平硐全景圖像的拼接融合.pdf

1、迄今為止,獲取圖像的設(shè)備種類,越來越多紛繁復(fù)雜,所呈現(xiàn)的圖像也是多種多樣。但是在某些特殊的領(lǐng)域內(nèi)依然不能滿足現(xiàn)代科研或者工程上的需要,伴隨著這個問題出現(xiàn)了一系列的關(guān)于圖像處理的理論和方法,圖像融合就是其中的一項。在醫(yī)學(xué),軍事,地球遙感,機(jī)器人視覺等領(lǐng)域?qū)D像融合的強(qiáng)烈刺激下,圖像融合在理論、方法應(yīng)用方面有了飛速的發(fā)展,并且已經(jīng)成為一門非常重要的基礎(chǔ)學(xué)科。圖像融合的目的就是將相互之間有相關(guān)信息的多幅圖像拼接融合,組成一幅新的圖像。在這幅新

2、的圖像中具有任何單一圖像都不具備的所包含信息的完整性和清晰度,并且能為后續(xù)的計算機(jī)處理或者決策提供可靠的依據(jù)。要完成融合,前提條件是所有的圖像時由相同或者相近的設(shè)備獲取,并且圖像相互之間具有相似或者相關(guān)的信息。
　　 本文所討論的融合的源圖像是平硐的內(nèi)壁圖像。工程上面,為了研究平硐的內(nèi)壁(如巖石的組成和結(jié)構(gòu)、裂縫的發(fā)育、充填物質(zhì)等),但是有些時候工作人員直接去觀察和分析是不可能實現(xiàn)的,因此就得由成像設(shè)備對平硐的內(nèi)壁拍照、成像、回

3、傳,然后根據(jù)圖像再做進(jìn)一步的分析。目前還沒有成像設(shè)備可以一次把平硐內(nèi)壁全部拍攝下來,即使有,那么設(shè)備成本太高并且圖像失真畸變將會非常的嚴(yán)重,嚴(yán)重的影響后期的處理分析。所以就需要以普通的成像設(shè)備獲取圖像,事后把各個圖像拼接融合起來,形成一幅完整的關(guān)于平硐內(nèi)壁的圖像。如何拼接融合這些圖像就是一個現(xiàn)實存在的問題。
　　 這些圖像是由同一個成像設(shè)備,在固定的軌道上,以固定的焦距和統(tǒng)一的亮度獲得的一系列連續(xù)圖像,具備圖像融合的條件。由于這

4、些圖像是由全景攝像機(jī)獲得的,所以這些圖像呈現(xiàn)為一個標(biāo)準(zhǔn)的圓形,這樣原始圖像中就存在了嚴(yán)重的畸變,因此首先需要對原始圖像進(jìn)行校正。通過分析得到,原始圖像中存在嚴(yán)重的偏軸圖像畸變、徑向圖像畸變以及薄透鏡圖像畸變等畸變,所以融合的第一步就是對源圖像進(jìn)行相應(yīng)的幾何校正。本文介紹了幾何校正的理論和校正的方法,并結(jié)合模擬平硐內(nèi)壁全景圖像推導(dǎo)了校正這些畸變的數(shù)學(xué)模型,最終實現(xiàn)了這些校正,并且取得了不錯的效果,為下一步的圖像的融合提供了質(zhì)量良好的源圖像

5、。
　　 本論文詳細(xì)介紹了HIS彩色空間,并論證了其在圖像融合領(lǐng)域中的優(yōu)點；同時也詳細(xì)的介紹了小波變換和重構(gòu)的理論,為下面的拼接融合奠定了基礎(chǔ)。接著本論文做了大量的實驗來找到一種適應(yīng)于平硐全景圖像的拼接融合的方法,這些實驗方法包括:直接拼接,線性加權(quán)融合方法,HIS變換變換基礎(chǔ)上的最大值融合方法,HIS變換基礎(chǔ)上的小波變換方法。這些方法不僅在模擬平硐內(nèi)壁圖像上進(jìn)行了實驗,還在實際工程中獲得的全景圖像上(左壁,右壁,拱頂)進(jìn)行了實

6、驗。通過對這些方法實驗結(jié)果的對比分析發(fā)現(xiàn),單一的基于空間域的圖像融合的方法不能很好的實現(xiàn)平硐內(nèi)壁圖像的拼接融合,基于HIS彩色空間系統(tǒng)的小波變換的融合方法可以較好的適應(yīng)平硐全景圖像的融合,并且效果很好。在HIS彩色空間中,把亮度和色度、飽和度分離開來,這樣就不受RGB彩色系統(tǒng)中顏色信息的干擾,同時又減少了算法所用的數(shù)據(jù)量。小波變換具有多尺度分解的優(yōu)良性質(zhì),可以把圖像分解成任意想要的分辨率,提取圖像中存在的任何的細(xì)節(jié)。根據(jù)融合的原則,把融