大视场视频全景图拼接方法研究

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1、大视场视频全景图拼接方法研究摘要视频图像拼接技术是将视频序列图像转化为一幅包含该序列所有信息的大视场、宽视角的全景图像，解决了因摄像设备限制而存在的拍摄角度小、无法全景观测的问题。视频拼接技术在民用、遥感、海底探测方面都有着广泛的应用前景。如在海洋勘探方面，由于需要实时对全景进行观测并处理，单纯依靠摄像机获取的小镜头视频信息很难直观的表示全景信息；遥感影像中高分辨率图像的获取同样需要拼接建立大面积全景图像；民用方面，医疗中显微影像观察以及虚拟现实等也需要大视角全景图像。目前国内外对视频拼接方法展开了诸多研究，但在快速性和准确性方面仍然不能满足实际应

2、用要求。因此，有必要根据实际应用背景，进一步研究探索更加准确快速的视频拼接方法。为此，本文分别对摄像机以一维和二维方式扫描时，彩色视频图像快速、准确的拼接方法进行了研究，完成的主要工作如下：(1)摄像机一维方式扫描时视频图像拼接方法研究针对目前算法中易存在的误差积累问题展开研究，提出一种当前帧到全景图像的拼接方法。通过直接寻找当前帧与全景图像之间的重叠区域，对此重叠区域内的配准特征点进行运算，直接求取当前帧到全景图像的变换参数，避免了传统算法中的矩阵连乘运算，因此避免了误差快速积累；图像配准时，采用相位相关法指导特征点提取及配准，避免了搜索算法在非

3、重叠区域运算产生的时间浪费，提高了运算效率，满足实时处理需求；并利用估计的平移参数及刚性模型参数进行两次误匹配去除，避免了局部运动对全局运动的影响，提高了算法的准确度，从而实现准确、快速、鲁棒的一维视频拼接。(2)摄像机二维方式扫描时视频图像拼接方法研究通过对二维扫描方式下视频中各帧的相邻特点进行研究，提出了一种时间空间重叠区域相结合的二维拼接算法。由于二维拼接时视频序列中，当前帧不仅与时间轴上相邻的前后帧有重叠区域，并且与序列中其他帧也可能存在重叠，因此我们将与当前帧存在重叠的时间相邻帧和空间相邻帧结合起来考虑，对两部分的配准点一起运算求取当前帧

4、到全景图像的变换参数，无需进行全局优化，算法简单并且不需要进行大量数据存储，克服了目前算法繁琐耗时的缺点，实现了准确、快速、鲁棒的二维拼接。实验结果表明：对摄像机沿任意路径拍摄的视频序列，本文提出的算法都能够准确、快速、鲁棒地进行视频图像拼接，适用于对于大面积场景的实时观测。关键词：全景图：一维拼接；二维拼接；图像配准；误差积累StudyonVideoMosaicConstructionofLargeStaticScenesAbstractAutomaticvideomosaicconstructionistoformalargefieldofvi

5、ewincludingallinformationofavideosequencetosolvethedifficultyoffull．viewvideoobservationcausedbythelimitedviewfieldofacamera．Automaticvideomosaicconstructionhaswideapplicationsincivilli：fe，remotesensing，surveyofseafloorandunderwaterstructures．Forexample．weneedareal．timeobserva

6、tionofthelarge丘eldscenesinoceanfloorsurvey,whichisunabletobecompletedonlybythegeneralunderwatercameras．Videomosaictechniqueisalsoofimportanceinconstructionof11igh．resolutionimagesinremotesensing，medicalmicro．observationandvirtualreality．Althoughpanoramatechnologyhasbeeninvesti

7、gatedextensively,theexistingmosaicmethodsarestilltootime-consumingandinaccuratetomeettherequirementsofpracticalapplications．Therefore，itisnecessarytoinvestigateanddevelopmoreeffectivemosaictechniquestosatisfytherequirementofreal—timevideomosaicconstructioninsomepracticalapplic

8、ations．Focusingontheaboveobjective，Weinvestigatethefastandacc