基于图像绘制的球面全景图生成及自动拼接技术研究

提出了一种基于球面投影模型的全景图像自动拼接算法,对手持相机获得的系列照片,构建了球面全景图像.使用等距离匹配算法计算相机的焦距,以相机焦距作为球体半径,将照片图像投影至球面上.两张相邻照片拼接时,以照片的投影图像最大宽度处一个像素对应的角度(弧度)为步长,从两图像中心处开始,取一定宽度的图像块进行匹配,找到两相邻照片最佳的拼接(经度)线,实现相邻两照片的自动拼接.将系列图像的拼接结果整合,得到360°视角的全景图像;然后进行上下层全景图像的拼接,生成全视角球面全景图,效果较好.     

基于特征提取的虚拟现实中全景图像生成算法研究

当前全景图像生成算法通常依据计算机图形实现,建模时间较长,且生成的全景图像效果不佳,无法满足人们的需求。为此,提出一种新的基于特征提取的虚拟现实中全景图像生成算法,对图像中各像素点的Hessian矩阵行列式进行计算,获取SURF特征点值,通过特征点之间的欧氏距离对图像间的相似性进行衡量,实现特征匹配。通过正投影把所有待合成图像投影至圆柱面上,相邻图像将重合部分融合,获取投影图像后,通过特征匹配实现无缝拼接,将正投影过程生成的立体图像从某一位置剖开,并投影至某一平面上,获取视觉一致的全景图像。实验结果表明,采用所提算法生成的全景图像重叠区域之间几乎没有缝隙,亮度差异不大,可消除“鬼影”现象,且占用内存与消耗时间少。     

基于特征提取的虚拟现实中全景图像生成算法

当前全景图像生成算法通常依据计算机图形实现,建模时间较长;且生成的全景图像效果不佳,无法满足人们的需求。为此,提出一种新的基于特征提取的虚拟现实中全景图像生成算法,对图像中各像素点的Hessian矩阵行列式进行计算,获取SURF特征点值;通过特征点之间的欧氏距离对图像间的相似性进行衡量,实现特征匹配。通过正投影把所有待合成图像投影至圆柱面上,相邻图像将重合部分融合,获取投影图像后,通过特征匹配实现无缝拼接,将正投影过程生成的立体图像从某一位置剖开;并投影至某一平面上,获取视觉一致的全景图像。实验结果表明,采用所提算法生成的全景图像重叠区域之间几乎没有缝隙,亮度差异不大,可消除"鬼影"现象,且占用内存与消耗时间少。     

基于单应性矩阵追踪的自动焦距标定算法

为了减少旋转式全景拼接系统中由于焦距不准确导致的图像畸变问题,该文在传统焦距标定算法的基础上,提出了一种有针对性的焦距标定算法.该算法对依照不同焦距进行柱面投影时相邻图像间的单应性矩阵参数进行追踪,通过二次函数拟合确定最佳焦距,实现了焦距的精标定,保证了360°全景拼接时不出现较大畸变.经该算法处理后的全景图像畸变明显...     

基于柱面反投影算法的三维物体表面纹理重建

从图像中提取纹理用作纹理映射是三维重建的常用方法之一,然而通过相机获取的照片纹理经常存在失真变形,不能直接用于纹理映射,故需要研究失真纹理的校正.针对圆柱面物体提出一种柱面反投影算法,将物体在圆柱面上的影像纹理投影到二维视平面上显示,并用线性插值算法对缺损的像素值进行插值校正,然后利用SIFT(Scale Invariant Feature Transform)尺度不变特征点匹配算法对校正后的纹理图像进行特征点提取与匹配,最后采用加权平滑算法实现图像的拼接,从而得到宽视角的纹理图像.实验表明,利用上述方法能够有效地生成三维重建所需的纹理.     

全景图像拼接算法

提出了一种新的柱面图像拼接算法,即利用相邻2幅图像中的2组特征点,确定2幅图像的位置关系.该算法可自动对照相机水平环拍的1组图像进行无缝拼接,得到1幅360°的柱面全景图像.实验结果验证了算法的有效性.     

