图像拼接与全景图技术研究

论文摘要

图像拼接技术是计算机视觉和图像处理领域的研究热点。图像拼接技术是将具有重叠部分的两幅或多幅图像融合成一幅具有更大视角、更高分辨率且包含每一幅图像信息的新的图像的技术。该技术在虚拟现实、遥感技术、摄影测量、医疗成像、计算机图形学、军事等领域均有着广泛应用。全景图漫游系统是目前较为流行的一种虚拟三维漫游系统。该系统的关键在于全景图的拼接技术。本文对如何利用普通相机拍摄的图像和视频拼接全景图进行了详细地分析和研究,主要成果有以下方面:（1）提出了一种基于特征点的柱面全景图拼接方法。该方法首先将图像进行柱面投影并提取SIFT特征并进行特征点间的匹配,然后使用了包含相机绕光心旋转量的运动模型进行图像间的运动估计,最后利用Levenberg-Marquardt算法进行运动参数的求精。通过实验证明此方法可以快速的求解并能得到满意效果。（2）提出了一种基于自适应流型投影的柱面全景图拼接方法。该方法使用旋转拍摄的视频作为素材,将逻辑成像的圆柱面作为流,无需考虑相机的状态和光学属性。通过求解相邻帧之间的运动确定切片,然后将这些切片进行拼接,生成令人满意的柱面全景图。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 概述
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 图像拼接技术发展现状
• 1.3 全景图技术发展现状
• 1.4 本文的研究内容和组织结构
• 第二章 成像系统与图像变换模型
• 2.1 摄像机的几何模型
• 2.1.1 针孔相机模型
• 2.1.2 坐标系统和齐次坐标
• 2.2 二维图像变换模型
• 2.2.1 相机的运动和图像的配准
• 2.2.2 使用透视变换模型的条件
• 第三章 基于SIFT 特征的柱面全景图拼接技术研究
• 3.1 SIFT 特征检测基本原理
• 3.1.1 检测尺度空间极值
• 3.1.2 特征点方向的确定
• 3.1.3 特征描述符
• 3.1.4 特征点间的匹配
• 3.2 图像变换关系的求解
• 3.2.1 随机抽样一致性方法
• 3.2.2 求解图像变换矩阵
• 3.3 柱面投影图的基本原理- 柱面投影
• 3.4 简化的三参数求精方法
• 3.4.1 简化的运动模型
• 3.4.2 LM 算法求精运动参数
• 3.5 实验结果与分析
• 第四章 基于自适应流型投影的柱面全景图拼接技术研究
• 4.1 自适应流型拼接技术简介
• 4.1.1 光流的变化与锚的确定
• 4.1.2 切片的计算和拼接
• 4.2 基于自适应流型投影的柱面全景图拼接技术
• 4.2.1 流的确定
• 4.2.2 计算切片并拼接
• 4.2.3 实验结果与分析
• 第五章 总结与展望
• 5.1 本文工作的总结
• 5.2 今后的工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 在读期间公开发表论文（著）及科研情况