一种拼接缝消除方法

终端与显示技术
史金霞等: 一种拼接缝消除方法
一种拼接缝消除方法
史金霞1, 王 铮2
(11 装备指挥技术学院 北京 101416; 21 西安卫星测控中心 陕西 西安 710043)
摘 要: 图像镶嵌技术在图像处理中是一种非常重要的处理方法, 他使几幅数字图像拼成一幅完整的范围更大的图像。 一般情况下, 进行图像拼接时, 在拼接的边界上, 不可避免地会产生拼接缝。接缝的形成是由于被镶嵌的两幅图像在拼接 部位的灰度值差异较大, 因而在视觉上有一条拼接线。而在实际的成像过程中, 这种细微差别很难避免。针对拼接后的图 像存在拼接缝的问题, 本文在比较了传统常用的拼接缝消除的方法后, 通过分析接缝形成的原因, 提出一种更简洁、实用 的方法, 并经过实验验证, 效果较好, 并且简单快捷。
其中: k 是渐变因子, 满足条件: 0 < k < 1, 在重叠区域中, 按 照从左图像到右图像的方向, k 由 1 渐变至 0, 由此实现 了在重叠区域中由左边重叠区慢慢过渡到右边重叠区的 平滑拼接。
图 1 中, 阴影部分为待匹配图像的重叠区域, 左图像 重叠区域中的一点L P ixel 与右图像中的一点 R P ixel 在拼 接时 重 叠, 当 左 图 像 与 右 图 像 拼 接 在 一 起 时, 重 叠 的 L P ixel 与 R P ixel 就变成了一点 P ixel, 从而实现平滑过渡。
A bs tra c t: Im age m o sa ick ing is one of the m o st im po rtan t m ethod s in im age p rocessing1Severa l d ig ita l im ages a re m o sa icked and m ade up a w ho le p ano ram ic view by m o sa ick ing1 In genera l, w hen tw o im ages a re m o sa icked, there inevitab ly ex ists a seam line on the m o sa ick ing bounda ry1T he d ifference of the g ray levels of m o sa ick ing po sition betw een the tw o m o sa icked im ages is so b ig tha t there ex ists a seam line visua lly1How ever, the sm a ll d ifference is avo id less du ring the p ractica l im ag ing1A cco rd ing to the seam line cau sed by m o sa ick ing, the focu s of p ap er lies in the elim ina tion of g ray seam line in m o sa icked im age1F irstly, the ana lysis of the advan tages and d isadvan tages of ex isting m ethod s of seam line elim ina tion is p erfo rm ed1T hen the im p roved m ethod fo r "overlapp ing im age sm oo th ing w ith w eigh t" is p resen ted and tested after the fo rm ing rea son of the seam line is ana lyzed1T h rough the exp erim en t, it ind i2 ca tes tha t the m ethod p ropo sed above is effective, sim p le, ea sy to rea lize1
关键词: 图像镶嵌; 拼接缝消除; 图像拼接; 图像处理 中图分类号: T P75111 文献标识码: B 文章编号: 1004 373X (2005) 13 116 02
A M ethod of Seam l ine El im ina t ion
SH I J inx ia1,W AN G Zheng2
