全景摄像机的担忧：图像失真校正和全景画面的拼接

【】虽然全景摄像机新产品激发了用户尝试的兴趣，但他们同时也表示了一定的担忧。海康威视的应向群提到，比如鱼眼镜头采用的图像传感器与普通镜头的正方形传感器有着很大差异，因此成像原理也不尽相同，鱼眼镜头成像会形成一个异于人类视觉习惯的圆周图像。这也表示图像边缘的像素点会被拉伸，因此如何对图像进行矫正，以及保证鱼眼图像的有效像素不丢失十分关键。“所以，厂商在全景摄像机的开发中，从镜头选型开始，就需要通过镜头的曲

率特征分析、光学折射线路分析，以及结合透光亮考虑分析，才能取得一个比较好的图像源，以达到大景深、高分辨率，且画面周边和中心的解像力要均衡。关键的是，除了严格筛选以确保镜头的高品质的同时，对于鱼眼展开算法也需要做长期、深入的研究。”各个单镜头厂商基于不同考虑因素，采用的图像矫正技术也不尽相同。

据了解，目前针对鱼眼图像矫正，主要有两种处理方式，一种是在前端全景摄像机内置影像处理软件或植入芯片算法;另外一种则是在后端PC 服务器上采用软件处理方式，对图像边缘像素和水平180 度展开进行矫正处理，而图像矫正的关键差异在于图像边缘像素的还原完整度如何。

为了保证鱼眼图像边缘像素不会遗失太多，以及节省后端服务器和网络资源，避免造成频宽和存储的压力，MOBOTIX 在摄像机内部集成了自主研发的影像处理软件MxCC，对图像先进行矫正处理压缩，再将一个水平展开的图像传输到后端平台，使用者可以根据需求选择全景画面或者是四画面的显示。不同的是，奇偶则采用NVR 软件将图像矫正部分做到PC 服务器上，奇偶的周勋认为：“如果采用前端芯片处理鱼眼图像，对硬件负荷会造成很大压力，相比

全景拼接算法简介

全景拼接算法简介罗海风 2014.12.11 目录 1.概述 (1) 2.主要步骤 (2) 2.1. 图像获取 (2) 2.2鱼眼图像矫正 (2) 2.3图片匹配 (2) 2.4 图片拼接 (2) 2.5 图像融合 (2) 2.6全景图像投射 (2) 3.算法技术点介绍 (3) 3.1图像获取 (3) 3.2鱼眼图像矫正 (4) 3.3图片匹配 (4) 3.3.1与特征无关的匹配方式 (4) 3.3.2根据特征进行匹配的方式 (5) 3.4图片拼接 (5) 3.5图像融合 (6) 3.5.1 平均叠加法 (6) 3.5.2 线性法 (7) 3.5.3 加权函数法 (7) 3.5.4 多段融合法（多分辨率样条） (7) 3.6全景图像投射 (7) 3.6.1 柱面全景图 (7) 3.6.2 球面全景图 (7) 3.6.3 多面体全景图 (8) 4.开源图像算法库OPENCV拼接模块 (8) 4.1 STITCHING_DETAIL程序运行流程 (8) 4.2 STITCHING_DETAIL程序接口介绍 (9) 4.3测试效果 (10) 5.小结 (10) 参考资料 (10) 1.概述全景视图是指在一个固定的观察点，能够提供水平方向上方位角360度，垂直方向上180度的自由浏览（简化的全景只能提供水平方向360度的浏览）。目前市场中的全景摄像机主要分为两种：鱼眼全景摄像机和多镜头全景摄像机。鱼眼全景摄像机是由单传感器配套特殊的超广角鱼眼镜头，并依赖图像校正技术还原图像的鱼眼全景摄像机。鱼眼全景摄像机

最终生成的全景图像即使经过校正也依然存在一定程度的失真和不自然。多镜头全景摄像机可以避免鱼眼镜头图像失真的缺点，但是或多或少也会存在融合边缘效果不真实、角度有偏差或分割融合后有"附加"感的缺撼。本文档中根据目前所查找到的资料，对多镜头全景视图拼接算法原理进行简要的介绍。 2.主要步骤 2.1. 图像获取通过相机取得图像。通常需要根据失真较大的鱼眼镜头和失真较小的窄视角镜头决定算法处理方式。单镜头和多镜头相机在算法处理上也会有一定差别。 2.2鱼眼图像矫正若相机镜头为鱼眼镜头，则图像需要进行特定的畸变展开处理。 2.3图片匹配根据素材图片中相互重叠的部分估算图片间匹配关系。主要匹配方式分两种： A．与特征无关的匹配方式。最常见的即为相关性匹配。 B．根据特征进行匹配的方式。最常见的即为根据SIFT，SURF等素材图片中局部特征点，匹配相邻图片中的特征点，估算图像间投影变换矩阵。 2.4 图片拼接根据步骤2.3所得图片相互关系，将相邻图片拼接至一起。 2.5 图像融合对拼接得到的全景图进行融合处理。 2.6 全景图像投射将合成后的全景图投射至球面、柱面或立方体上并建立合适的视点，实现全方位的视图浏览。

