圖像拼接技術(shù)的研究及在虛擬現(xiàn)實中的應(yīng)用.pdf

1、全景圖是一種能覆蓋大范圍場景的寬視角圖像。除了用全景相機獲取外，目前多采用圖像拼接技術(shù)，即將普通相機拍攝的兩幅或多幅來自不同視點、視角和時間拍攝的具有一定空間重疊的圖像拼接起來，形成一幅寬視角的高質(zhì)量圖像。這是當(dāng)前圖像處理領(lǐng)域的一個熱點，全景圖像拼接技術(shù)已成為虛擬現(xiàn)實和計算機視覺的重要場景表示方法。廣泛應(yīng)用于虛擬現(xiàn)實場景的構(gòu)建、醫(yī)學(xué)圖像和衛(wèi)星照片的處理等領(lǐng)域。
　　 本文圍繞“圖像拼接技術(shù)的研究及在虛擬現(xiàn)實中的應(yīng)用”這個課題，重

2、點研究了基于SIFT特征的全景圖像拼接的各個步驟，對虛擬現(xiàn)實及其場景繪制方法、圖像的匹配和圖像的融合等技術(shù)進行了深入的討論，最后設(shè)計了基于全景圖的虛擬旅游系統(tǒng)，具體完成工作如下：
　　 （1）回顧了國內(nèi)外對圖像拼接技術(shù)與虛擬現(xiàn)實技術(shù)的研究現(xiàn)狀、應(yīng)用領(lǐng)域，分析了全景圖制作存在的問題，得出了基于圖像拼接虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的生成流程圖。
　　 （2）闡述了虛擬現(xiàn)實的含義、特征和分類，分析了目前虛擬現(xiàn)實場景繪制技術(shù)的方法和優(yōu)缺點，重點

3、研究了基于圖像繪制的虛擬現(xiàn)實技術(shù)，論述了目前常用的基于圖像繪制的方法。
　　 （3）介紹了圖像拼接的關(guān)鍵技術(shù)：圖像的成像模型、變換模型、配準技術(shù)、圖像融合等技術(shù)。重點研究了圖像匹配技術(shù)，論述了圖像匹配的關(guān)鍵要素與匹配方法。
　　 （4）分析了當(dāng)前的主要全景圖像匹配方法的原理和優(yōu)缺點，采用了基于特征的圖像匹配方法，具有拼接效果好，計算量不大等特點。通過對SIFT算法和置信度傳播（BP）算法的分析與研究，對SIFT算法進行了

4、改進。首先針對SIFT精確定位時的固定閾值的改進，提出了自適應(yīng)閾值。對于每個像素的高斯窗口，通過計算極值點與鄰域像素點的的灰度差得到高斯窗口的灰度差直方圖，然后根據(jù)灰度差直方圖通過迭代法確定，使得對于不同對比度的圖像都能夠自適應(yīng)的計算出每個高斯窗口內(nèi)適合的t值。解決了采用固定的閾值造成的誤匹配問題；其次，針對SIFT只能描述圖像特征向量的局部信息，而忽略了全局信息造成誤匹配的問題進行了改進，提出了基于置信度的SIFT特征匹配。
　

5、　 改進后的算法與原算法相比，在保證匹配速度的前提下，不但大大提高了匹配精度，而且避免匹配后圖像的畸變情況。實驗證明，改進后的算法匹配準確率較高，而且還具有較快的算法收斂速度，顯示出了很好的性能，具有很好的魯棒性。
　　 （5）通過對于多幅圖像匹配的研究，發(fā)現(xiàn)多幅圖像匹配會產(chǎn)生累積匹配誤差，所以本文采用捆綁調(diào)整法可以避免該問題的出現(xiàn)，并可以防止圖像出現(xiàn)扭曲現(xiàn)象；為了去除拼接過程可能產(chǎn)生的裂縫，對融合算法進行研究，最后使用重疊區(qū)