多视图广角视图的全景图的构建

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1、上海交通大学硕士学位论文多视图广角视图的全景图的构建姓名：赵品申请学位级别：硕士专业：模式识别与智能系统指导教师：周越20090118上海交通大学硕士学位论文 i 多视图广角视图的全景图的构建多视图广角视图的全景图的构建 摘摘 要要 图像矫正，图像拼接及全景图的构建是计算机图像处理中很基本也是很重要的应用，同时也是近年来图像技术研究的热点。图像拼接及全景图的构建对于有效的扩大图像视野，及获取有效信息有着很重要的意义。在摄像机的图像处理技术，汽车电子及手机等移动通信设备领域有着广泛的应用。 目前，广角图像矫正运用的较多的是图像针孔模型。针孔模型虽然对无投影的广角镜头有着较好的矫正效果，但是随着鱼

2、眼镜头的广泛应用，由于鱼眼镜头固有的投影原理，针孔模型对于鱼眼镜头的矫正并不理想。针对该问题，本文采用了一种普适的摄像头模型。 而图像拼接技术则是近年来发展较大的图像技术。以往的图像拼接技术由于没有自动的匹配方法，往往需要人工交互，大大降低了算法效率。而近年来由于图像配准等技术的发展， 图像匹配方法也得以发展从而使得图像的自动拼接及构建全景图成为可能。本文对图像拼接采用了区域显著性检测的匹配方法，并在此基础上进行图像投影及拼接。主要的工作内容包括： 图像的配准算法，作为图像拼接算法的重要预处理，图像配准的点对应的数 量及精确行直接影响了拼接的结果。 因此， 本文在图像配准方面做了大量的工作，

3、主要包括区域显著性检测，以此提高算法的速度及匹配点的重要性。sift 算法配 准，以此获得有价值的特征相关点匹配。误匹配的去除，以此减少误匹配的数量 以提高算法的精度。从而，算法以较快的速度获得了图像间较为准确的对应点。 为接下来的拼接算法做了良好的准备。 图像的拼接算法，在获得准确的匹配点之后，根据对应特征点的相关关系。利用最小二乘法获得最有投影单映映射。 再利用单映映射对图像进行投影将两图像投影至相同坐标系下。最后，利用插值法构造初步拼接图像。 图像融合算法，对初步拼接结果运用加权平均法：使用加权函数来加权平均到每个重叠帧的对应像素上。将平滑过渡区域放在重叠图像中央。权为像素点距边界的距离

4、。该函数在图像边缘处为最低，而在中心处贡献最多。 关键字：关键字： 图像广角矫正，图像配准，图像拼接，图像融合 上海交通大学硕士学位论文 iii Abstract Image correction, image mosaic and panorama image building are very important and basic applications, as well as hotspot of image processing technology research in recent years. Image mosaic and panorama Construction h

5、ave important significance for the expansion of the effective image field of vision, and access to effective information. Besides, they are widely used in image processing, automotive electronics and mobile communications equipment. At present, the wide-angle image correction is the use of more imag

6、es pinhole model. THE pinhole camera model accompanied with lens distortion models is a fair approximation for most conventional cameras with narrow-angle or even wide-angle lenses. Unfortunately, it is still not suitable for fish-eye lens cameras. To tackle the problem, this article uses a universa

7、l camera model. The image mosaic technology is one of the rapid developed technologies in recent years. Previous image mosaic technology is not automatically as a result of the lack of automatically matching method. It often requires manual interaction, which will greatly reduce the efficiency of th

8、e algorithm. In recent years, along with the development of image registration, image matching methods can finish an automatic job in image stitching and panorama building. In this paper, we use the salient detection as the base of image projection and mosaic. The main work includes: Image registrat

9、ion algorithms: as an important pre-processing of image mosaic algorithm, the output of image registration process: the number and accuracy of corresponding points directly affects the condition of the final result. Therefore, we put an extra effort on this field, mainly including the salient detect

10、ion in order to enhance the speed of algorithm and the importance of the corresponding points; sift matching algorithm, in order to obtain valuable corresponding points; false matching reduction, in order to enhance the accuracy of the algorithm. After the job, the algorithm can obtain the more accu

11、rate corresponding points in a shorter time. Image mosaic algorithm: after getting the corresponding points, based on their 上海交通大学硕士学位论文 iv matching relationship, we can get the optimal homography matrix by using the least square algorithm. Then, project the images using the homography matrix in ord

12、er to put them in the same coordinate system. Finally, construct the initial mosaic image using the interpolation method. Image blending algorithm: use weighted average method on the initial mosaic image in order to enhance the condition of the mosaic image and obtain the final result. Key word: Wid

13、e-angle image correction, image registration, image mosaic, image fusion 上海交通大学硕士学位论文 iii 上海交通大学上海交通大学 学位论文原创性声明学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。 除文中已经注明引用的内容外， 本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。 对本文的研究做出重要贡献的个人和集体， 均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：赵品赵品 日期：2009 年 2 月 2 日 上海交

14、通大学硕士学位论文 iv 上海交通大学上海交通大学 学位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、 使用学位论文的规定， 同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文被查阅和借阅。 本人授权上海交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于本学位论文属于 保密保密，在 年解密后适用本授权书。 不保密不保密。 （请在以上方框内打“”） 学位论文作者签名：赵品赵品 指导教师签名：周越 日期：2009 年 2 月 2 日 日期：2009 年 2 月

15、2 日 上海交通大学硕士学位论文 1 第一章第一章 绪论绪论 1.1 选题意义 近年来，随着数字化技术的不断发展，计算机处理能力不断提高，各种图形图像处理算法层出不穷，这使得计算机视觉技术变得更加切实可行。图像变形矫正及图像拼接作为计算机视觉中很重要的应用在近年来也得到了足够的重视和大量的研究。 随着摄影技术的发展，广角镜头由于拥有更大的视野更多的图像信息，在生活中得到了广泛的运用。但是广角镜头拍摄的图像都存在着不同程度的畸变。因此图像矫正技术在近年来得到了广泛的应用。 伴随着图像配准方法的发展， 作为计算机视觉的重要应用的图像拼接技术近年来也得到了长足的发展。 而基于图像配准的图像拼接算法及

16、全景图的构建也成为近年来研究的热点。 1.2 广角图像矫正技术概述 1.2.1 广角图像的概念广角图像的概念 就目前数码相机的主流硬件参数来看，一般相机的起始焦距都是 35mm，有些甚至是 38mm。而当相机的起始焦距达到了 28mm 或者是低于 28mm，如 27mm、24mm、23mm 等，则该相机即拥有了广角拍摄能力。需要注意的是，在使用广角拍摄功能的时候，图像出现的畸变也是比较明显的。因此，图像处理前需要对图像的畸变进行矫正。 1.2.2 广角图像畸变矫正的算法概述广角图像畸变矫正的算法概述 一般的广角图像畸变矫正算法由两部分组成：摄像机标定算法和摄像机模型的选择。 第一步，摄像机的标定。以往，针对广角图像的标定都是人工交互完成的。直到近来针对鱼眼镜头等广角镜头的自适应标定得以提出123。第二步，摄上海交通大学硕士学位论文 2 像机模型的选择。传统上一般选择选择针孔模型对广角图像进行估计456。由于针孔镜头对鱼眼镜头的估计效果不佳，因此，一些径向对称失真鱼眼镜头模型应运而生7