【CN109934765A】高速相机全景图像拼接方法【专利】

(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910162807.8 (22)申请日 2019.03.05 (71)申请人北京环境特性研究所地址 100854 北京市海淀区永定路50号 (72)发明人李海涛　闫鑫　石春雷　杨文佳　崔述金　杨桦　李伯轩　王永艳　 (74)专利代理机构北京格允知识产权代理有限公司 11609 代理人周娇娇　张沫 (51)Int.Cl. G06T 3/00(2006.01) G06T 3/40(2006.01) (54)发明名称高速相机全景图像拼接方法 (57)摘要本发明涉及一种高速相机全景图像拼接方法，包括将高速相机设置在转台上，高速相机的曝光间隔至多设置为转台转角位移等于相机横向视场角时所经历的时间；使转台匀速旋转 360°，同时高速相机按照所述的曝光间隔对目标成像；高速相机获取的每幅原始目标图像对应的转台转角位移通过码盘的码盘值确定；将所有原始目标图像依据对应的码盘值按成像的时间排序，并采用非线性算法对相邻两幅原始目标图像进行配准，去掉重叠区域，获得去重后的目标图像；将所有去重后的目标图像按所述排序拼接在一起，形成360°全景图。本发明利用码盘值对图像进行排序，效率高，提高了图像的拼接效率，从而能够快速获得全景图像。权利要求书2页说明书6页附图3页CN 109934765 A 2019.06.25 C N 109934765 A

1.一种高速相机全景图像拼接方法，其特征在于，包括将高速相机设置在转台上，高速相机的曝光间隔至多设置为转台转角位移等于相机横向视场角时所经历的时间；使转台匀速旋转360°，同时高速相机按照所述的曝光间隔对目标成像；高速相机获取的每幅原始目标图像对应的转台转角位移通过码盘的码盘值确定；将所有原始目标图像依据对应的码盘值按成像的时间排序，并采用非线性算法对相邻两幅原始目标图像进行配准，去掉重叠区域，获得去重后的目标图像；将所有去重后的目标图像按所述排序拼接在一起，形成360°全景图。 2.根据权利要求1所述的高速相机全景图像拼接方法，其特征在于，所述对相邻两幅原始目标图像进行配准包括，估算相邻两幅原始目标图像重叠区域的大小。 3.根据权利要求2所述的高速相机全景图像拼接方法，其特征在于，所述对相邻两幅原始目标图像进行配准还包括，根据估算的相邻两幅原始目标图像重叠区域的大小计算相邻两幅原始目标图像的20个非线性相关矩阵，所述20个非线性相关矩阵分别对应不同大小的疑似重叠区域；对每个非线性相关矩阵的两个峰值求和得到一个Sum值，由20个非线性相关矩阵获得的20个Sum值组成一维向量，计算所述一维向量梯度变化最大的点，由所述梯度变化最大的点计算出相邻两幅原始目标图像的精确重叠区域。 4.根据权利要求3所述的高速相机全景图像拼接方法，其特征在于，在原始目标图像中去掉所述精确重叠区域，获得去重后的目标图像。 5.根据权利要求1至4中任一项所述的高速相机全景图像拼接方法，其特征在于，所述高速相机的曝光间隔t为： t≤c/v s ，式中c为相机横向视场角，v s 为转台转速。 6.根据权利要求1至5中任一项所述的高速相机全景图像拼接方法，其特征在于，第n幅原始目标图像对应的码盘值αn 为：式中α1为第一幅原始目标图像对应的码盘值，αmax 为码盘值的最大值， n为原始目标图像的顺序数。 7.根据权利要求1至6中任一项所述的高速相机全景图像拼接方法，其特征在于，估算相邻两幅原始目标图像重叠区域的大小包括：计算相邻两幅原始目标图像重叠区域的像素数Δpix：式中m为高速相机的横向像素数。 8.根据权利要求7所述的高速相机全景图像拼接方法，其特征在于，根据相邻两幅原始目标图像重叠区域的像素数Δpix在Δpix ± 10的像素范围内截取20个图像对为：权　利　要　求　书1/2页2CN 109934765 A

图像拼接原理及方法

第一章绪论 1.1图像拼接技术的研究背景及研究意义图像拼接(image mosaic)是一个日益流行的研究领域，他已经成为照相绘图学、计算机视觉、图像处理和计算机图形学研究中的热点。图像拼接解决的问题一般式，通过对齐一系列空间重叠的图像，构成一个无缝的、高清晰的图像，它具有比单个图像更高的分辨率和更大的视野。早期的图像拼接研究一直用于照相绘图学，主要是对大量航拍或卫星的图像的整合。近年来随着图像拼接技术的研究和发展，它使基于图像的绘制( IBR )成为结合两个互补领域 ――计算机视觉和计算机图形学的坚决焦点，在计算机视觉领域中，图像拼接成为对可视化场景描述(Visual Seene Representaions)的主要研究方法：在计算机形学中，现实世界的图像过去一直用于环境贴图，即合成静态的背景和增加合成物体真实感的贴图，图像拼接可以使IBR从一系列真是图像中快速绘制具有真实感的新视图。在军事领域网的夜视成像技术中，无论夜视微光还是红外成像设备都会由于摄像器材的限制而无法拍摄视野宽阔的图片，更不用说360度的环形图片了。但是在实际应用中，很多时候需要将360度所拍摄的很多张图片合成一张图片，从而可以使观察者可以观察到周围的全部情况。使用图像拼接技术，在根据拍摄设备和周围景物的情况进行分析后，就可以将通过转动的拍摄器材拍摄的涵盖周围360度景物的多幅图像进行拼接，从而实时地得到超大视角甚至是360度角的全景图像。这在红外预警中起到了很大的作用。微小型履带式移动机器人项目中，单目视觉不能满足机器人的视觉导航需要，并且单目视觉机器人的视野范围明显小于双目视觉机器人的视野。利用图像拼接技术，拼接机器人双目采集的图像，可以增大机器人的视野，给机器人的视觉导航提供方便。在虚拟现实领域中，人们可以利用图像拼接技术来得到宽视角的图像或360度全景图像，用来虚拟实际场景。这种基于全景图的虚拟现实系统，通过全景图的深度信息抽取，恢复场景的三维信息，进而建立三维模型。这个系统允许用户在虚拟环境中的一点作水平环视以及一定范围内的俯视和仰视，同时允许在环视的过程中动态地改变焦距。这样的全景图像相当于人站在原地环顾四周时看到的情形。在医学图像处理方面，显微镜或超声波的视野较小，医师无法通过一幅图像进行诊视，同时对于大目标图像的数据测量也需要把不完整的图像拼接为一个整体。所以把相邻的各幅图像拼接起来是实现远程数据测量和远程会诊的关键环节圆。在遥感技术领域中，利用图像拼接技术中的图像配准技术可以对来自同一区域的两幅或多幅图像进行比较，也可以利用图像拼接技术将遥感卫星拍摄到的有失真地面图像拼接成比较准确的完整图像，作为进一步研究的依据。从以上方面可以看出，图像拼接技术的应用前景十分广阔，深入研究图像拼接技术有着很重要的意义 1.2图像拼接算法的分类图像拼接作为这些年来图像研究方面的重点之一，国内外研究人员也提出了很多拼接算法。图像拼接的质量，主要依赖图像的配准程度，因此图像的配准是拼接算法的核心和关键。根据图像匹配方法的不同仁阔，一般可以将图像拼接算法分为以下两个类型： (1) 基于区域相关的拼接算法。这是最为传统和最普遍的算法。基于区域的配准方法是从待拼接图像的灰度值出发，对待配准图像中一块区域与参考图像中的相同尺寸的区域使用最小二乘法或者其它数学方法计算其灰度值的差异，对此差异比较后来判断待拼接图像重叠区域的相似程度，由此得到待

