改进ORB G MS算法的大视差图像拼接方法研究

发布时间：2021-07-18 08:19

　　针对常用的图像拼接算法中存在拼接效率低、视差图像拼接效果差等问题,提出一种基于改进ORB＿GMS（Oriented FAST and Rotated BRIEF＿Grid-based Motion Statistics）算法的大视差图像拼接方法,即ORB＿MSURF＿GMS法。该方法首先利用高斯函数构建尺度空间,借助FAST算法提取尺度空间特征点,使用小波函数提取MSURF（M-Speeded Up Robust Features）描述符并匹配,得到鲁棒性更强的改进ORB（Oriented FAST and Rotated BRIEF）算法;然后通过运动网格统计算法筛选匹配点;随后,根据匹配点Harris强度值,提出使用非极大值抑制算法均匀化处理特征点;最后,借助尽可能投影算法对待匹配图像进行配准,并借助拉普拉斯金字塔算法融合重叠区域图像,从而得到完整的拼接图像。将改进的ORB＿GMS算法与常用的特征匹配算法,在Oxford数据集中对算法的光照鲁棒性、旋转不变性、尺度不变性、抗模糊变换不变性等指标进行对比评价,验证了本文所提匹配算法具有较好的鲁棒性、效率较高、可保留更多的正确匹配点。将... 

【文章来源】：辽宁工程技术大学辽宁省

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

无人机航拍拼接图像

?诩扑慊?诓?仿真建立一个为现实世界类似的虚拟世界，用户可通过三维穿戴设备与虚拟现实世界交互，并通过三维视觉可体验与现实类似的情景[17-18]。虚拟现实技术是图形图像处理的一个重要前沿研究方向，可广泛应用于电子商务、医疗、虚拟现实游戏、虚拟体验、旅游等场景。虚拟现实地图制作离不开图像拼接技术[19-20]，图像拼接效果质量直接影响虚拟现实的逼真程度。使用多个相机分别采集现实情境的图像，然后借助图像拼接算法构建成360图像，用户可以根据自己喜好任意旋转虚拟现实地图，从不同方向观看地图，虚拟现实地图如图1.2所示。图1.2虚拟现实图像拼接Figure1.2Virtualrealityimagemosaic在现实生活中，随着移动拍摄设备普及，越来越多的人习惯用手机拍摄图像，由于拍摄环境复杂、拍摄者技术良莠不齐等，导致相邻图像的焦点、拍摄平面不同，相邻拍摄图像具有较大视差，致使图像拼接难度大大增加。1.2国内外研究现状图像拼接主要有三个步骤，图像匹配、图像配准和重叠区域融合，每一个步骤都至关重要，直接影响拼接图像质量。图像匹配是根据两张待匹配图像上纹理信息，对重叠区域上的具有相同纹理特征进行匹配，简而言之就是寻找两张图像相同部分。图像配准是在图像匹配后，根据相同部分的位置或者空间关系，计算出不同关系式，并进行配准的过程。图像融合是对具有重叠区域进行处理的过程。局部特征匹配算法主要分为三个步骤：尺度空间构建、特征点提取和描述符构建，根据描述符的类型不同可把局部特征匹配算法分为：浮点型描述符匹配方法和二进制描述符匹配算法。2004年Low等人提出了SIFT(Scale-InvariantFeatureTransform)算法[21]，该算法为特征匹配算法翻开了崭新篇章，首先借助高斯滤波函数构建尺度空间，然后对相邻高斯尺度层做差?

?∩希珼.Lowe等人提出了AutoStitching算法[41]，该算法先借助SIFT算法完成特征匹配，然后使用随机采样一致性算法筛选内点，最后计算单应性矩阵完成配准。该方法对于无视差待拼接图像，拼接效果较好，但是若是待拼接图像具有较大视差，则重叠区域会有巨大重影，非重叠区域会出现畸变。针对AutoStitching算法对具有视差图像拼接效果较差等问题，Gao等人提出把目标图像按照纹理差异分为前后景[42]，并分别计算前后景的单应性矩阵进行投影配准。该算法首先借助SIFT算法完成特征匹配，然后特征点聚类操作，可把特征点分为两组，如图1.3所示，前景特征点聚类为黄色、后景特征点聚类为绿色，然后对两组特征点分别计算单应性矩阵配准。Lin等人提出一种平滑过渡的仿射变换模型[43]，该模型对小视差图像拼接效果较好。图1.3双单应性矩阵拼接过程Figure1.3Double-homogeneousmatrixsplicingprocess针对上述算法对具有视差的图像配准效果较差等问题，JulioZaragoza等人提出尽可能投影算法(As-Projective-As-PossibleImageStitching，APAP)[44,45]，该算法首先借助SIFT算法图像匹配，然后使用随机采样一致性算法筛选内点，随后对目标图像网格划分，最后根据特征点分布计算每个网格单应性矩阵并添加高斯权重值，完成配准。该方法对具视差的图像配准效果较好，灵活度较高。尽可能投影算法对特征点数量和分布要求较高，而人造

【参考文献】：
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本文编号：3289207