和圖像配準與捆綁調(diào)整誤差帶來的“鬼影”問題。文中，首先利用基于距離變換的方法找到最優(yōu)縫合線，然后以小波多分辨率分析技術(shù)結(jié)合cos(x)平滑函數(shù)給出了新的多分辨率過渡區(qū)融合方法，取得了更好的消除拼接痕跡效果。
　　針對當(dāng)前全景圖格式單一，不能滿足多領(lǐng)域需求的問題，文中討論了6種常用投影方法，并給出了將全景圖像以這6種常用投影格

6、式進行輸出的算法。
　　最后綜合本文給出的改進全景圖像拼接方法，使用C++語言，研究開發(fā)了全景圖像拼接系統(tǒng)(automaticpanoramicimagemosaicsystem-APIMS)。該系統(tǒng)具有把以小視角相機獲取的帶有重疊區(qū)域的圖像拼接成為360°視角的高質(zhì)量全景圖的能力。通過三組不同獲取圖像方法的實驗表明，APIMS可實現(xiàn)通用性很強的高質(zhì)量全景圖像拼接，從而驗證了本文給出的全景圖像拼接方法的正確性和有效性。此外，本文還