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普通摄像器材由于本身视场角的限制,不能一次性地拍出超宽视场图像,鱼眼镜头可以克服这个缺点,但是鱼眼图像具有严重的桶形畸变,在利用鱼眼图像信息之前,需要对鱼眼图像进行校正展开。鱼眼镜头的视角范围很大,一幅鱼眼图像就能包含很多丰富的信息,利用鱼眼图像来获得全景图像可以减少图像拼接的次数,最终提高图像拼接的质量,因此对鱼眼图像的校正以及利用校正后的图像进行拼接获得全景图像的研究很有价值和意义。
本文重点研究鱼眼图像的变形校正,并将一组已校正的鱼眼图像进行拼接融合,来获得360°全景图像。本文在分析和总结国内外对鱼眼图像校正和图像拼接研究成果的基础上,主要做了如下一些工作:
1)在鱼眼图像有效区域轮廓提取方面,深入研究了面积统计法,扫描线逼近法以及区域增长法,并对各算法进行大量的仿真实验和评价,分析并总结了各算法的优缺点,实验结果表明扫描线逼近法的计算速度最快,效果最好。
2)针对扫描线逼近算法抗噪能力差的缺陷,本文提出了改进的算法,实验表明提出的算法能够很好地抑制噪声,有效改善鱼眼图像轮廓的提取效果,并且能够提高算法的运行速度,具有很高的实用价值。
3)在鱼眼图像校正方面,研究了球面坐标定位法,经纬映射法和球面投影模型法,详细推导了各算法进行鱼眼图像校正的流程步骤,最后通过仿真实验对比分析了算法各自的特点,并指明经纬映射法得到的校正展开图像最适合用于全景图的拼接。针对球面投影模型算法的不足,提出了改进算法,提高了校正图像的质量。
4)系统地阐述了图像配准算法与图像融合算法。针对基于特征的配准,采用SIFT特征算子对校正后的鱼眼图像进行特征提取和匹配,利用RANSAC鲁棒算法对变换参数进行估计,然后利用加权平均法对图像进行拼接融合,最后对几组不同鱼眼图像实现了全景图的拼接,拼接结果证明了本论文采用的算法的适用性和可行性。