利用小波变换的多分辨率特性, 很好地解决了拼接图像的 接缝问题。其原理为: 由于小波变换具有带通滤波器的性 质, 在不同尺度下的小波变换分量, 实际上占有一定的频 宽, 尺度 j 越大, 该分量的频率越高, 因此每一个小波分 量所具有的频宽不大, 把要拼接的两幅图像先按小波分解 的方法将他们分解成不同频率的小波分量, 只要分解得足 够细, 小波分量的频宽就能足够小。然后在不同尺度下, 选 取不同的拼接宽度, 把 2 个图像按不同尺度下的小波分量 先拼接下来, 然后再用恢复程序, 恢复到整个图像。这样 得到的图像可以很好地兼顾清晰度和光滑度 2 个方面的 要求。但是, 小波变换也存在缺点, 如小波变换的算法比 较复杂, 需要在小波变换域内先进行拼接处理, 在计算过 程中涉及到大量的浮点运算和边界处理问题, 对实际生产 中的大容量图像进行处理时计算机内存开销很大, 且处理 时间较长, 拼接速度慢。
213 利用加权平滑的方法消除拼接缝 在实际中, 使用较多的方法还有对重叠区域进行加权
平滑的方法。这种方法的思路是: 图像重叠区域中象素点 的灰度值 P ixel 由两幅图像中对应点的灰度值 L P ixel 和 R P ixel 加权平均得到, 即:
P ixel = k × L P ixel + (1 - k) × R P ixel
收稿日期: 2005 03 31
分辨率下降, 使图像细节分辨不出, 产生图像模糊。
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《现代电子技术》2005 年第 13 期总第 204 期
212 利用小波变换的方法消除拼接缝 小波变换方法也是目前比较常用的一种方法, 他充分
Ke yw o rds: im age m o sa ick ing; seam line elim ina tion; im age stitch ing; im age p rocessing
1 引 言
图像镶嵌技术 (m o saic) 是图像融合技术的一种, 一 般指的是同种类型图像的融合。他把多幅具有重叠信息部 分的图像衔接在一起, 得到一幅完整的、范围更大的图像, 并且去除其中的冗余信息。 图像镶嵌技术的应用非常广 泛。例如, 虚拟现实中的全景图显示及遥感图像的处理等 领域, 都有广泛的应用。
终端与显示技术
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的操作项, 字体为黑色, 底色为白色。每按一下光标移动 键, FLA G 变量加 1, 与该变量对应的菜单选项则 “反白 显示”, 即该项字体为白色, 底色为黑色。具体实现方法是 将该显示项内容的所有字模数据按字节取反后再进行常 规显示。此时, 如果按下“YES”键则可进入该项对应的 下一级菜单或执行相应的子程序, 如果按下“NO ”键即可 退回至上一级菜单。在每一级菜单中, 都可通过光标移动 键达到改变选择项的目的。
电子技术应用
权平滑处理。这样比直接加权平滑多一个步骤, 使得拼接 缝的消除效果更好。
寻找最佳拼接线时, 采用一个滑动窗口在图像重叠区 上逐行选择灰度值差异最小的象元作为最佳拼接点。 但 是, 如果按照这种拼接点选择法, 会出现一个新问题, 就 是往往会出现上下行拼接点位置相差较远的现象, 这样拼 接后有时因上下行之间灰度差异较大而造成新的接缝。为 避免这类现象发生, 不仅要考虑相邻拼接点的灰度值差 异, 而且还要考虑相邻拼接点的位置不能太远。这样就引 进了一个阈值 T , 把选择最佳拼接点的范围限制在这个阈 值内。除第一行按灰度值差异最小的原则处理外, 其他各 行的拼接点从一个选定区域中选取: 即与上一行所选拼接 点同列的点及以该点为中心左右宽度为 T 的区域中的点。 在这个区域中选取一个最佳拼接点。选出每行的拼接点后 连接成一条拼接线, 可想而知, 这条拼接线可能是条折线。 这样, 由于各行都是选择规定邻域内灰度差异最小的点作 为拼接点, 接缝现象就会得到很大的改观。同时, T 的值 又不能选取得太大, 应在 1～ 5 之间选取为佳。
(11A cadem y of Equ ipm en t Comm and & T echno logy, B eijing, 101416, Ch ina; 21Cen ter of X i′an Satellite T elem easu re & T elecon tro l, X i′an, 710043, Ch ina)
图 3 键盘示意图
的显示实际上是对点阵式液晶屏上点的操作。下面这段程 序的功能是在已知的两点间画线。将测试过程中的各个参 数值 的曲线图形和函数。用户可根据该函数获得曲线上任意 一点的数据, 方便进一步的分析和处理。
图 3 用本文中的方法拼接后
说明: 用本文的方法进行拼接缝消除, 效果较好, 并 且简单易行、 运算量小、 拼接速度较快。
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找出最佳拼接缝后, 按前面所述的加权平滑对重叠区 域再进行过渡, 得到的图像质量有很大改观。
3 试验结果与分析
把上述方法用于实际中, 所得实验结果如图 3 所示。 从图 2 中可以看出, 直接进行加权平滑后的图像拼接缝还 很明显, 而用本文中叙述的先找出最佳拼接线, 再进行加 权平滑后的拼接图像, 拼接缝已经基本消除。