360°全景拼接技术简介

本文为技术简介，详细算法可以参考后面的参考资料。 1.概述全景图像(Panorama)通常是指大于双眼正常有效视角(大约水平90度，垂直70度)或双眼余光视角(大约水平180度，垂直90度)，在一个固定的观察点，能够提供水平方向上方位角360度，垂直方向上180度的自由浏览（简化的全景只能提供水平方向360度的浏览），乃至360度完整场景范围拍摄的照片。生成全景图的方法，通常有三种：一是利用专用照相设备，例如全景相机，带鱼眼透镜的广角相机等。其优点是容易得到全景图像且不需要复杂的建模过程，但是由于这些专用设备价格昂贵，不宜普遍适用。二是计算机绘制方法，该方法利用计算机图形学技术建立场景模型，然后绘制虚拟环境的全景图。其优点是绘制全景图的过程不需要实时控制，而且可以绘制出复杂的场景和真实感较强的光照模型，但缺点是建模过程相当繁琐和费时。三是利用普通数码相机和固定三脚架拍摄一系列的相互重叠的照片，并利用一定的算法将这些照片拼接起来，从而生成全景图。近年来随着图像处理技术的研究和发展，图像拼接技术已经成为计算机视觉和计算机图形学的研究焦点。目前出现的关于图像拼接的商业软件主要有Ptgui、Ulead Cool 360及ArcSoft Panorama Maker等，这些商业软件多是半自动过程，需要排列好图像顺序，或手动点取特征点。 2.全景图类型： 1)柱面全景图柱面全景图技术较为简单，发展也较为成熟，成为大多数构建全景图虚拟场景的基础。这种方式是将全景图像投影到一个以相机视点为中心的圆柱体内表面，

视线的旋转运动即转化为柱面上的坐标平移运动。这种全景图可以实现水平方向360度连续旋转，而垂直方向的俯仰角度则由于圆柱体的限制要小于180度。柱面全景图有两个显著优点：一是圆柱面可以展开成一个矩形平面，所以可以把柱面全景图展开成一个矩形图像，而且直接利用其在计算机内的图像格式进行存取；二是数据的采集要比立方体和球体都简单。在大多数实际应用中，360度的环视环境即可较好地表达出空间信息，所以柱面全景图模型是较为理想的一种选择。 2)立方体全景图立方体全景图由六个平面投影图像组成，即将全景图投影到一个立方体的内表面上。这种方式下图像的采集和相机的标定难度较大，需要使用特殊的拍摄装置，依次在水平、垂直方向每隔90度拍摄一张照片，获得六张可以无缝拼接于一个立方体的六个面上的照片。这种方法可以实现水平方向360度旋转、垂直方向180度俯仰的视线观察。 3)球面全景图球面全景图是指将源图像拼接成一个球体的形状，以相机视点为球心，将图像投影到球体的内表面。与立方体全景图类似，球面全景图也可以实现水平方向360度旋转、垂直方向180度俯仰的视线观察。球面全景图的拼接过程及存储方式较柱面全景图大为复杂，这是因为生成球面全景图的过程中需要将平面图像投影成球面图像，而球面为不可展曲面。因此这是一个平面图像水平和垂直方向的非线性投影过程，同时也很难找到与球面对应且易于存取的数据结构来存放球面图像。目前国内外在这方面提出的研究算法较其他类型全景图少，而且在可靠性和效率方面也存在一些问题。 3.主要内容

图像拼接算法及实现(一).

