基于SIFT算法图像拼接的研究
目录
摘要.................................................................................................................................................. I ABSTRACT ..................................................................................................................................... II 第一章绪论. (1)
1.1论文研究背景及意义 (1)
1.2 国内外研究现状 (2)
1.2.1 国内研究现状 (2)
1.2.2 国外研究现状 (3)
1.3图像拼接的应用领域 (4)
1.4 主要内容和组织结构 (5)
1.4.1 主要内容 (5)
1.4.2 组织结构 (6)
第二章图像拼接相关理论知识概述 (7)
2.1 图像采集和预处理 (7)
2.1.1 图像采集 (7)
2.1.2 图像预处理 (7)
2.2 图像配准 (8)
2.2.1 图像配准研究方向 (9)
2.2.2 图像配准分类 (10)
2.2.3 图像配准评价 (12)
2.3 图像融合 (12)
2.3.1 图像融合技术 (12)
2.3.2 拼接缝消除技术 (15)
2.4 本章小结 (17)
第三章基于SIFT算法改进的特征描述子 (18)
3.1 传统的SIFT算法 (18)
3.1.1 SIFT算法简介 (18)
3.1.2 SIFT算法存在的问题 (19)
3.2 高斯金字塔和尺度空间 (19)
3.2.1高斯金字塔 (19)
3.2.2 高斯差分尺度空间 (20)
3.2.3 极值点检测 (21)
3.3 基于SIFT算法改进的特征描述子 (22)
3.3.1 特征点方向的分配 (22)
3.3.2 基于SIFT算法改进的特征描述子 (22)
3.4 实验结果及分析 (26)
3.4.1 实验环境 (26)
3.4.2 实验结果及分析 (26)
3.5本章小节 (28)
第四章改进的特征点提纯策略 (29)
4.1 传统的图像拼接 (29)
4.1.1 图像拼接存在的问题 (29)
4.1.2 图像拼接技术 (29)
4.2 改进的图像预处理 (33)
4.2.1 离散余弦变换 (33)
4.2.2 量化 (33)
4.3 改进的特征点提纯策略 (34)
4.3.1 图像拼接原理和算法 (34)
4.3.2 特征定义和提取方法 (36)
4.3.3 改进的提纯策略 (38)
4.3.4聚类法初次提纯 (38)
4.3.5视差梯度法再次提纯 (38)
4.4 实验结果及分析 (39)
4.4.1 实验环境 (39)
4.4.2 实验结果 (39)
4.5本章小结 (42)
第五章总结与展望 (43)
5.1 总结 (43)
5.2 展望 (43)
参考文献 (44)
攻读学位期间主要的研究成果 (47)
致谢 (48)
硕士学位论文
第一章绪论
随着科学技术的发展和进步，虚拟现实技术得到了较大的发展，尤其是图像绘制技术成为虚拟现实技术中的热点议题。图像拼接技术对于虚拟现实技术有着极为重要的影响，对其进行有效研究，将之更好地应用于宇宙空间探测、气象、地质勘探、公安取证、三维建模、3D打印机、视频图像压缩等领域都有广泛的应用，因此图像拼接技术的研究具有很好的应用前景和实际价值。
1.1论文研究背景及意义
近年来,随着互联网技术和计算机技术的飞速发展，云计算、物联网、三网融合等技术，有力的推动了下一代互联网及相关技术的研究和发展，互联网技术的用户量得到了前所未有的爆炸式增长。
在人与网络交互的过程中，人类主要是通过图像数据获取信息源，人的感觉包括许多种，有视觉、触觉、味觉、听觉等。在人类的众多感觉中，人类主要通过视觉神经网络，来认识世界、改造世界，并且人类所能感受到的80%以上外界信息都是来自于视觉系统[1]。人类所获取到的75%的外界信息，都是来自于外界的图像信息。
在互联网上，信息主要分为文本信息、声音信息、视频信息和图像信息等，视频信息可以看成由多幅图像信息组成，而视频和图像信息占整个互联网信息的一半以上，所以对图像信息的研究和处理已经成为各国互联网工作者和大多数科学家研究的热点和重点。
视频信息是由连续的多幅图像组成，也可以称之为图像信息，图像信息中包含着不同的信息内容，并且这些图像在人们生活中发挥了越来越重要的作用。随着计算机科学与技术、电子信息技术、物联网技术突飞猛进的发展，数字图像处理技术比较成熟的被相当广泛的应用于各个领域，并且早已渗透到人类生活的方方面面。
计算机科学和互联网技术爆炸式的发展，推动了图像拼接技术[2]的产生。在某些场合，需要把多幅图像的重叠区域的图像拼接成一幅完整的、高分辨率的大视野图像，以增大视野的范围。由于图像采集设备的视野和角度的限制，而无法获得一幅全景的图像。可利用广角镜头和扫描时相机设备来解决这一问题，但是由于这两种设备价格较为昂贵，并且操作较为复杂，并不利于实际操作。因此，图像拼接技术在处理上述问题时，得到了较为广泛的应用，日益受到外界追捧，
全景拼接算法简介
全景拼接算法简介 罗海风 2014.12.11 目录 1.概述 (1) 2.主要步骤 (2) 2.1. 图像获取 (2) 2.2鱼眼图像矫正 (2) 2.3图片匹配 (2) 2.4 图片拼接 (2) 2.5 图像融合 (2) 2.6全景图像投射 (2) 3.算法技术点介绍 (3) 3.1图像获取 (3) 3.2鱼眼图像矫正 (4) 3.3图片匹配 (4) 3.3.1与特征无关的匹配方式 (4) 3.3.2根据特征进行匹配的方式 (5) 3.4图片拼接 (5) 3.5图像融合 (6) 3.5.1 平均叠加法 (6) 3.5.2 线性法 (7) 3.5.3 加权函数法 (7) 3.5.4 多段融合法（多分辨率样条） (7) 3.6全景图像投射 (7) 3.6.1 柱面全景图 (7) 3.6.2 球面全景图 (7) 3.6.3 多面体全景图 (8) 4.开源图像算法库OPENCV拼接模块 (8) 4.1 STITCHING_DETAIL程序运行流程 (8) 4.2 STITCHING_DETAIL程序接口介绍 (9) 4.3测试效果 (10) 5.小结 (10) 参考资料 (10) 1.概述 全景视图是指在一个固定的观察点，能够提供水平方向上方位角360度，垂直方向上180度的自由浏览（简化的全景只能提供水平方向360度的浏览）。 目前市场中的全景摄像机主要分为两种：鱼眼全景摄像机和多镜头全景摄像机。鱼眼全景摄像机是由单传感器配套特殊的超广角鱼眼镜头，并依赖图像校正技术还原图像的鱼眼全景摄像机。鱼眼全景摄像机
