圖像拼接技術(shù)的研究及在虛擬現(xiàn)實(shí)中的應(yīng)用.pdf

1、全景圖是一種能覆蓋大范圍場景的寬視角圖像。除了用全景相機(jī)獲取外，目前多采用圖像拼接技術(shù)，即將普通相機(jī)拍攝的兩幅或多幅來自不同視點(diǎn)、視角和時(shí)間拍攝的具有一定空間重疊的圖像拼接起來，形成一幅寬視角的高質(zhì)量圖像。這是當(dāng)前圖像處理領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)，全景圖像拼接技術(shù)已成為虛擬現(xiàn)實(shí)和計(jì)算機(jī)視覺的重要場景表示方法。廣泛應(yīng)用于虛擬現(xiàn)實(shí)場景的構(gòu)建、醫(yī)學(xué)圖像和衛(wèi)星照片的處理等領(lǐng)域。
　　 本文圍繞“圖像拼接技術(shù)的研究及在虛擬現(xiàn)實(shí)中的應(yīng)用”這個(gè)課題，重

2、點(diǎn)研究了基于SIFT特征的全景圖像拼接的各個(gè)步驟，對虛擬現(xiàn)實(shí)及其場景繪制方法、圖像的匹配和圖像的融合等技術(shù)進(jìn)行了深入的討論，最后設(shè)計(jì)了基于全景圖的虛擬旅游系統(tǒng)，具體完成工作如下：
　　 （1）回顧了國內(nèi)外對圖像拼接技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究現(xiàn)狀、應(yīng)用領(lǐng)域，分析了全景圖制作存在的問題，得出了基于圖像拼接虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的生成流程圖。
　　 （2）闡述了虛擬現(xiàn)實(shí)的含義、特征和分類，分析了目前虛擬現(xiàn)實(shí)場景繪制技術(shù)的方法和優(yōu)缺點(diǎn)，重點(diǎn)

3、研究了基于圖像繪制的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，論述了目前常用的基于圖像繪制的方法。
　　 （3）介紹了圖像拼接的關(guān)鍵技術(shù)：圖像的成像模型、變換模型、配準(zhǔn)技術(shù)、圖像融合等技術(shù)。重點(diǎn)研究了圖像匹配技術(shù)，論述了圖像匹配的關(guān)鍵要素與匹配方法。
　　 （4）分析了當(dāng)前的主要全景圖像匹配方法的原理和優(yōu)缺點(diǎn)，采用了基于特征的圖像匹配方法，具有拼接效果好，計(jì)算量不大等特點(diǎn)。通過對SIFT算法和置信度傳播（BP）算法的分析與研究，對SIFT算法進(jìn)行了

4、改進(jìn)。首先針對SIFT精確定位時(shí)的固定閾值的改進(jìn)，提出了自適應(yīng)閾值。對于每個(gè)像素的高斯窗口，通過計(jì)算極值點(diǎn)與鄰域像素點(diǎn)的的灰度差得到高斯窗口的灰度差直方圖，然后根據(jù)灰度差直方圖通過迭代法確定，使得對于不同對比度的圖像都能夠自適應(yīng)的計(jì)算出每個(gè)高斯窗口內(nèi)適合的t值。解決了采用固定的閾值造成的誤匹配問題；其次，針對SIFT只能描述圖像特征向量的局部信息，而忽略了全局信息造成誤匹配的問題進(jìn)行了改進(jìn)，提出了基于置信度的SIFT特征匹配。
　

5、　 改進(jìn)后的算法與原算法相比，在保證匹配速度的前提下，不但大大提高了匹配精度，而且避免匹配后圖像的畸變情況。實(shí)驗(yàn)證明，改進(jìn)后的算法匹配準(zhǔn)確率較高，而且還具有較快的算法收斂速度，顯示出了很好的性能，具有很好的魯棒性。
　　 （5）通過對于多幅圖像匹配的研究，發(fā)現(xiàn)多幅圖像匹配會(huì)產(chǎn)生累積匹配誤差，所以本文采用捆綁調(diào)整法可以避免該問題的出現(xiàn)，并可以防止圖像出現(xiàn)扭曲現(xiàn)象；為了去除拼接過程可能產(chǎn)生的裂縫，對融合算法進(jìn)行研究，最后使用重疊區(qū)