图像拼接算法及实现（一）论文关键词：图像拼接图像配准图像融合全景图论文摘要：图像拼接(image mosaic)技术是将一组相互间重叠部分的图像序列进行空间匹配对准,经重采样合成后形成一幅包含各图像序列信息的宽视角场景的、完整的、高清晰的新图像的技术。图像拼接在摄影测量学、计算机视觉、遥感图像处理、医学图像分析、计算机图形学等领域有着广泛的应用价值。一般来说,图像拼接的过程由图像获取,图像配准,图像合成三步骤组成,其中图像配准是整个图像拼接的基础。本文研究了两种图像配准算法:基于特征和基于变换域的图像配准算法。在基于特征的配准算法的基础上,提出一种稳健的基于特征点的配准算法。首先改进Harris角点检测算法,有效提高所提取特征点的速度和精度。然后利用相似测度NCC(normalized cross correlation——归一化互相关),通过用双向最大相关系数匹配的方法提取出初始特征点对,用随机采样法RANSAC(Random Sample Consensus)剔除伪特征点对,实现特征点对的精确匹配。最后用正确的特征点匹配对实现图像的配准。本文提出的算法适应性较强,在重复性纹理、旋转角度比较大等较难自动匹配场合下仍可以准确实现图像配准。 Abstract：Image mosaic is a technology that carries on the spatial matching to a series of image which are overlapped with each other, and finally builds a seamless and high quality image which has high resolution and big eyeshot. Image mosaic has widely applications in the fields of photogrammetry, computer vision, remote sensing image processing, medical image analysis, computer graphic and so on. 。In general, the process of image mosaic by the image acquisition, image registration, image synthesis of three steps, one of image registration are the basis of the entire image mosaic. In this paper, two image registration algorithm: Based on the characteristics and transform domain-based image registration algorithm. In feature-based registration algorithm based on a robust feature-based registration algorithm points. First of all, to improve the Harris corner detection algorithm, effectively improve the extraction of feature points of the speed and accuracy. And the use of a similar measure of NCC (normalized cross correlation - Normalized cross-correlation), through the largest correlation coefficient with two-way matching to extract the feature points out the initial right, using random sampling method RANSAC (Random Sample Consensus) excluding pseudo-feature points right, feature points on the implementation of the exact match. Finally with the correct feature point matching for image registration implementation. In this

图像拼接原理及方法

第一章绪论 1.1 图像拼接技术的研究背景及研究意义图像拼接(image mosaic)是一个日益流行的研究领域，他已经成为照相绘图学、计算机视觉、图像处理和计算机图形学研究中的热点。图像拼接解决的问题一般式，通过对齐一系列空间重叠的图像，构成一个无缝的、高清晰的图像，它具有比单个图像更高的分辨率和更大的视野。早期的图像拼接研究一直用于照相绘图学，主要是对大量航拍或卫星的图像的整合。近年来随着图像拼接技术的研究和发展，它使基于图像的绘制（IBR）成为结合两个互补领域——计算机视觉和计算机图形学的坚决焦点，在计算机视觉领域中，图像拼接成为对可视化场景描述（Visual Scene Representaions）的主要研究方法：在计算机形学中，现实世界的图像过去一直用于环境贴图，即合成静态的背景和增加合成物体真实感的贴图，图像拼接可以使IBR从一系列真是图像中快速绘制具有真实感的新视图。在军事领域网的夜视成像技术中，无论夜视微光还是红外成像设备都会由于摄像器材的限制而无法拍摄视野宽阔的图片，更不用说360 度的环形图片了。但是在实际应用中，很多时候需要将360 度所拍摄的很多张图片合成一张图片，从而可以使观察者可以观察到周围的全部情况。使用图像拼接技术，在根据拍摄设备和周围景物的情况进行分析后，就可以将通过转动的拍摄器材拍摄的涵盖周围360 度景物的多幅图像进行拼接，从而实时地得到超大视角甚至是360 度角的全景图像。这在红外预警中起到了很大的作用。微小型履带式移动机器人项目中，单目视觉不能满足机器人的视觉导航需要，并且单目视觉机器人的视野范围明显小于双目视觉机器人的视野。利用图像拼接技术，拼接机器人双目采集的图像，可以增大机器人的视野，给机器人的视觉导航提供方便。在虚拟现实领域中，人们可以利用图像拼接技术来得到宽视角的图像或360 度全景图像，用来虚拟实际场景。这种基于全景图的虚拟现实系统，通过全景图的深度信息抽取，恢复场景的三维信息，进而建立三维模型。这个系统允许用户在虚拟环境中的一点作水平环视以及一定范围内的俯视和仰视，同时允许在环视的过程中动态地改变焦距。这样的全景图像相当于人站在原地环顾四周时看到的情形。在医学图像处理方面，显微镜或超声波的视野较小，医师无法通过一幅图像进行诊视，同时对于大目标图像的数据测量也需要把不完整的图像拼接为一个整体。所以把相邻的各幅图像拼接起来是实现远程数据测量和远程会诊的关键环节圆。在遥感技术领域中，利用图像拼接技术中的图像配准技术可以对来自同一区域的两幅或多幅图像进行比较，也可以利用图像拼接技术将遥感卫星拍摄到的有失真地面图像拼接成比较准确的完整图像，作为进一步研究的依据。从以上方面可以看出，图像拼接技术的应用前景十分广阔，深入研究图像拼接技术有着很重要的意义 1.2图像拼接算法的分类图像拼接作为这些年来图像研究方面的重点之一，国内外研究人员也提出了很多拼接算法。图像拼接的质量，主要依赖图像的配准程度，因此图像的配准是拼接算法的核心和关键。根据图像匹配方法的不同仁阔，一般可以将图像拼接算法分为以下两个类型：（1) 基于区域相关的拼接算法。这是最为传统和最普遍的算法。基于区域的配准方法是从待拼接图像的灰度值出发，对