最终生成的全景图像即使经过校正也依然存在一定程度的失真和不自然。多镜头全景摄像机可以避免鱼眼镜头图像失真的缺点，但是或多或少也会存在融合边缘效果不真实、角度有偏差或分割融合后有"附加"感的缺撼。 本文档中根据目前所查找到的资料，对多镜头全景视图拼接算法原理进行简要的介绍。 2.主要步骤 2.1. 图像获取 通过相机取得图像。通常需要根据失真较大的鱼眼镜头和失真较小的窄视角镜头决定算法处理方式。单镜头和多镜头相机在算法处理上也会有一定差别。 2.2鱼眼图像矫正 若相机镜头为鱼眼镜头，则图像需要进行特定的畸变展开处理。 2.3图片匹配 根据素材图片中相互重叠的部分估算图片间匹配关系。主要匹配方式分两种： A．与特征无关的匹配方式。最常见的即为相关性匹配。 B．根据特征进行匹配的方式。最常见的即为根据SIFT，SURF等素材图片中局部特征点，匹配相邻图片中的特征点，估算图像间投影变换矩阵。 2.4 图片拼接 根据步骤2.3所得图片相互关系，将相邻图片拼接至一起。 2.5 图像融合 对拼接得到的全景图进行融合处理。 2.6 全景图像投射 将合成后的全景图投射至球面、柱面或立方体上并建立合适的视点，实现全方位的视图浏览。
【CN109934765A】高速相机全景图像拼接方法【专利】
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910162807.8 (22)申请日 2019.03.05 (71)申请人 北京环境特性研究所 地址 100854 北京市海淀区永定路50号 (72)发明人 李海涛 闫鑫 石春雷 杨文佳 崔述金 杨桦 李伯轩 王永艳 (74)专利代理机构 北京格允知识产权代理有限 公司 11609 代理人 周娇娇 张沫 (51)Int.Cl. G06T 3/00(2006.01) G06T 3/40(2006.01) (54)发明名称 高速相机全景图像拼接方法 (57)摘要 本发明涉及一种高速相机全景图像拼接方 法，包括将高速相机设置在转台上，高速相机的 曝光间隔至多设置为转台转角位移等于相机横 向视场角时所经历的时间；使转台匀速旋转 360°，同时高速相机按照所述的曝光间隔对目标 成像；高速相机获取的每幅原始目标图像对应的 转台转角位移通过码盘的码盘值确定；将所有原 始目标图像依据对应的码盘值按成像的时间排 序，并采用非线性算法对相邻两幅原始目标图像 进行配准，去掉重叠区域，获得去重后的目标图 像；将所有去重后的目标图像按所述排序拼接在 一起，形成360°全景图。本发明利用码盘值对图 像进行排序，效率高，提高了图像的拼接效率，从 而能够快速获得全景图像。权利要求书2页 说明书6页 附图3页CN 109934765 A 2019.06.25 C N 109934765 A
1.一种高速相机全景图像拼接方法，其特征在于，包括将高速相机设置在转台上，高速相机的曝光间隔至多设置为转台转角位移等于相机横向视场角时所经历的时间； 使转台匀速旋转360°，同时高速相机按照所述的曝光间隔对目标成像；高速相机获取的每幅原始目标图像对应的转台转角位移通过码盘的码盘值确定； 将所有原始目标图像依据对应的码盘值按成像的时间排序，并采用非线性算法对相邻两幅原始目标图像进行配准，去掉重叠区域，获得去重后的目标图像；将所有去重后的目标图像按所述排序拼接在一起，形成360°全景图。 2.根据权利要求1所述的高速相机全景图像拼接方法，其特征在于，所述对相邻两幅原始目标图像进行配准包括，估算相邻两幅原始目标图像重叠区域的大小。 3.根据权利要求2所述的高速相机全景图像拼接方法，其特征在于，所述对相邻两幅原始目标图像进行配准还包括，根据估算的相邻两幅原始目标图像重叠区域的大小计算相邻两幅原始目标图像的20个非线性相关矩阵，所述20个非线性相关矩阵分别对应不同大小的疑似重叠区域； 对每个非线性相关矩阵的两个峰值求和得到一个Sum值，由20个非线性相关矩阵获得的20个Sum值组成一维向量，计算所述一维向量梯度变化最大的点，由所述梯度变化最大的点计算出相邻两幅原始目标图像的精确重叠区域。 4.根据权利要求3所述的高速相机全景图像拼接方法，其特征在于，在原始目标图像中去掉所述精确重叠区域，获得去重后的目标图像。 5.根据权利要求1至4中任一项所述的高速相机全景图像拼接方法，其特征在于，所述高速相机的曝光间隔t为： t≤c/v s ， 式中c为相机横向视场角，v s 为转台转速。 6.根据权利要求1至5中任一项所述的高速相机全景图像拼接方法，其特征在于，第n幅原始目标图像对应的码盘值αn 为： 式中α1为第一幅原始目标图像对应的码盘值，αmax 为码盘值的最大值， n为原始目标图像的顺序数。 7.根据权利要求1至6中任一项所述的高速相机全景图像拼接方法，其特征在于，估算相邻两幅原始目标图像重叠区域的大小包括： 计算相邻两幅原始目标图像重叠区域的像素数Δpix： 式中m为高速相机的横向像素数。 8.根据权利要求7所述的高速相机全景图像拼接方法，其特征在于，根据相邻两幅原始目标图像重叠区域的像素数Δpix在Δpix ± 10的像素范围内截取20个图像对为： 权 利 要 求 书1/2页2CN 109934765 A
图像拼接原理及方法
