柱面全景图像拼接方法的仿真分析
发布时间：2019-11-19 01:21
【摘要】：随着虚拟现实(VR)技术的兴起,全景图像得到了更为广泛的应用,目前多通过求解单应矩阵对图像进行变换,由多相机拼接获取全景图像,但该方法会破坏成像中的共线条件,使拼接后的全景图像难以精确进行摄影测量中的三维重建等工作。本文提出了一种柱面全景图像拼接方法并对其进行仿真分析,该方法基于摄影测量共线方程,设定拼接相机的数目、成像焦距、成像位置和成像姿态,模拟多拼相机的成图过程,构建从三维点云到二维图像的柱面成像方程,通过成像方程不仅可以实现各图像的全景拼接,而且可对影响全景图像拼接精度的各参数进行定量分析,试验结果表明:1本文提出的柱面成像方程和全景拼接方法可用于不同数目相机及倾斜成像下的全景拼接;2利用成像方程推导的误差方程可知,全景图像拼接的精度受焦距误差、中心误差和旋角误差的影响,其中,焦距误差可通过图像重采样的方法校正,中心误差与摄影物距密切相关,而旋角误差主要受拼接相机数目的影响。
【图文】：
数据Ⅰ为模拟道路点云，模拟道路周边环境，生成路面、路桩、路边护栏、道旁树和顶部护栏等几种地物点云，为易于分析拼接效果，将面状地物采用线型表示，，如路面点云表示为格网；在此，顶部护栏点云的作用是分析拼接方法对顶部地物的拼接效果，模拟道路长度为６５０ｍ，约有１８５万点；如图１（ｂ）所示，试验数据Ⅱ为真实道路点云，车载点云数据位于上海市区沈海高速某段，试验道路长度为１．１５ｋｍ，约有８００万点，点云中包含路面、道旁树、路崖线、广告牌、指示牌等道路附属物。图１试验数据Ⅰ和试验数据ⅡＦｉｇ．１Ｔｅｓｔｄａｔａ－ｓｅｔⅠａｎｄｔｅｓｔｄａｔａ－ｓｅｔⅡ１．１柱面投影成像模型柱面投影图像可以通过对透视图像或鱼眼图像做进一步处理得到。下面分别对透视成像，柱面成像和球面成像的原理进行分析，最后得出３种成像模型之间的转换关系。（１）透视成像模型：透视成像模型基于共线方程，但常用共线方程式的投影面为水平面，而全景相机要求投影面为垂直面，因此在透视成像模型中须调整原共线方程旋转矩阵中参数的位置，如式（１）所示，在该透视模型中Ｘ轴垂直于投影平面ｐｒｏｗ＝－ｆ·Ｒ２０·Δｘ＋Ｒ２１·Δｙ＋Ｒ２２·ΔｚＲ００·Δｘ＋Ｒ０１·Δｙ＋Ｒ０２·Δｚｐｃｏｌ＝－ｆ·Ｒ１０·Δｘ＋Ｒ１１·Δｙ＋Ｒ１２·ΔｚＲ００·Δｘ＋Ｒ０１·Δｙ＋Ｒ０２·Δｚp蚿蘰危ǎ保矗福
本文编号：2562854
【图文】：
数据Ⅰ为模拟道路点云，模拟道路周边环境，生成路面、路桩、路边护栏、道旁树和顶部护栏等几种地物点云，为易于分析拼接效果，将面状地物采用线型表示，，如路面点云表示为格网；在此，顶部护栏点云的作用是分析拼接方法对顶部地物的拼接效果，模拟道路长度为６５０ｍ，约有１８５万点；如图１（ｂ）所示，试验数据Ⅱ为真实道路点云，车载点云数据位于上海市区沈海高速某段，试验道路长度为１．１５ｋｍ，约有８００万点，点云中包含路面、道旁树、路崖线、广告牌、指示牌等道路附属物。图１试验数据Ⅰ和试验数据ⅡＦｉｇ．１Ｔｅｓｔｄａｔａ－ｓｅｔⅠａｎｄｔｅｓｔｄａｔａ－ｓｅｔⅡ１．１柱面投影成像模型柱面投影图像可以通过对透视图像或鱼眼图像做进一步处理得到。下面分别对透视成像，柱面成像和球面成像的原理进行分析，最后得出３种成像模型之间的转换关系。（１）透视成像模型：透视成像模型基于共线方程，但常用共线方程式的投影面为水平面，而全景相机要求投影面为垂直面，因此在透视成像模型中须调整原共线方程旋转矩阵中参数的位置，如式（１）所示，在该透视模型中Ｘ轴垂直于投影平面ｐｒｏｗ＝－ｆ·Ｒ２０·Δｘ＋Ｒ２１·Δｙ＋Ｒ２２·ΔｚＲ００·Δｘ＋Ｒ０１·Δｙ＋Ｒ０２·Δｚｐｃｏｌ＝－ｆ·Ｒ１０·Δｘ＋Ｒ１１·Δｙ＋Ｒ１２·ΔｚＲ００·Δｘ＋Ｒ０１·Δｙ＋Ｒ０２·Δｚp蚿蘰危ǎ保矗福
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