高清图像全景拼接

高清图像全景拼接 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998

全景拼接白皮书

1 方案概述 1.1 市场需求全景拼接系统，是以画面拼接技术为基础，将周围相邻的若干个摄像机画面拼接成一幅画面。传统视频监控系统，用户如果要实时监控一片连续的大范围区域，最常见的做法是，安装多个摄像机，每个负责一小片区域，该方案的主要缺陷是，用户没有画面整体感，很难连续追踪整个区域内的某个目标。全景拼接系统，能很好的解决上述问题。传统意义上的全景拼接系统，虽然解决了“看的广”、“看的画面连续”的问题，但并没有解决“看的清”的问题。因此宇视的全景拼接系统中，增加了球机联动功能，以解决“看的清”的问题，一台10倍以上光学放大的球机可以看清100米甚至更远的目标。球机联动功能，是以枪球映射技术为基础，将全景画面坐标系和球机画面坐标系关联映射起来，用户只要在全景画面中拉框，球机就自动转动和变倍到指定位置，对用户来说这是一个设备，而不是孤立的两个设备。全景拼接系统，主要应用于大范围监控，如广场、公园、景区、机场停机坪、机场大厅、物流仓库、大型生产车间、交通枢纽等。 1.2 方案特点 ●画面拼接：支持3个高清相机（最高1080P）的拼接。 ●画面拼接：拼接后最高分辨率可以达到5760×1080。 ●球机联动：支持1个球机（最高1080P）的联动。 ●球机联动：支持在全景画面中拉框放大，自动联动球机转动和变倍到指定位置。 2 组网模型 2.1 全景拼接 2.1.1 逻辑框图（或拓扑图） 2.1.2 原理描述拼接原理：拼接前提：用于拼接的摄像机，在图像内容上，两两相交。

全景图像拼接

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： 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， 2 1212()R k λλλλ=-+，通过R 的值的大小来判断是否为角点。H=22x x y y x y I I I I I I ????????，1λ，输入图像序列特征点检测 Sift 描述 RANSAC 特征匹配根据两两匹配求出焦距f 投影到圆柱表面图像融合输出图像

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2 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，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

全景图像拼接融合

全景图像拼接融合算法研究 1 引言随着计算机视觉、计算机图形学、多媒体通信等技术的发展，各类虚拟现实系统都力图构建具有高度真实感的虚拟场景，因此在背景图像及三维模型纹理图像方面都会选择真实图像作为素材，通过将不同角度的图像进行拼接融合获得广视角图像。因此，无缝平滑的图像拼接融合是构建逼真的模拟训练环境的重要基础。本文对图像拼接融合算法进行了深入研究，力图构建可以满足各类虚拟现实系统需求的广视角图像。经验证，本文方法可以稳定高效得对多幅图像实现拼接融合，具有较高的实际应用价值。 2 图像拼接融合算法原理 2.1 图像拼接为了实现相邻间有部分重叠的图像序列的拼接，需要首先确定这些图像序列之间的空间对应关系，这一步工作称之为图像配准。为了确定图像之间的对应关系，需要知道其相应的对应关系模型，一旦确定了图像之间的关系模型，则图像之间的配准问题就转化成确定该模型的参数问题。目前常用的一些关系模型有平移变换模型、刚性变换模型、仿射变换模型以及投影变换模型等。其中，刚体变换是平移变换、旋转变换与缩放变换的组合，仿射变换是较刚体变换更为一般的变换。仿射变换和刚体变换模型则又是投影变换模型的特例。投影变换关系模型可以用齐次坐标表示为： ????????????????????=??????????111~~76543210y x m m m m m m m m y x ……………………………………(1) ???? ??????=176543 210m m m m m m m m M ………………………………………… (2) 其中，投影变换矩阵M 中各参数的意义如下：0m 、1m 、3m 、4m 表示尺度和旋转量；2m 、5m 表示水平和垂直方向位移；6m 、7m 表示水平和垂直方向的变形量。图像配准的实质便是求解投影变换阵M 中的参数。目前对M 求解的典型方法有：模板匹配法、基于图像灰度的配准法、基于图像特征的方法[1]等。 2.2 图像融合求得两幅图像的最优投影变换矩阵M 之后就确定了它们之间的变换关系。为了得到合成图像，还需要选择合适的图像融合方法来完成图像的拼接。图像融合的任务就是把配准后的两幅图像拼接成一幅无缝图像。一般分两步进行融合，第一步是图像的合并，将两幅图像拼接到同一个坐标空间内，使两幅图像成为一幅图像；第二步是拼缝的消除，去除拼接缝使两幅图像真正能融合成一幅图像。

全景拼接教程—PTGui Pro

实用标准文案文档 PTGui Pro软件全景拼接教程 PTGui Pro是一个多功能的图片全景制作工具，提供可视化界面来实现对图像的拼接，从而创造出高质量的全景图象。经常有时候拍PP的时候，相机的广角不够广，或者广角的变形大，就可以考虑用拼图的方式来拍摄，另外如果要拍摄大场景的照片，或者全景的时候也可以用拼图，拼图可以更好地展现气势恢弘的场景。一、拼图拍摄的时候要注意的地方 1.尽量用同一组拍摄参数。先用相机的测光来测一下光圈快门，然后拨到手动模式，把光圈和快门数据，设定到此参数。如果要求高的，甚至用手动对焦模式，把对焦也固定下来，另外还有白平衡模式用白板或者灰板固定。要求简单的怕麻烦的也可以全部自动模式，不过效果就要打折扣很多了。 2.拍摄时的注意点。以身体为中心，旋转着拍摄，两张照片中间一定要留有一定的相重合的地方，重合的地方尽量不要小于1/4的画面，一般来说重合的占画面比例为1/2-1/3之间，就能有效提高后期处理的精度，减少广角边缘的变形对画面影响。 3.拍摄的时候可以横幅或者竖幅。相比之下，竖幅可以有效提高最后出片的竖相高度。二、软件的简单使用以去婺源拍的拼图来做一次教程，具体步骤参考图片。 1、下图是彩虹桥的原片，一共拍摄了5张。可以看到原片中每张直接的重合部分的比例有4X%，这样可以方便后期拼图，另外这个原片使用的是竖拍的。

