全景圖像拼接與漫游 林曉澤

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1、全景圖像的拼接與漫游By林曉澤2010-12-06主要內(nèi)容研究背景與意義全景圖像拼接全景圖像漫游（虎溪虛擬校園系統(tǒng)）總結(jié)研究背景與意義項(xiàng)目依托：科技攻關(guān)項(xiàng)目“全景圖像制作與基于嵌入式的漫游關(guān)鍵技術(shù)”；虎溪校區(qū)虛擬校園系統(tǒng)；國(guó)家大學(xué)生創(chuàng)新基金。意義建筑、規(guī)劃、園林景觀等各類大型場(chǎng)景的動(dòng)態(tài)交互式立體展現(xiàn)；（上海世博會(huì)）相比三維建模，制作流程快，更真實(shí)，速度更快；現(xiàn)有的全景拼接軟件：版權(quán)，部分需要手工設(shè)置。全景圖像拼接全景圖像拼接的定義：全景圖像拼接是一種將一組相互間有重疊部分的圖像序列進(jìn)行空間匹配對(duì)準(zhǔn)，經(jīng)

2、重采樣合成后形成一幅包含各圖像序列信息的360°水平視角的、完整的、清晰的新圖像的技術(shù)。領(lǐng)域人物RichardSzeliskiMicrosoftResearchDavidG.LoweUBCRichardSzeliski.ImageAlignmentandStitching:ATutorial.M.Brown,D.G.Lowe.RecognisingPanoramas.M.Brown,D.G.Lowe.AutomaticPanoramicImageStitchingusingInvariantFeatu

3、res.全景圖像拼接--主要步驟圖像拍攝圖像預(yù)處理圖像配準(zhǔn)圖像融合輸出全景圖步驟1：圖像拍攝Whatisfisheye?短焦距，球面鏡頭，水平垂直視域1800Whyisfisheye?圖像數(shù)量拼接復(fù)雜度和運(yùn)算時(shí)間步驟2：圖像預(yù)處理魚(yú)眼圖像的校正步驟3：圖像配準(zhǔn)圖像配準(zhǔn)的本質(zhì)是尋找一種圖像對(duì)之間的變換關(guān)系，在這種變換關(guān)系下，兩幅圖像之間可以建立像素點(diǎn)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。我們使用特征匹配點(diǎn)建立這種變換關(guān)系。特征點(diǎn)的查找特征點(diǎn)的粗匹配匹配點(diǎn)的優(yōu)化幾何變換模型映射到同一基準(zhǔn)面特征點(diǎn)的查找特征點(diǎn)的粗匹配匹配點(diǎn)的優(yōu)化

4、變換關(guān)系的求解同一基準(zhǔn)面的映射二維圖像之間的位置變換關(guān)系可以通過(guò)一個(gè)3*3的8參數(shù)矩陣來(lái)表示。兩幅圖像的像素坐標(biāo)關(guān)系來(lái)表示。圖像配準(zhǔn)-變換關(guān)系圖像配準(zhǔn)-變換關(guān)系使用仿射變換作為幾何變換模型。仿射變換的定義：經(jīng)過(guò)變換后第一幅圖像上的直線映射到第二幅圖像后仍為直線，并且保持平衡關(guān)系，這樣的變換稱為仿射變換。如圖：仿射變換6參數(shù)RANSACRANSAC(Randomsampleconsensus)：它是根據(jù)一組包含異常數(shù)據(jù)的樣本數(shù)據(jù)集，計(jì)算出數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)模型參數(shù)，得到有效樣本數(shù)據(jù)的算法。Step1:將所有匹配

5、點(diǎn)代入公式，采用最小二乘法解出H，進(jìn)入Step2；Step2:設(shè)定一個(gè)閾值T，將滿足d(Pi,HPj)

6、換6參數(shù)2參數(shù)步驟4：圖像融合-線性融合重疊區(qū)域范圍內(nèi)，從左到右，左圖像的像素對(duì)融合圖像的亮度貢獻(xiàn)率從100%線性減少到0%，右圖像像素對(duì)融合圖像的亮度貢獻(xiàn)率從0%線性增加到100%。陰影部分為重疊區(qū)域100%100%0%0%左圖右圖線性融合重影現(xiàn)象線性融合方法簡(jiǎn)單，但存在問(wèn)題。使用多段融合方法解決辦法多段融合多段融合算法是一種多尺度、多分辨率的圖像融合方法。在不同尺度和空間分辨率上進(jìn)行融合。步驟1：建立圖像的高斯金字塔步驟2：由高斯金字塔建立圖像的拉普拉斯金字塔步驟3：對(duì)拉普拉斯金字塔的每層進(jìn)行融合

7、步驟4：組合融合后的拉普拉斯金字塔多段融合高斯金字塔1.第1層放大一倍得到圖像A2.第0層減去圖像A，得到拉普拉斯金字塔第0層。0123多段融合拉普拉斯金字塔亮度取平均取亮度大的點(diǎn)，保持輪廓0123多段融合線性融合多段融合消除重影現(xiàn)象全景圖像漫游虎溪虛擬校園系統(tǒng)（前臺(tái)Flash+后臺(tái)JSP）全景瀏覽建筑物（單位，辦事指南）導(dǎo)航（路線導(dǎo)航，新生導(dǎo)航）測(cè)距鷹眼總結(jié)SIFT特征點(diǎn)查找速度慢，消耗內(nèi)存多。圖像變換模型的整體優(yōu)化，目前效果還不是非常明顯，有待改進(jìn)。全景漫游的擴(kuò)展：視頻，自動(dòng)漫游等。