第一章绪论 1.1图像拼接技术的研究背景及研究意义 图像拼接(image mosaic)是一个日益流行的研究领域，他已经成为照相绘图学、计算机视觉、图像处理和计算机图形学研究中的热点。图像拼接解决的问题一般式，通过对齐一系 列空间重叠的图像，构成一个无缝的、高清晰的图像，它具有比单个图像更高的分辨率和更大的视野。 早期的图像拼接研究一直用于照相绘图学，主要是对大量航拍或卫星的图像的整合。近年来随着图像拼接技术的研究和发展，它使基于图像的绘制( IBR )成为结合两个互补领域 ――计算机视觉和计算机图形学的坚决焦点，在计算机视觉领域中，图像拼接成为对可视化 场景描述(Visual Seene Representaions)的主要研究方法：在计算机形学中，现实世界的图像过去一直用于环境贴图，即合成静态的背景和增加合成物体真实感的贴图，图像拼接可以 使IBR从一系列真是图像中快速绘制具有真实感的新视图。 在军事领域网的夜视成像技术中，无论夜视微光还是红外成像设备都会由于摄像器材的限制而无法拍摄视野宽阔的图片，更不用说360度的环形图片了。但是在实际应用中，很 多时候需要将360度所拍摄的很多张图片合成一张图片，从而可以使观察者可以观察到周围的全部情况。使用图像拼接技术，在根据拍摄设备和周围景物的情况进行分析后，就可以将通过转动的拍摄器材拍摄的涵盖周围360度景物的多幅图像进行拼接，从而实时地得到 超大视角甚至是360度角的全景图像。这在红外预警中起到了很大的作用。 微小型履带式移动机器人项目中，单目视觉不能满足机器人的视觉导航需要，并且单目 视觉机器人的视野范围明显小于双目视觉机器人的视野。利用图像拼接技术，拼接机器人双 目采集的图像，可以增大机器人的视野，给机器人的视觉导航提供方便。在虚拟现实领域中，人们可以利用图像拼接技术来得到宽视角的图像或360度全景图像，用来虚拟实际场景。 这种基于全景图的虚拟现实系统，通过全景图的深度信息抽取，恢复场景的三维信息，进而建立三维模型。这个系统允许用户在虚拟环境中的一点作水平环视以及一定范围内的俯视和仰视，同时允许在环视的过程中动态地改变焦距。这样的全景图像相当于人站在原地环顾四 周时看到的情形。在医学图像处理方面，显微镜或超声波的视野较小，医师无法通过一幅图 像进行诊视，同时对于大目标图像的数据测量也需要把不完整的图像拼接为一个整体。所以把相邻的各幅图像拼接起来是实现远程数据测量和远程会诊的关键环节圆。在遥感技术领域中，利用图像拼接技术中的图像配准技术可以对来自同一区域的两幅或多幅图像进行比较，也可以利用图像拼接技术将遥感卫星拍摄到的有失真地面图像拼接成比较准确的完整图像，作为进一步研究的依据。 从以上方面可以看出，图像拼接技术的应用前景十分广阔，深入研究图像拼接技术有着很重 要的意义 1.2图像拼接算法的分类 图像拼接作为这些年来图像研究方面的重点之一，国内外研究人员也提出了很多拼接算 法。图像拼接的质量，主要依赖图像的配准程度，因此图像的配准是拼接算法的核心和关键。根据图像匹配方法的不同仁阔，一般可以将图像拼接算法分为以下两个类型： (1) 基于区域相关的拼接算法。 这是最为传统和最普遍的算法。基于区域的配准方法是从待拼接图像的灰度值出发，对 待配准图像中一块区域与参考图像中的相同尺寸的区域使用最小二乘法或者其它数学方法 计算其灰度值的差异，对此差异比较后来判断待拼接图像重叠区域的相似程度，由此得到待
图像拼接原理及方法
第一章绪论 1.1 图像拼接技术的研究背景及研究意义 图像拼接(image mosaic)是一个日益流行的研究领域，他已经成为照相绘图学、计算机视觉、图像处理和计算机图形学研究中的热点。图像拼接解决的问题一般式，通过对齐一系列空间重叠的图像，构成一个无缝的、高清晰的图像，它具有比单个图像更高的分辨率和更大的视野。 早期的图像拼接研究一直用于照相绘图学，主要是对大量航拍或卫星的图像的整合。近年来随着图像拼接技术的研究和发展，它使基于图像的绘制（IBR）成为结合两个互补领域——计算机视觉和计算机图形学的坚决焦点，在计算机视觉领域中，图像拼接成为对可视化场景描述（Visual Scene Representaions）的主要研究方法：在计算机形学中，现实世界的图像过去一直用于环境贴图，即合成静态的背景和增加合成物体真实感的贴图，图像拼接可以使IBR从一系列真是图像中快速绘制具有真实感的新视图。 在军事领域网的夜视成像技术中，无论夜视微光还是红外成像设备都会由于摄像器材的限制而无法拍摄视野宽阔的图片，更不用说360 度的环形图片了。但是在实际应用中，很多时候需要将360 度所拍摄的很多张图片合成一张图片，从而可以使观察者可以观察到周围的全部情况。使用图像拼接技术，在根据拍摄设备和周围景物的情况进行分析后，就可以将通过转动的拍摄器材拍摄的涵盖周围360 度景物的多幅图像进行拼接，从而实时地得到超大视角甚至是360 度角的全景图像。这在红外预警中起到了很大的作用。 微小型履带式移动机器人项目中，单目视觉不能满足机器人的视觉导航需要，并且单目视觉机器人的视野范围明显小于双目视觉机器人的视野。利用图像拼接技术，拼接机器人双目采集的图像，可以增大机器人的视野，给机器人的视觉导航提供方便。在虚拟现实领域中，人们可以利用图像拼接技术来得到宽视角的图像或360 度全景图像，用来虚拟实际场景。这种基于全景图的虚拟现实系统，通过全景图的深度信息抽取，恢复场景的三维信息，进而建立三维模型。这个系统允许用户在虚拟环境中的一点作水平环视以及一定范围内的俯视和仰视，同时允许在环视的过程中动态地改变焦距。这样的全景图像相当于人站在原地环顾四周时看到的情形。在医学图像处理方面，显微镜或超声波的视野较小，医师无法通过一幅图像进行诊视，同时对于大目标图像的数据测量也需要把不完整的图像拼接为一个整体。所以把相邻的各幅图像拼接起来是实现远程数据测量和远程会诊的关键环节圆。在遥感技术领域中，利用图像拼接技术中的图像配准技术可以对来自同一区域的两幅或多幅图像进行比较，也可以利用图像拼接技术将遥感卫星拍摄到的有失真地面图像拼接成比较准确的完整图像，作为进一步研究的依据。 从以上方面可以看出，图像拼接技术的应用前景十分广阔，深入研究图像拼接技术有着很重要的意义 1.2图像拼接算法的分类 图像拼接作为这些年来图像研究方面的重点之一，国内外研究人员也提出了很多拼接算法。图像拼接的质量，主要依赖图像的配准程度，因此图像的配准是拼接算法的核心和关键。根据图像匹配方法的不同仁阔，一般可以将图像拼接算法分为以下两个类型：（1) 基于区域相关的拼接算法。 这是最为传统和最普遍的算法。基于区域的配准方法是从待拼接图像的灰度值出发，对