文档

2、打开PTGui软件，进入软件界面。文档

3 、点击加载图像，在出现的对话框里面选择要拼图的原片。文档

4、对图像进行旋转，使得竖片竖过来，然后调整图像顺序。文档

高清图像全景拼接

全景拼接白皮书

目录 1 方案概述 (3) 1.1 市场需求 (3) 1.2 方案特点 (3) 2 组网模型 (4) 2.1 全景拼接 (4) 2.1.1 逻辑框图（或拓扑图） (4) 2.1.2 原理描述 (4) 2.1.3 功能介绍 (5) 2.1.4 方案特点 (7) 2.1.5 典型应用 (7) 3 摄像机安装要求 (7) 3.1 安装指导（这一部分由于我不太了解，希望达到的效果是：说清楚在什么位置装，覆盖哪些范围，摄像机要求） (7) 3.1.1 覆盖范围 (7) 3.1.2 摄像机要求 (7) 3.1.3 摄像机安装要求 (7) 3.2 全景拼接客户端要求 (14) 3.2.1 硬件要求 (14) 3.2.2 操作系统要求 (14) 4 典型应用 (15) 4.1 应用场景1 (15) 4.1.1 应用原理图 (15) 5 限制与约束 (15)

图像拼接方法总结

图像拼接方法总结图像拼接方法总结 (1) 引言 (1) 1 基于网格的拼接 (3) 2基于块匹配的拼接（也叫模板匹配） (4) 3基于比值法拼接 (6) 4 基于FFT的相位相关拼接 (7) 基于特征的图像配准方法 (9) 5 Harris角点检测算法 (10) 6基于SIFT尺度不变特征的图像拼接 (15) SIFT主要思想及特点 (16) SIFT算法详细过程 (16) SIFT匹配算法实现 (20) 7 基于surf 的图像配准 (22) SURF算法介绍 (22) 算法详细过程 (23) 8 基于最大互信息的图像配准 (24) 9 基于小波的图像拼接 (27) 10 基于轮廓特征的图像拼接技术 (27) 引言首先研究了图像拼接的基本技术，包括图像预处理、图像配准、图像融合，图像的预处理包括：图像预处理的主要目的是为了：降低图像配准的难度，提高图像配准精度。图像预处理包括：图像投影、图像去噪、图像修正等。图像配准采用的算法主要有两类：一类是基于区域的算法，是指利用两张图像间灰度的关系来确定图像间坐标变化的参数，其中包括基于空间的像素配准算法包括（1基于块匹配，2基于网格匹配，3基于比值匹配），基于频域的算法（4既是基于FFT的相位相关拼接）等。另一类是基于特征拼接的算法，是利用图像中的明显特征（点，线，边缘，轮廓，角点）来计算图像之间的变换，而不是利用图像中全部的信息，其中包括5 Harris角点检测算法，6 SIFT（角点）尺度不变特征转换算法，7 surf（角点，这种方法是sift方法的改进，速度提高）特征算法，第三类是8 基于最大互信息的拼接，9 基于小波（将拼接工作由空间域转向小域波，即先对要拼接的图像进行二进小波变换，得到图像的低频、水平、垂直三个分量，然后对这

图像拼接原理及方法

图像拼接原理及方法 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020

第一章绪论图像拼接技术的研究背景及研究意义图像拼接(image mosaic)是一个日益流行的研究领域，他已经成为照相绘图学、计算机视觉、图像处理和计算机图形学研究中的热点。图像拼接解决的问题一般式，通过对齐一系列空间重叠的图像，构成一个无缝的、高清晰的图像，它具有比单个图像更高的分辨率和更大的视野。早期的图像拼接研究一直用于照相绘图学，主要是对大量航拍或卫星的图像的整合。近年来随着图像拼接技术的研究和发展，它使基于图像的绘制（IBR）成为结合两个互补领域——计算机视觉和计算机图形学的坚决焦点，在计算机视觉领域中，图像拼接成为对可视化场景描述（Visual Scene Representaions）的主要研究方法：在计算机形学中，现实世界的图像过去一直用于环境贴图，即合成静态的背景和增加合成物体真实感的贴图，图像拼接可以使IBR从一系列真是图像中快速绘制具有真实感的新视图。在军事领域网的夜视成像技术中，无论夜视微光还是红外成像设备都会由于摄像器材的限制而无法拍摄视野宽阔的图片，更不用说360 度的环形图片了。但是在实际应用中，很多时候需要将360 度所拍摄的很多张图片合成一张图片，从而可以使观察者可以观察到周围的全部情况。使用图像拼接技术，在根据拍摄设备和周围景物的情况进行分析后，就可以将通过转动的拍摄器材拍摄的涵盖周围360 度景物的多幅图像进行拼接，从而实时地得到超大视角甚至是360 度角的全景图像。这在红外预警中起到了很大的作用。微小型履带式移动机器人项目中，单目视觉不能满足机器人的视觉导航需要，并且单目视觉机器人的视野范围明显小于双目视觉机器人的视野。利用图像拼接技术，拼接机器人双目采集的图像，可以增大机器人的视野，给机器人的视觉导航提供方便。在虚拟现实领域中，人们可以利用图像拼接技术来得到宽视角的图像或360 度全景图像，用来虚拟实际场景。这种基于全景图的虚拟现实系统，通过全景图的深度信息抽取，恢复场景的三维信息，进而建立三维模型。这个系统允许用户在虚拟环境中的一点作水平环视以及一定范围内的俯视和仰视，同时允许在环视的过程中动态地改变焦距。这样的全景图像相当于人站在原地环顾四周时看到的情形。在医学图像处理方面，显微镜或超声波的视野较小，医师无法通过一幅图像进行诊视，同时对于大目标图像的数据测量也需要把不完整的图像

