图像拼接算法研究与嵌入式系统实现

论文摘要

图像拼接就是把针对同一场景的相互有部分重叠的一系列图片合成一张大的宽视角的图像。拼接后的图像要求最大程度地与原始图像接近,失真尽可能小,没有明显的缝合线。图像拼接技术在宇宙空间探测、海底勘测、医学、气象、地质勘测、军事、视频压缩和传输,档案的数字化保存,视频的索引和检索,物体的3-D重建,军事侦察和公安取证,数码相机的超分辨处理等领域都有广泛的应用。本文旨在研究图像拼接算法以及在嵌入式系统中的应用。文中对于图像拼接的背景、概念、国内外研究现状,以及对三种基本常用的图像拼接算法做了详细的论述。在matlab计算机仿真环境下,从算法的精确度和效率等因素对三种不同的图像拼接算法进行了比较,提出相位相关法相比其他算法有着移植上面的优势,在这一结论下着手从matlab计算机仿真环境下移植到嵌入式系统,使之成为能够独立运行在嵌入式环境下的处理图像拼接的应用程序。研究重点有：（1）通过对matlab计算机仿真环境下模板匹配法、基于角点的图像配准法以及相位相关法三种不同图像配准算法的研究比较,找出适合移植到嵌入式系统的算法。模板匹配法虽然能够比较好的完成图像拼接的任务,但是由于需要模板图与待匹配图像之间平移遍历找相位关系,需要耗费很多的CPU时间；基于角点的图像配准能够适应很多光照条件下进行准确配准,但是同样存在计算量大,阈值比较难处理,有着丢失角点或者找到伪角点的缺点,不是很适合嵌入式系统下的图像处理。相位相关法则利用频域下傅里叶变换的平移性质,能够克服光照、灰度不均、图像模糊,加上DSP对处理傅里叶变换有得天独厚的速度优势,所以相位相关法适合移植到嵌入式系统的算法。（2）基于上述结论,着手移植相位相关算法到嵌入式系统中。对于matlab计算机仿真环境是始终离不开PC系统的,而嵌入式系统相比传统的计算机,有着面向特定应用、系统可裁剪、有较长的生命周期等优势。目前越来越多的人开始重视嵌入式系统,越来越多的人倾向在嵌入式平台做应用开发。因此,本文基于Omap3530开发板移植图像处理算法,搭建了开发板硬件、软件平台,移植嵌入式linux系统,并在此系统上移植图像算法,完成了从图像摄取到处理的嵌入式应用程序,同时,给出具体实现的步骤以及部分代码。

论文目录

• 论文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 图像拼接技术目的与意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文研究内容及结构安排
• 第二章 图像配准算法
• 2.1 图像配准算法定义
• 2.2 模板匹配法
• 2.3 基于角点的图像配准法
• 2.3.1 Harris角点检测算法
• 2.3.2 基于奇异值分解的角点匹配
• 2.4 相位相关法
• 2.5 小结
• 第三章 图像拼接算法的计算机模拟仿真
• 3.1 图像数据源分析
• 3.2 模板匹配法仿真
• 3.3 基于Harris角点算法匹配
• 3.4 傅里叶变换的相位相关法
• 3.5 实验数据分析
• 3.6 小结
• 第四章 嵌入式系统下的图像拼接
• 4.1 Mini板硬件配置及搭建
• 4.2 软件开发环境的建立
• 4.2.1 Mini板启动过程
• 4.2.2 XLoader
• 4.2.3 UBoot
• 4.2.4 Kernel
• 4.2.5 系统启动
• 4.3 图像拼接算法的移植
• 4.3.1 uvcvideo摄像头驱动
• 4.3.2 ffmpeg
• 4.3.3 bmp文件格式
• 4.3.4 图像拼接算法移植
• 4.4 小结
• 第五章 图像拼接实验
• 5.1 matlab图像拼接
• 5.2 嵌入式系统下的图像拼接
• 第六章 总结与展望
• 6.1 工作总结
• 6.2 不足之处以及展望
• 参考文献
• 致谢
• 硕士期间发表的论文
• 附录:嵌入式基于相位相关法图像拼接C代码