360°全景拼接技术简介
本文为技术简介，详细算法可以参考后面的参考资料。 1.概述 全景图像(Panorama)通常是指大于双眼正常有效视角(大约水平90度，垂直70度)或双眼余光视角(大约水平180度，垂直90度)，在一个固定的观察点，能够提供水平方向上方位角360度，垂直方向上180度的自由浏览（简化的全景只能提供水平方向360度的浏览），乃至360度完整场景范围拍摄的照片。 生成全景图的方法，通常有三种：一是利用专用照相设备，例如全景相机，带鱼眼透镜的广角相机等。其优点是容易得到全景图像且不需要复杂的建模过程，但是由于这些专用设备价格昂贵，不宜普遍适用。二是计算机绘制方法，该方法利用计算机图形学技术建立场景模型，然后绘制虚拟环境的全景图。其优点是绘制全景图的过程不需要实时控制，而且可以绘制出复杂的场景和真实感较强的光照模型，但缺点是建模过程相当繁琐和费时。三是利用普通数码相机和固定三脚架拍摄一系列的相互重叠的照片，并利用一定的算法将这些照片拼接起来，从而生成全景图。 近年来随着图像处理技术的研究和发展，图像拼接技术已经成为计算机视觉和计算机图形学的研究焦点。目前出现的关于图像拼接的商业软件主要有Ptgui、Ulead Cool 360及ArcSoft Panorama Maker等，这些商业软件多是半自动过程，需要排列好图像顺序，或手动点取特征点。 2.全景图类型： 1)柱面全景图 柱面全景图技术较为简单，发展也较为成熟，成为大多数构建全景图虚拟场景的基础。这种方式是将全景图像投影到一个以相机视点为中心的圆柱体内表面，
视线的旋转运动即转化为柱面上的坐标平移运动。这种全景图可以实现水平方向360度连续旋转，而垂直方向的俯仰角度则由于圆柱体的限制要小于180度。柱面全景图有两个显著优点：一是圆柱面可以展开成一个矩形平面，所以可以把柱面全景图展开成一个矩形图像，而且直接利用其在计算机内的图像格式进行存取；二是数据的采集要比立方体和球体都简单。在大多数实际应用中，360度的环视环境即可较好地表达出空间信息，所以柱面全景图模型是较为理想的一种选择。 2)立方体全景图 立方体全景图由六个平面投影图像组成，即将全景图投影到一个立方体的内表面上。这种方式下图像的采集和相机的标定难度较大，需要使用特殊的拍摄装置，依次在水平、垂直方向每隔90度拍摄一张照片，获得六张可以无缝拼接于一个立方体的六个面上的照片。这种方法可以实现水平方向360度旋转、垂直方向180度俯仰的视线观察。 3)球面全景图 球面全景图是指将源图像拼接成一个球体的形状，以相机视点为球心，将图像投影到球体的内表面。与立方体全景图类似，球面全景图也可以实现水平方向360度旋转、垂直方向180度俯仰的视线观察。球面全景图的拼接过程及存储方式较柱面全景图大为复杂，这是因为生成球面全景图的过程中需要将平面图像投影成球面图像，而球面为不可展曲面。因此这是一个平面图像水平和垂直方向的非线性投影过程，同时也很难找到与球面对应且易于存取的数据结构来存放球面图像。目前国内外在这方面提出的研究算法较其他类型全景图少，而且在可靠性和效率方面也存在一些问题。 3.主要内容
图像拼接算法及实现.doc
图像拼接算法及实现（一） 来源：中国论文下载中心 [ 09-06-03 16:36:00 ] 作者：陈挺编辑：studa090420 论文关键词：图像拼接图像配准图像融合全景图 论文摘要：图像拼接(image mosaic)技术是将一组相互间重叠部分的图像序列进行空间匹配对准,经重采样合成后形成一幅包含各图像序列信息的宽视角场景的、完整的、高清晰的新图像的技术。图像拼接在摄影测量学、计算机视觉、遥感图像处理、医学图像分析、计算机图形学等领域有着广泛的应用价值。一般来说,图像拼接的过程由图像获取,图像配准,图像合成三步骤组成,其中图像配准是整个图像拼接的基础。本文研究了两种图像配准算法:基于特征和基于变换域的图像配准算法。在基于特征的配准算法的基础上,提出一种稳健的基于特征点的配准算法。首先改进Harris角点检测算法,有效提高所提取特征点的速度和精度。然后利用相似测度NCC(normalized cross correlation——归一化互相关),通过用双向最大相关系数匹配的方法提取出初始特征点对,用随机采样法RANSAC(Random Sample Consensus)剔除伪特征点对,实现特征点对的精确匹配。最后用正确的特征点匹配对实现图像的配准。本文提出的算法适应性较强,在重复性纹理、旋转角度比较大等较难自动匹配场合下仍可以准确实现图像配准。 Abstract：Image mosaic is a technology that carries on the spatial matching to a series of image which are overlapped with each other, and finally builds a seamless and high quality image which has high resolution and big eyeshot. Image mosaic has widely applications in the fields of photogrammetry, computer vision, remote sensing image processing, medical image analysis, computer graphic and so on. 。