二维图像拼接技术

专业设计报告设计题目：基于机器人视觉的图像处理方法研究 ——二维图像处理姓名：学号：学院：专业：指导教师：同组人姓名：

摘要：在实际应用中，经常会用到超过人眼视野范围甚至是全方位的高分辨率图像，普通数码相机的视野范围往往难以满足要求。为了得到大视野范围的图像，人们使用广角镜头和扫描式相机进行拍摄。但这些设备往往价格昂贵、使用复杂，此外，广角镜头的图像边缘会难以避免的产生扭曲变形，不利于一些场合的应用。为了在不降低图像分辨率的条件下获取大视野范围的图像，人们提出了图像拼接技术，将普通图像或视频图像进行无缝拼接，得到超宽视角甚至360度的全景图，这样就可以用普通数码相机实现场面宏大的景物拍摄。利用计算机进行匹配，将多幅具有重叠关系的图像拼合成为一幅具有更大视野范围的图像，这就是图像拼接的目的。图像拼接解决的问题一般式，通过对齐一系列空间重叠的图像，构成一个无缝的、高清晰的图像，它具有比单个图像更高的分辨率和更大的视野。最初主要是对大量航拍或卫星的图像的整合,也可运用于军事领域网的夜视成像技术,。利用图像拼接技术，拼接机器人双目采集的图像，可以增大机器人的视野，给机器人的视觉导航提供方便。在虚拟现实领域中，人们可以利用图像拼接技术来得到宽视角的图像或360 度全景图像，用来虚拟实际场景。在医学图像处理方面，把相邻的各幅图像拼接起来是实现远程数据测量和远程会诊的关键环节圆。在遥感技术领域中，图像拼接技术的应用也日益广泛。通过本课题的研究，初步了解图像拼接技术的基本应用，并了解sift语言的应用，将两幅具有相同特征点的图拼接在一起，实现二维图像的初步拼接处理。关键词：图像获取，图像配准，图像融合，图像合成，SIFT。一、设计的任务和目的二维和三维图像测量方法，具有非接触,自扫描,高精度的优点，已得到广泛应用。但在保证高精度的条件下，要实现大范围,多参数测量，单纯提高摄像机性能往往受到限制，而且成本高。图像拼接技术能够实现上述测量目的，达到较高的性能价格比。二维图像拼接是利用已获得的多幅被测物图像，提取图像间的公共特性，并通过公共特征将多图数据统一到同一坐标下，从而挖掘出数据中的深层次信息。二维图像拼接依据特征信息提取方法的不同，可以分为基于区域和基于特征两种。基于区域的拼接一般通过求相关系数实现，计算量大，运行时间长。基于特征的拼接可以提取有旋转,平移,缩放不变性的不变量，具有快速,准确的特点，在工业测量中还可人为加入特制标记，使测量更有实用性。图像拼接的关键是精确找出相邻图像中重叠部分的位置，然后确定两张图像的变换关系，然后进行拼接和拼缝融合。但是由于照相机受环境和硬件等条件影响，所要拼接的图像往往存在平移、旋转、大小、色差及其组合的形变与扭曲等差别。本设计采用基于特征的图像拼接技术，首先对图像进行轮廓提取，然后再对提取的轮廓进行匹配，从

图像拼接算法及实现(二).

图像拼接算法及实现（二） 3.3.2 特征点匹配法比值匹配法利用图像特征较少，而且在图像发生小角度旋转的时候容易发生误匹配。基于特征点的匹配法可以很好的解决这类问题。特征点主要指图像中的明显点，如房屋角点、圆点等。用于点特征提取得算子称为有利算子或兴趣算子。自七十年代以来出现一系列各不相同、各有特色的兴趣算子，较知名的有Moravec算子、Hannah算子与Foistner等。本文采用Moravec算子进行特征点提取: Moravec算子的基本思想是，以像素点的四个主要方向上最小灰度方差表示该像素点与邻近像素点的灰度变化情况，即像素点的兴趣值，然后在图像的局部选择具有最大的兴趣值得点(灰度变化明显得点)作为特征点，具体算法如下: （1）计算各像素点的兴趣值IV (interest value)，例如计算像素点(c,r)的兴趣值，先在以像素点((cr)为中心的n n的影像窗口中(如图3.3.2所示的 5 5的窗口)，计算四个主要方向相邻像元灰度差的平方和。图3.3.2 Moravec 算子特征点提取示意图 V = V = V = V = 其中k=INT(n/2)。取其中最小者为像元((c,r)的兴趣值: IV(c,r)=V=min{ V , V , V , V } (2)根据给定的阂值，选择兴趣值大于该阐值的点作为特征点的候选点。设V 为事先设定好的闭值，如果V V ，则V为特征点的候选点。阑值得选择应以候选点中包括需要的特征点，而又不含过多的非特征点。