基于全局和局部特征的图像拼接方法

针对传统序列图像拼接算法中的误差累积问题,提出一种基于全局和局部特征的图像拼接方法. 同时拍摄大视场角、低分辨率全局图像和小视场角、高分辨率局部图像,利用深度学习替代传统算法提取两者匹配点,进而根据两者面积比等比例扩大全局图像的匹配点坐标,将局部图像无缩放地投影至全局图像所在平面,最后融合投影后局部图像的重叠区域,拼接形成一幅大视场角、高分辨率全景图像. 实验结果表明,该方法中深度学习快速且精准地实现了特征匹配,同时局部图像间相互独立,有效地解决了拼接顺序限制和拼接误差累积.      

虚拟校园全景漫游系统的实现

基于图像绘制（IBR）技术来建立具有真实感的虚拟环境是近年虚拟现实技术研究的热点,其中基于子图像的全景图像拼接技术研究、全景图像的网上浏览和漫游是生成全景漫游系统的关键因素.本文以普通数码照相机拍摄的序列图像为基础,通过柱形全景拼合算法保证全景图的自然、逼真,并给出了全景图浏览器端的实现,该方法成功用于石河子大学虚拟校园的构建.     

基于SIFT变换的彩色全景图拼接算法研究

为了解决传统的彩色全景图拼接算法在特征点匹配过程中匹配时间较长且匹配失误率过高的问题,优化整体的彩色全景图拼接算法,提出了基于SIFT变换的彩色全景图拼接算法.构建SIFT算法的基本流程,通过创建空间尺度确定极值点的空间位置和梯度方向,以便进行SIFT特征点匹配.研究基于SIFT变换算法的全景图像拼接技术,设计全景图像拼接技术的基本流程,在获取全景图像之后进行预处理,利用SIFT变换算法进行图像配准和图像融合.经实验验证,通过匹配失误次数、匹配度以及匹配时间的数据对比所提算法与基于ORB算法的全景图像拼接技术的优劣,确定基于SIFT变换的彩色全景图拼接算法更具备优越性.     

基于SIFT和小波变换的图像拼接算法

提出了一种基于尺度不变特征变换(SIFT)和小波变换的图像拼接算法,以提高室外复杂场景的图像拼接质量.利用SIFT算法提取基准图像(待匹配图像)和后续图像(与基准图像进行匹配的图像)的特征点,确定特征点的位置、尺度与方向;利用128维向量对特征点进行描述;利用最近邻法完成两幅图像特征点的匹配,确定重合区域;利用基于小波变换的多分辨率方法完成对图像的拼接.实验结果表明,该方法对亮度差异较大的图像拼接效果良好,适宜于室外复杂环境的图像拼接.     

基于SURF-球面模型的岩心图像拼接

提出一种基于SURF-球面模型的岩心图像拼接算法。通过特征点匹配,建立球面模型,将待拼接岩心图像投影到同一球面,合并成完整的岩心图像;根据拍摄模式及岩心图像本身的特点,在特征点匹配过程中,使用SURF算法并指定图像特征检测区域,快速提取和匹配特征点;最后进行多分辨率融合,消除拼接缝,完成岩心图像的无缝拼接。实验表明本文的方法在岩心图像拼接中能达到较好的拼接效果。     

基于虚拟平面的广角镜头全景拼接

基于多图像级联拼接的全景成像技术常常使用广角镜头采集源图像。针对非线性的柱面模型、球面模型拼接鲁棒性较差,以及传统平面拼接模型占用存储空间过大的问题,提出一种基于虚拟平面的广角镜头拼接算法。通过将最后显示面进行网格化,并通过虚拟平面间、显示面、原图与虚拟平面间映射关系,找到网格点与原图的对应关系;再对显示面非格点区域进行位置索引插值,完成显示面填充。还通过基于虚拟平面的移动直接线性变换进行拼接优化;并使用级联拼接实现全景。实验证明与移动直接线性变换方法相比,细节效果相当且有速度提升,比柱、球面拼接方法拼接更为鲁棒。     

图像拼接的预处理算法研究

在基于图像的虚拟现实中，为了加快相邻图像的拼接速度，提出了对图像进行灰度化，然后将灰度图投影，进行粗略匹配的预处理算法。实例表明，该算法可以有效地实现图像预定位，缩小图像拼接时的搜索范围，提高拼接速度。     

编码孔径相机获取优化全景图的新方法

提出一种利用编码孔径相机拍摄照片并进行全景图拼接的方法. 首次将深度相机和全景摄影结合起来,利用编码孔径相机获得的场景深度信息,可得到只含感兴趣部分的全景图以及细节清晰的全聚焦全景图. 与传统直接将源照片按照几何分布拼接在一起的全景图拼接方法相比,本文方法能够有效去除场景中近景物体在全景拼接中的错误,避免中距离物体破坏远景场景的完整性,同时获得全景图的模糊部分进行优化. 在这个框架下,运用本文方法对各种全景图拼接进行了大量实验,展示了拼接的过程以及拼接结果,结果表明本文提出的计算框架能够有效达到优化全景图的目的.      