In general, the process of image mosaic by the image acquisition, image registration, image synthesis of three steps, one of image registration are the basis of the entire image mosaic. In this paper, two image registration algorithm: Based on the characteristics and transform domain-based image registration algorithm. In feature-based registration algorithm based on a robust feature-based registration algorithm points. First of all, to improve the Harris corner detection algorithm, effectively improve the extraction of feature points of the speed and accuracy. And the use of a similar measure of NCC (normalized cross correlation - Normalized cross-correlation), through the largest correlation coefficient with two-way matching to extract the feature points out the initial right, using random sampling method RANSAC (Random Sample Consensus) excluding pseudo-feature points right, feature points on the implementation of the exact match. Finally with the correct feature point matching for image registration implementation. In this paper, the algorithm adapted, in the repetitive texture, such as relatively large rotation more difficult to automatically match occasions can still achieve an accurate image registration. Key words: image mosaic, image registration, image fusion, panorama 第一章绪论
图像拼接算法及实现(一).
图像拼接算法及实现（一） 论文关键词：图像拼接图像配准图像融合全景图 论文摘要：图像拼接(image mosaic)技术是将一组相互间重叠部分的图像序列进行空间匹配对准,经重采样合成后形成一幅包含各图像序列信息的宽视角场景的、完整的、高清晰的新图像的技术。图像拼接在摄影测量学、计算机视觉、遥感图像处理、医学图像分析、计算机图形学等领域有着广泛的应用价值。一般来说,图像拼接的过程由图像获取,图像配准,图像合成三步骤组成,其中图像配准是整个图像拼接的基础。本文研究了两种图像配准算法:基于特征和基于变换域的图像配准算法。在基于特征的配准算法的基础上,提出一种稳健的基于特征点的配准算法。首先改进Harris角点检测算法,有效提高所提取特征点的速度和精度。然后利用相似测度NCC(normalized cross correlation——归一化互相关),通过用双向最大相关系数匹配的方法提取出初始特征点对,用随机采样法RANSAC(Random Sample Consensus)剔除伪特征点对,实现特征点对的精确匹配。最后用正确的特征点匹配对实现图像的配准。本文提出的算法适应性较强,在重复性纹理、旋转角度比较大等较难自动匹配场合下仍可以准确实现图像配准。 Abstract：Image mosaic is a technology that carries on the spatial matching to a series of image which are overlapped with each other, and finally builds a seamless and high quality image which has high resolution and big eyeshot. Image mosaic has widely applications in the fields of photogrammetry, computer vision, remote sensing image processing, medical image analysis, computer graphic and so on. 。In general, the process of image mosaic by the image acquisition, image registration, image synthesis of three steps, one of image registration are the basis of the entire image mosaic. In this paper, two image registration algorithm: Based on the characteristics and transform domain-based image registration algorithm. In feature-based registration algorithm based on a robust feature-based registration algorithm points. First of all, to