(3)在候选点中选取局部极大值点作为需要的特征点。在一定大小的窗口内(可不同于兴趣值计算窗口)，去掉所有不是最大兴趣值的候选点，只留下兴趣值最大者，该像素即为一个特征点。在有了以上的特征点提取的基础上，基于特征点匹配算法主要步骤如下: (1)在参考图像T的重叠部分中选取4个区域，每个区域利用Moravec算子找出特征点。 (2)选取以特征点为中心的区域，本文大小选择7X7的区域，在搜索图S 中寻找最相似的匹配。因为有4个特征点，故有4个特征区域，找到相应的特征区域的匹配也有4块。 (3)利用这4组匹配的特征区域的中心点，也就是4对匹配的特征点，代入方程式(3-2-2)求解，所求的解即为两幅图像间的变换系数。 (3-2-2) 该算法的主要优点: (1)图像的特征信息得到了利用，能够有的放矢，不是在盲目的搜索。 (2)误匹配发生的概率小，因为利用了参考图像T包含特征点的特征区域来寻找相应匹配，因此在搜索图S中相应的特征区域容易确认。该算法的主要缺点: (1)计算的代价高，计算量大。该算法需要计算出特征点以及特征点的匹配点，同时还要将所有4对特征点带入式3-2-2求解变换系数，计算量大。 3.4 本章小结本章分析了现有的多种图像配准算法以及图像配准中的难点。第四章图像融合技术 4.1 图像融合技术的基本概念数字图像融合（Digital Image Fusion）是以图像为主要研究内容的数据融合技术，是把多个不同模式的图像传感器获得的同一场景的多幅图像或同一传感器在不同时刻获得的同一场景的多幅图像合成为一幅图像的过程。由于不同模式的图像传感器的成像机理不同，工作电磁波的波长不同，所以不同图像传感器获得的同一场景的多幅图像之间具有信息的冗余性和互补性，经图像融合技术得到的合成图像则可以更全面、更精确地描述所研究的对象。正是由于这一特点，图像融合技术现已广泛地应用于军事、遥感、计算机视觉、医学图像处理等领域中。

基于视频流的图像拼接算法

收稿日期：2011-05-13 作者简介：张洋（1985-），男，硕士研究生，主要从事图像处理和模式识别的研究，E-mail:zhangyang0707@https://www.360docs.net/doc/dc7811308.html, 。基于视频流的图像拼接算法研究张洋，李莉，朱蕾蕾（长春理工大学计算机科学技术学院，长春130022）摘要：本文提出了一种基于特征行的全自动无缝图像拼接算法。该算法首先利用相关系数法找出两幅图像的最佳匹配位置，然后利用图像融合技术消除两幅图像的差异。匹配算法简单，且具有一定的鲁棒性。该算法最大的特点是其快速性。对工程中需要提高拼接速度的环境，可以达到实时或准实时性的要求。关键词：图像拼接；皮尔森相关系数；图像融合中图分类号：TN911.73 文献标识码：A 文章编号：1672-9870(2011)03-0128-04 The Research of Mosaic Algorithm Based on Video Stream ZHANG Yang ，LI Li ，ZHU Leilei （School of Computer Science and Technology ，Changchun University of Science and Technology ，Changchun 130022）Abstract ：An automatic seamless image mosaic method based on feature une is proposed in this paper.The algorithm first find the best matching position of the two images based on the correlation coefficient ，then use the image fusion to eliminate the differences of the two images.The matching algorithm is simple and has much robustness.The biggest characteristic of the algorithm is fast.On the engineering environment which need to increase image mosaic speed ，it can achieve the requirements of real-time or quasi real-time Key words ：image mosaic technology ；pearson correlation coefficient ；image fusion 基于视频序列的数字图像拼接是指将具有重叠区的多帧视频通过数字配准和融合获得单幅宽视场静态全景图或动态全景图。基于视频序列的数字图像拼接技术主要包括全局快速配准算法、运动目标分割算法和无缝融合算法［1］。近年来，研究人员在图像拼接技术方面做了大量的工作。国内，2008年，马丽涛等提出一种基于条件数的配准算法［2］。方青、王博亮提出了一种新的基于比值模板匹配的彩色像拼接算法［3］。国外，Stein 提出了在相邻帧间进行纹理特征跟踪，求摄像机焦距和帧间偏移距离的算法［4］，每个算法都各有所长，但都在速度、效率方面都有一定的局限性。而现有的基于线匹配的算法大都具有快速性的特点，但鲁棒性普遍较差。基于以上算法的优缺点，本文提出一种适用于特定场景中摄像头沿着某一方向运动的基于统计相同移动距离的匹配算法，对不是完全规则的复杂背景的工业图片，具有一定的稳定性。该算法首先利用相关系数法计算两幅图像特定的列列之间的相关关系，然后根据相关系数得到两幅图像的移动距离，通过统计得到的一系列前面得到的移动距离，得到两幅图像的准确匹配位置。该算法只进行简单运算，计算量小，具有一定的实时性和鲁棒性，能够达到基于视频流的实时拼接的要求。 1 基于统计相同移动距离的匹配算法以图像的纵向拼接为例来说明此算法的运算过程，假设单帧图片的大小为m*n ，即n 行m 列，第一帧图片用A 表示，并将图片用矩阵表示： A =é?ê êêêêêa 11a 21?a n 1a 12a 22?a n 2…………ù ? úúúúúúa 1n a 2n ?a nm 假设第一帧图片与第二帧图片有60%的重叠长春理工大学学报（自然科学版） Journal of Changchun University of Science and Technology （Natural Science Edition ）第34卷第3期2011年9月 Vol.34No.3Sep.2011