图像拼接技术(Image Mosaics)就是将数张有重叠区域的图像(可能是不同时间、不同视角、或者不同的传感器获得的)拼成一幅大型的无缝高分辨率超宽视角全景图像的技术。图像拼接技术起源于人类的摄影技术,为了解决镜头拍摄角度的局限性。随着计算机技术及数字图像处理技术的发展,图像自动拼接技术逐渐成为摄影测量学、计算机视觉、图像处理和计算机图形学的研究热点,并被广泛应用于深空探测、遥感图像处理(多谱分类、环境监测、变化探测、图像拼接、天气预报、特大分辨率图像合成、地球信息融合系统(GIS))、医学图像分析(CT和NMR数据整合等)、绘图学(地图更新),计算机视觉(目标定位、自动质量控制)、视频压缩编码、虚拟现实技术、超分辨率重构等领域。本文首先介绍了图像拼接技术的研究现状及应用领域,揭示出图像拼接技术广阔的应用前景和理论意义。给出了图像拼接的一般流程,在此基础上将图像拼接技术分为两个关键技术——图像配准技术和图像融合技术,并分别对图像配准技术和图像融合技术的经典算法和最新算法做一概述和比较。讨论了图像拼接目前较流行全景图像拼接技术,并对柱面全景图像、球面全景图像和立方体全景图像三种投影模型进行了分析和研究。重点研究了柱面全景图像拼接算法,提出了一种基于特征块匹配的柱面全景图像拼接算法。该算法首先将360度环绕拍摄的序列图像投影到柱面坐标系下;然后以一幅图像为基准图像,选择基准图像中边缘信息丰富的块作为基准块,利用特征块匹配法在待配准图像中找出与基准块匹配的配准块,进而实现两幅图像的配准;再根据配准结果计算出图像间的变换参数;最后采用平滑因子对两幅图像的重叠区域进行图像无缝拼接。实验结果表明,本文的算法可以快速自动地生成柱面全景图像,具有良好的鲁棒性。为了实现全景图像拼接中序列图像的自动排序,提出了一种利用相位相关法判断两幅图像是否重叠以及两幅重叠图像的位置关系的序列图像自动排序算法。实验结果表明,该算法能有效地实现顺序混乱的序列图像的自动排序,具有较好的实用价值。