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基于鱼眼镜头的图像拼接技术研究

作　者: 李翠
导　师: 张宝峰; 朱均超
学　校: 天津理工大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 全景立体球视觉图像配准尺度不变特征图像融合随机采样一致性算法
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

鱼眼镜头具有视场范围大、焦距短等优势,利用鱼眼镜头构建全景立体球视觉系统,能够在单一视觉系统中,通过一次拍摄同时获取360°×360°全球域无盲区信息,实现了全景视觉与立体视觉的优势互补,在安全监控、机器人导航、大尺寸测量、医学临床等领域都有着广泛的应用前景。鱼眼镜头图像在具有视场范围大等优点的同时,还存在畸变较大等不足,在所建立的全景球视觉系统中,会影响全球图像拼接和展现质量,同时会增加系统误差。本文针对鱼眼镜头特点,开展图像拼接技术的研究,在分析鱼眼图像畸变特性的基础上,探索出一种基于不变量特征的鱼眼图像拼接方法,实现了鱼眼图像的无缝拼接。图像拼接的过程包括图像获取、图像预处理、图像配准和图像融合等几个基本步骤。鱼眼镜头能够获取较大范围的视角和完整的球面图像,但采集的鱼眼图像存在严重的畸变,在进行图像的配准之前需要先对其进行畸变矫正,本文构建了一种环形标定模型,根据建立的环形标定模型,采用基于支持向量机S VM (Support Vector Machine)训练的方法来进行鱼眼图像的矫正。鱼眼图像矫正后,提出一种基于SIFT不变量特征的图像拼接方法,SIFT特征点提取方面,在构建高斯金字塔时选择3个图像采样组以提高提取速度和精度,在SIFT特征点匹配方面,采用Kd-Tree算法作为特征点的相似性度量策略来搜索匹配点,极大的提高了关键点的搜索效率,同时采用随机采样一致性算法RANSAC(Random Sample Consensus)去除特征匹配过程中出现的误匹配对和错匹配对对SIFT特征点进行提纯,提高了特征匹配的准确性。图像配准完成后,为了使拼接后的图像具有视觉一致性而没有明显的接缝,利用加权法法对配准后的图像进行了融合处理,实现基于不变量特征的鱼眼图像重叠区域的平滑过渡,实验结果表明该算法能够很好地实现鱼眼图像的拼接,取得了良好的效果。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章绪论  9-15
  1.1 课题研究背景及意义  9-11
  1.2 鱼眼镜头概述  11-12
  1.3 国内外研究概况  12-14
  1.4 课题来源及主要研究内容  14-15
第二章鱼眼图像拼接相关理论  15-26
  2.1 图像拼接概述  15-16
  2.2 鱼眼图像的矫正  16-20
    2.2.1 基于经度坐标矫正鱼眼图像  16-18
    2.2.2 等距投影矫正鱼眼图像  18-19
    2.2.3 球面透视投影矫正鱼眼图像  19-20
  2.3 图像的配准技术  20-24
    2.3.1 模板匹配法  21-22
    2.3.2 基于灰度相关的匹配法  22-23
    2.3.3 基于相位相关的匹配法  23
    2.3.4 基于特征的匹配法  23-24
  2.4 图像融合  24-25
  2.5 本章小结  25-26
第三章基于不变量特征的鱼眼图像配准算法  26-50
  3.1 引言  26
  3.2 鱼眼图像畸变矫正  26-29
  3.3 基于SIFT特征的图像配准算法  29-39
    3.3.1 SIFT特征提取  31-37
    3.3.2 SIFT特征点匹配  37-38
    3.3.3 SIFT特征点提纯  38-39
  3.4 OpenCV实现及实验结果分析  39-49
    3.4.1 OpenCV简介  39
    3.4.2 实验结果分析  39-49
  3.5 本章小结  49-50
第四章图像融合技术研究  50-58
  4.1 引言  50
  4.2 图像融合算法  50-52
    4.2.1 直接平均法  51
    4.2.2 加权平均法  51-52
    4.2.3 多分辨率融合法  52
  4.3 实验结果与分析  52-57
  4.4 本章小结  57-58
第五章总结与展望  58-59
  5.1 总结  58
  5.2 展望  58-59
参考文献  59-62
发表论文和科研情况说明  62-63
致谢  63

基于鱼眼镜头的图像拼接技术研究

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