基于球面模型的鱼眼图像拼接技术的研究与实现

摘要

基于图像的三维全景技术是利用360度全景图像构建虚拟三维场景，实现场景内的交互漫游。和传统的三维建模绘制场景相比，在绘制速度和场景真实感方面有着较大的优势，因而与此相关的全景图生成技术也成为研究的热点。目前全景图像是利用普通相机拍摄的场景图像拼接得到，然而由于拍摄设备和拍摄技术的限制，无法快速的获取场景图像。针对这个问题，全景图拼接技术给出了其解决方法，同时鱼眼镜头又具有更广的视角，减少了拍摄难度和拼接的复杂性，进而可以提高全景图像的质量。
　　本文提出以鱼眼图像为源数据，设计了球面全景图的生成过程。其中主要研究了鱼眼图像的成像原理及校正算法，该算法能够有效的校正变形扭曲的区域，从鱼眼图像中恢复实际场景;同时提出了特征点的提取与匹配算法，该算法采用稳健的SIFT方法提取特征点及RANSAC算法提高特征点匹配的准确性;并对图像的线性融合算法进行改进，对灰度值差异较大的像素点进行特殊加权处理提高融合的效果。重点研究了球面模型的映射技术，将图像映射到统一坐标系中，维持实际场景中的空间约束关系，获取从球面投影反映射的平面展开图。最后设计实现了完整的球面全景图生成程序，并在变电站三维全景展示项目中实际运行，结果表明获耿的球面全景图质量较好。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 国内外研究现状

1．3 本文的研究内容与组织结构

1．4 本文的创新点

第2章 球面全景图拼接技术概述

2．1 球面全景图像拼接基本步骤

2．2 图像配准方法分类

2．2．1 基于图像灰度的配准方法

2．2．2 基于特征的图像配准方法

2．2．3 基于变换域的图像配准方法

2．3 全景图投影模型

2．3．1 平面全景图

2．3．2 柱面全景图

2．3．3 球面全景图

2．4 鱼眼图像的获取

2．4．1 鱼眼图像的成像原理

2．4．2 鱼眼图像的获取

2．5 本章小结

第3章 球面全景图的生成方法

3．1 球面全景图自动生成的流程

3．2 鱼眼图像的校正

3．2．1 提取鱼眼图像的有效区域

3．2．2 鱼眼图像校正模型

3．2．3 实验结果

3．3 特征点的提取与匹配

3．3．1 特征点的提取

3．3．2 特征点匹配

3．3．3 提高配准的准确性

3．3．4 实验结果分析

3．4 球面模型的投影

3．4．1 球面正投影算法

3．4．2 图像坐标变换矩阵

3．4．3 实验结果

3．5 图像融合

3．5．1 线性融合法

3．5．2 实验结果

3．6 本章小结

第4章 球面全景图拼接软件的设计与实现

4．1 系统需求分析

4．1．1 功能需求

4．1．2 性能需求

4．2 系统总体设计

4．2．1 系统模块设计

4．2．2 系统流程设计

4．3 系统运行结果图

4．4 本章小结

第5章 总结与展望

5．1 本文的工作总结

5．2 下一步工作研究

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果