全景图像拼接

《全景图像拼接》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、实验目的：图像拼接的目的是将有衔接重叠的图像拼成一张高分辨率全景图像，它是计算机视觉、图像处理和计算机图形学等多学科的综合应用技术。图像拼接技术是指将对同一场景、不同角度之间存在相互重叠的图像序列进行图像配准，然后再把图像融合成一张包含各图像信息的高清图像的技术。本实验是根据输入的只有旋转的一系列图像序列，经过匹配，融合后生成一张360度的全景图像。实验步骤：下图是实验的流程图，实验大体上分为以下几个步骤：输入图像序列输出图像图像融合投影到圆柱表面根据两两匹配求出焦距fRANSAC特征匹配Sift描述特征点检测

2、①特征点提取和sift描述：角点检测，即通过查看一个小窗口，即可简单的识别角点在角点上，向任何一个方向移动窗口，都会产生灰度的较大变化，，通过R的值的大小来判断是否为角点。H=，，为矩阵的两个特征值。实验中的SIFT描述子是对每个角点周围进行4个区域进行描述，分别是上下左右四个区域，每个方块大小为5*5，然后对每个方块的每个点求其梯度方向。SIFT方向共有8个方向，将每个点的梯度方向做统计，最后归为8个方向中的一个，得到分别得到sift（k,0），sift（k，1）···sift(k,8)，k为方块序列，0-8

3、为方向，共有四个方块，所以生成32维的向量，然后按幅值大小对这32维向量进行排序，并找出最大的作为主方向。图为角点检测和sift描述后的图②．如果直接根据描述子32维向量进行匹配的话，因为噪声的影响，角点检测的不准确，会导致找出一些错误的匹配对，如何去掉这些错误的匹配呢？RANSAC算法是基于特征的图像配准算法中的典型算法，其优点是：可靠、稳定、精度高，对图像噪声和特征点提取不准确，有强健的承受能力，鲁棒性强，并且具有较好的剔出误匹配点的能力，经常被使用在图像特征匹配中。RANSAC的基础是大多数的点是正确的，

4、然后在这些正确的点的基础上找出模型，算出其他点和这模型的误差，以此来判断此点是不是正确点。实验具体做法：因为实验图像只有水平偏移，所以不需要考虑其他方向，在参考图像中的角点中随机选取一点，然后找到待匹配图像中和它SIFT描述子相近的一点，找到这两点后，求出两点的水平坐标之差。然后依此坐标之差为模型，将其他角点根据此模型找到待匹配图像中的相应点，然后算出角点和此点的SSD值，如果距离小于某个阈值内满足的点数很多，那么这个模型就是对的。然后就以此模型找出匹配对，并在图像中标出匹配点。上图为RANSAC匹配后的结果③

5、.因为后面得投影到圆柱平面上，所以得先求出焦距。实验的基础是在旋转的过程中，焦距不变。根据实验中的18副图像序列两两匹配Pi+1θOi+1Oi+1光心上图为图像I经过角度θ旋转后得到的图像I+1，在图像I中的中心点经过旋转后在图像I+1为点Pi+1，三角形光心OPi+1Oi+1为直角三角形，光心到Oi+1的距离即为焦距f，所以又因为摄像机旋转一周，所以得到：，此方程可以用牛顿迭代法进行逼近求其解，本实验中采用的是近似，，即。的值可以通过图像两两匹配求的。具体为：先选取第一幅图像为参考图像，然后用第二幅图像和其匹

6、配，知道了第一幅的图像中心映射到第二幅图像中的具体点，然后求其和第二幅图像中心点的水平坐标差，此差即为值，同理依次求出第二幅和第三幅，第三幅和第四幅····直到第17和第18。然后将这些距离值相加，得到总的偏移量，然后即得到焦距值f。④将坐标投影到圆柱平面上，由上面的求焦距图中，可以得知，当角度旋转后，同一物体在一幅图像和另一幅图像中离光心点的距离会不一样，因此在不同图像中对应的尺度就会不一样。因此，如果不进行坐标投影的话，两幅图中的同一物体即使匹配点找到了，但由于两幅图中物体尺度不一样，拼出来的图也会产生缝隙

7、或者扭曲变形，所以全景拼接之前得先进行投影变换。XYZ(X,Y,Z)(sinq,h,cosq)θfxX，Y，Z为投影前的坐标，为中心偏移量，为图像上的点投影到圆柱平面后，在ZOX平面内投影线和Z轴夹角，s为圆柱半径。上图为投影后的一个园平面上，x为X相对于参考点O的偏移量，即为投影到圆柱后投影线和Z轴夹角，f为圆柱半径，此处也为焦距。所以有，即x=f*θ，实验中采用的投影公式为：W，H分别为图像的宽度和高度，f为相机的焦距，x，y为图像的原来坐标，u，v为投影后的坐标。由上面的两个式子可以看出，当x坐标相同时，

8、u坐标也相同，所以竖直直线投影后仍然是竖直直线，但是y坐标相同，由于x坐标不同，所以得到的v坐标不会相同，也就是水平直线投影后得到的不是水平直线而是一段弧线。所以最后得到的投影图像为上下为弧线段，两边为直线段。投影前的图像投影后的图像⑤得到柱面投影后，产生新的坐标（u，v），然后再操作步骤一和二，得到角点和描述子，找出匹配点。⑥图像融合：图像融合就是将配准后的图像根据对应关系合并为一幅