滤光片阵列多光谱图像拼接与灰度调整算法

针对滤光片阵列多光谱图像拼接后单波段图像中地物灰度不一致问题,提出各波段重叠区域灰度均值比的均值统调算法。首先,根据各条带有效区域构建多光谱图像模板,利用平台姿态信息对多光谱图像及图像模板进行投影变换,再利用SURF(Speeded Up Robust Features)算法提取图像匹配点并计算相邻图像间单应性转换矩阵,选择中间序列图像为参考图像,对投影后的图像及其模板进行配准;其次,计算投影后各单波段图像重叠区域灰度平均值比的均值作为图像灰度调整系数,并以参考图像为基准,依次调整配准后图像灰度;最后,利用灰度调整后多光谱图像和配准后图像模板得到各单波段序列图像,通过图像拼接得到灰度一致的大区域单波段图像。理论分析与实验结果表明：该方法不仅可以有效解决滤光片阵列多光谱图像地物灰度不一致的问题,而且能够最大限度保持地物在不同波段下的光谱信息特征。     

基于InfiniBand集群并行全景图拼接系统设计

全景图拼接是通过对序列图像进行拼接,从而实现对场景全方位环视的技术,是计算机视觉和图像处理的研究热点.针对大规模高分辨率的序列图像拼接,单计算机的拼接效率已经难以满足实际应用需求的问题,提出了一种基于InfiniBand高速网络通信的多机并行架构实现全景图并行拼接的解决方案.首先,对全景图拼接的关键步骤进行并行性分析,将全景图拼接尽可能划分成细粒度和高并行度的子任务;然后,通过并行架构中的控制节点和计算节点进行任务的分配和执行;最后,针对随着图像数据量增大,采用传统的TCP/IP网络传输,计算节点间的数据传输速率低下的问题,设计了基于InfiniBand与TCP/IP结合的高速网络传输模块,有效地提高节点间的传输速率.实验结果表明,在此并行架构上实现的分布式计算,能够有效地提升全景图拼接效率,有明显的实际应用价值.     

基于机器视觉的轴承外圈表面图像拼接方法

尽管基于机器视觉的缺陷检测技术已较为成熟,但应用在轴承外圈表面缺陷检测的理论研究还相对较少。应用图像拼接方法,将拍摄到的含有不完整缺陷区域的轴承外圈表面图像拼接为一幅缺陷信息完整的图像,以便后续进行缺陷的识别。在图像拼接过程中,同时采用SURF算法和图像柱面投影原理,还原了图像边缘缺陷区域的真实空间信息。建立Hessian矩阵(基于SURF算法)提取并匹配特征点,运用加权平均融合算法实现对含有缺陷信息的轴承外圈表面图像无缝拼接。经实验分析,结果表明该方法有效还原了轴承的空间几何特性,保留了边缘特征信息,能为图像拼接的准确性及拼接质量提供有效保障。无论从理论还是实践的角度来说,均有研究和探索的必要性。     

基于SIFT特征矢量图的快速图像拼接方法

为了减少图像拼接方法的计算复杂度,提出一种基于尺度不变特征变换(SIFT)特征矢量图的快速图像拼接方法.该方法首先结合相位相关算法,确定待拼接图像的重叠区域,限定SIFT特征点检测范围;然后考虑特征点的空间位置信息,构建SIFT特征矢量图像,以便在特征匹配时限制匹配点的搜索范围,快速获得匹配点对.实验结果表明,该方法减少了大量的不必要搜索,提高了图像拼接速度.     

基于OpenCV的图像碎片拼接

针对二维不规则图像碎片,提出了一种基于OpenCV和图像角点的图像碎片拼接算法.该算法实现了碎片轮廓检测、角点提取、角点序列匹配、图像拼接及缺失修复的功能.通过实例测试,可以得到很好的拼接效果.