improve the Harris corner detection algorithm, effectively improve the extraction of feature points of the speed and accuracy. And the use of a similar measure of NCC (normalized cross correlation - Normalized cross-correlation), through the largest correlation coefficient with two-way matching to extract the feature points out the initial right, using random sampling method RANSAC (Random Sample Consensus) excluding pseudo-feature points right, feature points on the implementation of the exact match. Finally with the correct feature point matching for image registration implementation. In this
图像匹配与拼接方法
图像匹配与拼接 分匹配和拼接两部分 一、匹配 当然匹配的方法，有sift，surf什么的，这里主要就介绍一下我自己的方法啦！ 特征点提取是必须的，不然搜索范围太大哇！并且可能不可靠，所以特征点提取是必须的。什么点适合做特征点呢？这方面的论文很多啦，主要还是看你用什么方法匹配了，如果是用互相关作为相似性准则的话，那自相关系数随各个方向变化大的点就适合作特征点了，当然还要考虑稳定性，即特征点应该不太受光照、噪声、缩放、旋转等的影响，这样的才是好的特征点。当然，如果确定了应用坏境，不一定要满足不受上四个因素影响的，比如平行的双目匹配、全景图的匹配等，具体问题具体分析吧！角点特征是个人比较喜欢的特征。这里我自己定义了一种局部特征，效果还行，匹配采用互相关为准则的匹配，大概效果如下： 目测这几个匹配点还是正确的哇！在一些应用中，可能需要的匹配点数相当多，这就需要较密集的匹配了。密集的匹配可以根据初始的匹配结果估计搜索范围，这可以加速搜索，同时也要提取更多的特征点呀！话不多说了，下面是密集的匹配：
虽然这样的密度对于三维重构来说还不够，但对于一般的图像拼接来说足够了。匹配完了，下面就要将第二步了。 二、矫正 匹配好两幅图像了，接下来干啥呢？把它们对准呗。可惜了，两幅图像之间不但存在平移，还存在旋转缩放什么的，更复杂的，可能还存在所谓的3D变换，那就复杂啦！不管怎么样，所谓的对准，也就是矫正，总是基于一定的模型的，即基于相机拍摄两幅图像的相对姿态。对于全景图拼接（个人觉得是最简单的且较实用的拼接），需要根据相机焦距或者视场角投影到柱面上，然后两幅图像间的位置就只有一维的平移关系了。但是这对拍摄的相机也是有要求的，就是要保证拍摄两幅图像时，物防焦点是重合的，这样才能根据稀疏的几个点确定所有重叠区域内点的相对位置呀！但实际中很难做到物方焦点重合，比如数码相机或者所谓的智能手机的全景图拍摄，一般人都是拿着相机或者手机绕人旋转，而非绕物方焦点旋转拍摄的，这样拼接起来是绝对有误差的呀！特别是拼接近景，误差就更大了，远景还好。怎么克服这个缺点呢？简单的改进方法就是绕着摄像头旋转吧，虽然这也不是严格绕物方焦距旋转，但起码误差小得多啦，拼接的效果当然也就好得多了，可以试一试哦！ 不扯了，第二种模型就是认为两幅图像间存在的变换关系是有2D旋转、缩放、平移的，可以通过一个旋转、缩放、平移矩阵来矫正，这个也不难，但是应用范围却相当有限，不详说了。 第三种模型就是不用模型，或者说认为两幅图像间的对应点存在的是一种线性变换关系，这样只要解一个线性方程组就可以了，似乎也挺简单的。但可惜的是，不是任给的两幅图像间都只存在线性变换呀！它可能是一个3D的线性变换，那就麻烦了，这个必须需要密匹配呀！不然就一定是有误差的，即不能通过稀疏的匹配点来矫正两幅图像的所有对应点的。 还有更多的模型，比如各方位的全景图，需要投影到球面上的哇！不过这个模型也不难。最难的当然是拍摄两幅图像时，相机不同，相机姿态也不同了，这个是很有挑战的，我也很惧怕这个。下面展示三种矫正结果： 1、2D线性模型： 2D矫正，认为匹配点之间存在线性变换，X=ax+by+c，Y=dx+ey+e这样的模型，业内称之放射变换，其中x，y是第一幅点的坐标，X,Y是对应的第二幅图像中的点坐标，使用最小二乘法计算a、b、c、d、e、f，第二幅图相对于第一幅图矫正的结果就是这样的了
高清图像全景拼接
高清图像全景拼接 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998
全景拼接白皮书
目录
1 方案概述 1.1 市场需求 全景拼接系统，是以画面拼接技术为基础，将周围相邻的若干个摄像机画面拼接成一幅画面。传统视频监控系统，用户如果要实时监控一片连续的大范围区域，最常见的做法是，安装多个摄像机，每个负责一小片区域，该方案的主要缺陷是，用户没有画面整体感，很难连续追踪整个区域内的某个目标。全景拼接系统，能很好的解决上述问题。 传统意义上的全景拼接系统，虽然解决了“看的广”、“看的画面连续”的问题，但并没有解决“看的清”的问题。因此宇视的全景拼接系统中，增加了球机联动功能，以解决“看的清”的问题，一台10倍以上光学放大的球机可以看清100米甚至更远的目标。球机联动功能，是以枪球映射技术为基础，将全景画面坐标系和球机画面坐标系关联映射起来，用户只要在全景画面中拉框，球机就自动转动和变倍到指定位置，对用户来说这是一个设备，而不是孤立的两个设备。 全景拼接系统，主要应用于大范围监控，如广场、公园、景区、机场停机坪、机场大厅、物流仓库、大型生产车间、交通枢纽等。 1.2 方案特点 ●画面拼接：支持3个高清相机（最高1080P）的拼接。 ●画面拼接：拼接后最高分辨率可以达到5760×1080。 ●球机联动：支持1个球机（最高1080P）的联动。 ●球机联动：支持在全景画面中拉框放大，自动联动球机转动和变倍到指定位置。 2 组网模型 2.1 全景拼接 2.1.1 逻辑框图（或拓扑图） 2.1.2 原理描述 拼接原理： 拼接前提：用于拼接的摄像机，在图像内容上，两两相交。
