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全向视觉特征匹配问题研究

作　者: 续园园
导　师: 李晓明
学　校: 山西大学
专　业: 模式识别与智能系统
关键词: 全向图像混合视觉虚拟相机平面特征匹配全景合成谱方法
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 6次
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内容摘要

全向视觉以其拥有较大视场的优越性,近年来得到了越来越广泛的应用,如机器人导航、视频监控、基于真实场景图像的虚拟漫游、基于图像的测量与三维重建等。而由全向相机和传统透视相机构成的混合视觉系统,由于兼备全向图像视场范围广和透视图像分辨率高的特点,也得到了广泛的应用。然而,由于全向相机成像模型复杂、图像畸变严重,这为图像之间的特征对应问题带来了很大的困难。本文围绕全向视觉和混合视觉的特征匹配问题进行了研究,其主要工作包括如下几点：1.以鱼眼图像特征匹配为例,给出了一种基于虚拟相机平面的大变形下的全向图像特征匹配方法。将鱼眼图像局部特征投影到虚拟相机平面,消除了鱼眼图像非线性变形的影响,使得传统的透视图像匹配方法,可以直接应用到全向图像的匹配问题中。该方法也可以应用于反射折射图像特征匹配问题中。2.在特征匹配的基础上,开发了鱼眼图像360°全景图像自动拼接原型系统。为了增加特征点的数量,提高模型估计精度,本系统还引入了引导性匹配,较好地解决了模型估计的问题。实验结果表明,该系统性能稳定,具有较好的通用性。3.给出了一种透视图像在全向图像中的定位方法。为了剔除透视图像与鱼眼图像由于模态不同而导致的大量错误匹配,本方法引入了基于矩阵谱的聚类方法。在剔除了错误匹配之后,根据正确率高的匹配对,近似估计了透视图像与全向图像之间的变换关系,并实现了前者在后者中的定位。最后我们在此基础上结合虚拟相机平面的概念,给出了一种通用的混合视觉匹配策略。

全文目录

中文摘要  8-9
ABSTRACT  9-11
第一章绪论  11-22
  1.1 研究背景及选题意义  11-12
  1.2 国内外研究现状  12-14
  1.3 预备知识  14-21
    1.3.1 射影几何中的参考坐标系  14-15
    1.3.2 射影变换  15-16
    1.3.3 摄像机成像模型及标定  16-19
    1.3.4 对极几何  19-21
  1.4 本文主要内容及结构安排  21-22
第二章大变形全向图像之间的特征匹配  22-38
  2.1 引言  22
  2.2 相关知识  22-26
    2.2.1 一种通用的摄像机模型  22-25
    2.2.2 虚拟相机平面的概念  25-26
  2.3 基于虚拟相机平面的特征匹配  26-31
    2.3.1 特征检测  26-28
    2.3.2 鱼眼图像的虚拟相机平面  28-29
    2.3.3 特征匹配  29-31
  2.4 特征匹配在全景拼接中的应用  31-36
    2.4.1 运动模型的估计  32-33
    2.4.2 全景拼接  33-34
    2.4.3 实验结果  34-36
  2.5 结论  36-38
第三章全向图像与透视图像的特征匹配  38-50
  3.1 引言  38
  3.2 谱方法简介  38-40
  3.3 谱方法改进  40-43
    3.3.1 说明  40-41
    3.3.2 透视图像与鱼眼图像的初步匹配  41
    3.3.3 估计尺度因子  41-43
    3.3.4 改进的邻接关系矩阵  43
  3.4 基于谱聚类的特征匹配方法  43-48
    3.4.1 透视图像在鱼眼图像中的定位  44
    3.4.2 实拍图的定位实验  44-47
    3.4.3 鱼眼图像与透视图像的匹配算法  47-48
  3.5 结论  48-50
第四章全文总结  50-52
参考文献  52-57
攻读学位期间取得的研究成果  57-58
致谢  58-59
个人简况及联系方式  59-63

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