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基于多个广角相机的图像拼接技术

作　者: 徐涛
导　师: 岑兆丰；李晓彤
学　校: 浙江大学
专　业: 光学工程
关键词: 广角相机视场分割畸变校正直接拼接相关系数
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 263次
引　用: 1次
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内容摘要

超宽视场(全景视场)图像在现实生活中有着广泛的应用。利用鱼眼镜头也可以得到宽视场的图像,但图像边缘会有明显的分辨率不够及畸变问题。而由于普通光学系统其视场角范围有限制,不可能一次性拍摄出超宽视场的图像,所以产生了图像拼接技术。目前国内外比较常见的图像拼接方法均是利用普通相机拍摄得到的图像进行拼接,这些方法的核心在于使用一定的算法搜寻相邻两幅图像中相同的内容,从而确定它们间的相对位置。算法决定了图像拼接效果的优劣。而且,由于单个相机视场有限,必须通过扫描的方式来获得多幅图像,无法保证超宽视场中所有场景图像的同步性,这对建立超宽视场图像是不利的。本文提出一种利用多个广角相机安排在正六面体每个面上进行超宽视场分割,并进行同步图像的获取,依据各个相机分割的视场的大小来确定图像拼接范围,从而进行直接拼接的方法。为实现直接拼接的方法,本文先对130°广角相机取得的畸变图像进行畸变校正。针对畸变的几何光学成因,文中运用像高的一元多项式拟合出畸变系数,并采用双线性灰度插值法将畸变图像校正为无畸变图。根据物距、系统尺寸和镜头视场角等因素建立数学模型,分析了不同物距和不同系统尺寸对分割视场的影响,确定了单个相机划分视场的大小并据此确定了图像拼接范围。实验中,本文针对若干组实验条件及系统结构,相应地改变了图像拼接范围进行直接拼接。同时,文中也提出了针对图像特点的基于列像素求相关系数的拼接算法,此算法是现有算法有效的补充和改进。最后,本文分析了产生图像拼接误差产生的原因,分别从畸变校正、测量和系统结构几个方面进行了详细阐述,并对系统的适用性给出了相关结论,提出了改进意见。

全文目录

致谢  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-8
第一章绪论  8-14
  1.1 概述  8
  1.2 图像拼接技术的研究现状  8-11
  1.3 本文研究的主要内容  11-14
第二章多广角相机组成的同步图像拍摄系统  14-20
  2.1 系统设计的思想来源  14-16
  2.2 系统的构成  16-19
  2.3 系统的性能要求  19
  2.4 本章小结  19-20
第三章图像的畸变校正  20-40
  3.1 几何光学的理论基础  20-28
  3.2 畸变校正  28-32
  3.3 本文采用的校正方法  32-39
  3.4 本章小结  39-40
第四章图像裁剪与图像拼接算法  40-54
  4.1 图像裁剪的理论基础  40-41
  4.2 图像裁剪和拼接的方法  41-47
  4.3 图像拼接算法的补充  47-52
  4.4 本章小结  52-54
第五章实验结果及误差分析  54-66
  5.1 畸变校正的结果  54-56
  5.2 图像裁剪和拼接结果  56-61
  5.3 误差原因分析  61-64
  5.4 本章小结  64-66
第六章总结和展望  66-68
参考文献  68-71
作者简历  71

基于多个广角相机的图像拼接技术

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