基于比值法图像拼接的等比例改进算法
收稿日期:2009-06-26;修回日期:2009-09-10 作者简介:冉柯柯(1982-),女,河南人,硕士研究生,研究方向为数字图像处理和模式识别;王继成,教授,研究员,研究方向为模式识别与智能系统、数字图像和语音处理。 基于比值法图像拼接的等比例改进算法 冉柯柯,王继成 (同济大学电子与信息工程学院,上海201804) 摘 要:图像拼接技术是通过将一组具有部分重叠的图像或视频图像进行无缝拼接后而得到的具有高分辨率的图像或全景图,是图像处理技术的一个重要内容。主要介绍了图像拼接技术的主要步骤、比值匹配法的基本原理和优缺点,然后针对此算法容易出现误匹配的问题,提出了一种改进的算法。通过引用等比例数列的思想增加区域像素信息,与传统方法相比,这种方法可以更快更准地找到最佳匹配位置,从而提高了算法的准确性。实验结果证明了此算法可以有效的消除误匹配。 关键词:图像拼接;图像匹配;比值匹配法;图像融合 中图分类号:TP391 文献标识码:A 文章编号:1673-629X (2010)02-0005-04 An Improved Mosaic Algorithm B ased on R atio Matching Using G eometric Proportion RAN Ke 2ke ,WAN G Ji 2cheng (Department of Electronics and Information Engineering ,Tongji University ,Shanghai 201804,China ) Abstract :Image stitching is normally used to make up a seamless and high resolution with a set of the overlap parts of images and videos.It is one of important technologies for image processing.Presented the main step of the image mosaics ,basic principle and advantages and disadvantages of the ration matching algorithm ,based on the ratio matching algorithm ,an improved algorithm of image stitching is pre 2sented in order to resolve the pseudo https://www.360docs.net/doc/237046472.html,ing the theory of geometric proportion ,comparing with traditional methods ,the algo 2rithm can find the optimal position more quickly and more exactly.The experiments show that this method can eliminate false matches validly. K ey w ords :image stitching ;image registration ;ratio matching ;image fusion 0 引 言 随着数码照相设备的广泛普及,越来越多的数码图像被应用于各个方面的研究中。在实际的科学研究和工程项目中,经常会用到超过人眼视角的高分辨率图像。为了得到大视角的高分辨率图像,人们往往利用广角镜头和扫描式相机来解决部分问题。但这些设备都有价格昂贵和使用复杂等缺点,另外,在一幅低分辨率的图像中得到超宽视角会损失景物中物体的分辨率,而且,广角镜头的图像边缘会产生难以避免的扭曲变形。所以为了在不降低图像分辨率的条件下获取大视野范围的场景照片,人们采用了图像拼接技术来将多幅照片拼接成一幅大的照片。 研究图像拼接技术的目的就是利用计算机进行自 动匹配,将具有重叠区域的多幅图片合成为一幅宽角度图片,以此来扩大视区的范围。现在图像拼接技术已经成为数字图像处理领域的一个研究热点,被广泛应用于虚拟现实、计算机视觉、遥感图像处理、医学图像分析、计算机图形学、视频的索引和检索以及数字视频压缩等领域。 图像拼接技术主要包括图像配准和图像融合两个关键环节。图像配准是图像拼接的核心部分,它直接关系到图像拼接算法的成功率和执行速度。图像配准算法大体可分为基于特征的图像配准和基于区域的图像配准两类[1]。基于特征的图像拼接是利用图像的明显特征(角点或轮廓等)来估算图像之间的变换,从而确定匹配位置。基于区域的方法是利用图像的像素值之间的相关性来寻找最佳匹配点的。常用的方法[2]有点匹配法、线匹配法、面积匹配法[3]、网格匹配法[4]和比值匹配法[5]。比值匹配法具有计算速度快等特点,广泛应用于图像拼接技术中。但是这种方法由于其自 第20卷 第2期2010年2月 计算机技术与发展COMPU TER TECHNOLO GY AND DEV ELOPMEN T Vol.20 No.2Feb. 2010
图像拼接方法总结
