基于特征的全景图像拼接技术研究

发布时间：2017-06-03 09:12

  本文关键词：基于特征的全景图像拼接技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：基于图像的绘制(Image-Based Rendering,IBR)技术通过计算机用二维实景图像构造出逼真的虚拟3D环境,场景的构建与绘制无需复杂的运算,对硬件要求低,具有很强的实用性。全景图技术是一种代表性的IBR技术,目前全景图像已普遍应用在旅游、教育、展览、智能监控等领域。采用图像拼接生成全景图的方法成本低廉,容易实现,适宜普及。基于特征的拼接方法计算量小,稳健性好,适应能力强,是图像拼接研究的热点。本文研究基于点特征的柱面全景图拼接方法,重点研究了图像的配准和融合两方面的技术,在深入分析现有算法的基础了提出了一些改进。在图像配准阶段,本文首先采用改进的加速分割检测特征(Features from Accelerated Segment Test, FAST)方法提取角点,并使用加速鲁棒特征(Speeded-Up Robust Features, SURF)方法计算每个角点的主方向和描述向量；然后对图像进行双向的匹配,使用随机KD树搜索查找得到点的两个近似的欧氏距离最近的点,以最近距离与次近距离的比率小于一定的阈值来确定点的匹配情况；最后使用随机样本一致性(RANdom SAmple Consensus, RANSAC)方法剔除伪匹配点对,并计算出图像之间的几何变换参数。与传统的尺度不变特征变换(Scale Invariant Features Transform,SIFT)方法和SURF方法相比,上述方法在特征的检测与匹配速度方面均有所提高。实验表明,上述方法提取的点特征对于图像之间存在一定程度的旋转、缩放、亮度变化、图像模糊和视角变化等情况能达到较好的配准效果。在图像拼合阶段,通过实验比较了加权平均融合和多分辨率融合的效果。针对运动物体和配准偏差造成的鬼影问题,采用基于图切割的最佳缝合线和多分辨率融合获得了较好的融合效果。最后使用上述算法结合捆绑调整方法实现全景图的整体对齐,得到无缝拼接的360。柱面全景图。
【关键词】：基于图像的绘制 全景图 加速分割检测特征 加速鲁棒特征 图像拼接 图像配准 随机KD树
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP391.41
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 课题背景及研究意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-15
• 1.3 论文主要研究内容15
• 1.4 论文结构安排15-17
• 第2章 全景技术概述17-26
• 2.1 全景图简介17-19
• 2.1.1 全景图的分类17-18
• 2.1.2 全景图的应用18-19
• 2.2 柱面全景图生成流程19
• 2.3 相机成像几何模型19-21
• 2.4 图像的采集及变换21-25
• 2.4.1 图像采集22
• 2.4.2 相机运动与图像变换22-23
• 2.4.3 图像变换模型23-25
• 2.5 小结25-26
• 第3章 图像的预处理与柱面变换26-35
• 3.1 图像的预处理26-27
• 3.2 柱面投影变换27-31
• 3.2.1 像素焦距的估计27
• 3.2.2 柱面投影27-29
• 3.2.3 图像灰度插值方法29-31
• 3.3 图像的预处理实验及分析31-34
• 3.3.1 直方图均衡31-32
• 3.3.2 柱面投影变换32-34
• 3.4 小结34-35
• 第4章 基于特征的图像配准35-58
• 4.1 图像配准概述35-36
• 4.2 基于特征的图像配准36-47
• 4.2.1 图像特征提取36-46
• 4.2.2 特征提取实验及分析46
• 4.2.3 基于FAST和SURF的特征提取46-47
• 4.3 特征匹配47-51
• 4.3.1 相似性度量准则47-48
• 4.3.2 搜索策略48-51
• 4.4 特征点匹配对提纯与变换参数估计51-52
• 4.5 图像配准实验及分析52-57
• 4.6 小结57-58
• 第5章 图像的拼接与融合58-69
• 5.1 图像的拼接58-60
• 5.1.1 图像拼接的方式58-59
• 5.1.2 捆绑调整59-60
• 5.2 曝光补偿60
• 5.3 图像融合60-63
• 5.3.1 加权平均法61
• 5.3.2 多分辨率样条法61-63
• 5.4 融合鬼影消除63-65
• 5.5 图像拼接实验及分析65-68
• 5.5.1 曝光补偿65-66
• 5.5.2 最佳缝合线搜索66-67
• 5.5.3 全景图拼接67-68
• 5.6 小结68-69
• 结论与展望69-71
• 致谢71-72
• 参考文献72-77
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果77-78
• 附录 图表索引78-79

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 杨键,耿卫东,潘云鹤,李明;基于图像的虚拟景观漫游[J];计算机辅助设计与图形学学报;2001年03期

2 方俊伟;翟超;金熠;;相位相关法实现图像拼接的仿真与优化[J];计算机应用与软件;2008年01期

3 李敏杰;;虚拟场景建模关键技术研究[J];现代计算机(专业版);2009年11期

4 孙浩;王程;王润生;;局部不变特征综述[J];中国图象图形学报;2011年02期

  本文关键词：基于特征的全景图像拼接技术研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：417763