图像拼接方法总结 图像拼接方法总结 (1) 引言 (1) 1 基于网格的拼接 (3) 2基于块匹配的拼接（也叫模板匹配） (4) 3基于比值法拼接 (6) 4 基于FFT的相位相关拼接 (7) 基于特征的图像配准方法 (9) 5 Harris角点检测算法 (10) 6基于SIFT尺度不变特征的图像拼接 (15) SIFT主要思想及特点 (16) SIFT算法详细过程 (16) SIFT匹配算法实现 (20) 7 基于surf 的图像配准 (22) SURF算法介绍 (22) 算法详细过程 (23) 8 基于最大互信息的图像配准 (24) 9 基于小波的图像拼接 (27) 10 基于轮廓特征的图像拼接技术 (27) 引言 首先研究了图像拼接的基本技术，包括图像预处理、图像配准、图像融合， 图像的预处理包括：图像预处理的主要目的是为了：降低图像配准的难度，提高图像配准精度。图像 预处理包括：图像投影、图像去噪、图像修正等。 图像配准采用的算法主要有两类： 一类是基于区域的算法，是指利用两张图像间灰度的关系来确定图像间坐标变化的参数，其中包括基于空间的像素配准算法包括（1基于块匹配，2基于网格匹配，3基于比值匹配），基于频域的算法（4既是基于FFT的相位相关拼接）等。 另一类是基于特征拼接的算法，是利用图像中的明显特征（点，线，边缘，轮廓，角点）来计算图像之间的变换，而不是利用图像中全部的信息，其中包括5 Harris角点检测算法，6 SIFT（角点）尺度不变特征转换算法，7 surf（角点，这种方法是sift方法的改进，速度提高）特征算法， 第三类是8 基于最大互信息的拼接，9 基于小波（将拼接工作由空间域转向小域波，即先对要拼接的图像进行二进小波变换，得到图像的低频、水平、垂直三个分量，然后对这
高清图像全景拼接
全景拼接白皮书
目录 1 方案概述 (3) 1.1 市场需求 (3) 1.2 方案特点 (3) 2 组网模型 (4) 2.1 全景拼接 (4) 2.1.1 逻辑框图（或拓扑图） (4) 2.1.2 原理描述 (4) 2.1.3 功能介绍 (5) 2.1.4 方案特点 (7) 2.1.5 典型应用 (7) 3 摄像机安装要求 (7) 3.1 安装指导（这一部分由于我不太了解，希望达到的效果是：说清楚在什么位置装，覆 盖哪些范围，摄像机要求） (7) 3.1.1 覆盖范围 (7) 3.1.2 摄像机要求 (7) 3.1.3 摄像机安装要求 (7) 3.2 全景拼接客户端要求 (14) 3.2.1 硬件要求 (14) 3.2.2 操作系统要求 (14) 4 典型应用 (15) 4.1 应用场景1 (15) 4.1.1 应用原理图 (15) 5 限制与约束 (15)
1 方案概述 1.1 市场需求 全景拼接系统，是以画面拼接技术为基础，将周围相邻的若干个摄像机画面拼接成一幅画面。传统视频监控系统，用户如果要实时监控一片连续的大范围区域，最常见的做法是，安装多个摄像机，每个负责一小片区域，该方案的主要缺陷是，用户没有画面整体感，很难连续追踪整个区域内的某个目标。全景拼接系统，能很好的解决上述问题。 传统意义上的全景拼接系统，虽然解决了“看的广”、“看的画面连续”的问题，但并没有解决“看的清”的问题。因此宇视的全景拼接系统中，增加了球机联动功能，以解决“看的清”的问题，一台10倍以上光学放大的球机可以看清100米甚至更远的目标。球机联动功能，是以枪球映射技术为基础，将全景画面坐标系和球机画面坐标系关联映射起来，用户只要在全景画面中拉框，球机就自动转动和变倍到指定位置，对用户来说这是一个设备，而不是孤立的两个设备。 全景拼接系统，主要应用于大范围监控，如广场、公园、景区、机场停机坪、机场大厅、物流仓库、大型生产车间、交通枢纽等。 1.2 方案特点 ●画面拼接：支持3个高清相机（最高1080P）的拼接。 ●画面拼接：拼接后最高分辨率可以达到5760×1080。 ●球机联动：支持1个球机（最高1080P）的联动。 ●球机联动：支持在全景画面中拉框放大，自动联动球机转动和变倍到指定位置。
图像拼接原理及方法
图像拼接原理及方法 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020
第一章绪论 图像拼接技术的研究背景及研究意义 图像拼接(image mosaic)是一个日益流行的研究领域，他已经成为照相绘图学、计算机视觉、图像处理和计算机图形学研究中的热点。图像拼接解决的问题一般式，通过对齐一系列空间重叠的图像，构成一个无缝的、高清晰的图像，它具有比单个图像更高的分辨率和更大的视野。 早期的图像拼接研究一直用于照相绘图学，主要是对大量航拍或卫星的图像的整合。近年来随着图像拼接技术的研究和发展，它使基于图像的绘制（IBR）成为结合两个互补领域——计算机视觉和计算机图形学的坚决焦点，在计算机视觉领域中，图像拼接成为对可视化场景描述（Visual Scene Representaions）的主要研究方法：在计算机形学中，现实世界的图像过去一直用于环境贴图，即合成静态的背景和增加合成物体真实感的贴图，图像拼接可以使IBR从一系列真是图像中快速绘制具有真实感的新视图。 在军事领域网的夜视成像技术中，无论夜视微光还是红外成像设备都会由于摄像器材的限制而无法拍摄视野宽阔的图片，更不用说360 度的环形图片了。但是在实际应用中，很多时候需要将360 度所拍摄的很多张图片合成一张图片，从而可以使观察者可以观察到周围的全部情况。使用图像拼接技术，在根据拍摄设备和周围景物的情况进行分析后，就可以将通过转动的拍摄器材拍摄的涵盖周围360 度景物的多幅图像进行拼接，从而实时地得到超大视角甚至是360 度角的全景图像。这在红外预警中起到了很大的作用。 微小型履带式移动机器人项目中，单目视觉不能满足机器人的视觉导航需要，并且单目视觉机器人的视野范围明显小于双目视觉机器人的视野。利用图像拼接技术，拼接机器人双目采集的图像，可以增大机器人的视野，给机器人的视觉导航提供方便。在虚拟现实领域中，人们可以利用图像拼接技术来得到宽视角的图像或360 度全景图像，用来虚拟实际场景。这种基于全景图的虚拟现实系统，通过全景图的深度信息抽取，恢复场景的三维信息，进而建立三维模型。这个系统允许用户在虚拟环境中的一点作水平环视以及一定范围内的俯视和仰视，同时允许在环视的过程中动态地改变焦距。这样的全景图像相当于人站在原地环顾四周时看到的情形。在医学图像处理方面，显微镜或超声波的视野较小，医师无法通过一幅图像进行诊视，同时对于大目标图像的数据测量也需要把不完整的图像