图像拼接技术在案件现场全景重建领域的应用研究

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1、像拼接技术在案件现场全景重建领域的应用研宄霍薇薇盛家鸿2（1.中凼人K公安大学警务信息工程学院，北京102623；2.北京肀环电子有限公司，北京100085）摘要：木文将采集的儿组现场阁像进行拼接得到整个场景的柱而、球而全景阁像，通过分析不同类型的全景图像在原图像的采集、图像的拼接、覆盖范围等方面在案件侦査过程屮的优缺点，得出球曲全景图原图像采集方法简单，需要的原始图像数量少，球面全景图覆盖范围广的优势更适合案件现场的全景重建，对案情分析阶段的案件现场三维模拟仿真，案发过程的动态反演提供很好的现实依据。关键词：案件现场，图像拼接，全景重建中图分类号：TP751.

2、11.引言由于犯罪的案件现场存在时间有限，这给案件的调查带來较大凼难，案件调查人员希望为后而的案情分析提供尽U多的现场信息，就必须快速全而的记录案发现场，但是传统的记录方法不仅准确性不高而II还容易遗漏重要信息，因此，寻找一种能够既快捷乂全而准确的记录案件现场的方法成为迅速侦破案件的关键。全景图像技术可以将整个案件现场的信息集中到一张二维图像巾，它包含了整个案件现场上下、左右、前后360"视角范围内的信息。因此，快速得到案件现场的全景图像可以为案件的快速顺利侦破提供现实依据。巾多幅图像生成全景阁像最关键的是阁像的拼接技术，目前阁像拼接技术在医学、遥感、数字校园、数

3、字城市等领域的应用十分广泛llj,但是在公安刑事侦查领域的应用还很少。本文利用图像拼接技术得到不同案件现场的不同类型的全景图，并对球Ifif全景图像拼接过程做了分析，通过对各种类型的场景的全景图进行分析，得出最适于案件侦查的案件现场全景图生成形式，为案件的侦查保存完整的案发现场，给案件侦查人员提供观察到每个细节的机会，使其能够从整体上把握案件现场，为案件的顺利侦破提供技术支持。2图像拼接技术全景图像是指视角超过人的正常视角水平视域为360%垂直视域为180°的图像。全景图像有三个特点：首先,它能够全面的展示360°范围内的所有场景信息：其次，360"全景大部分是在

4、图像的基础上拼合得到，能最大限度的保留场景的真实性；最后，360°环视的效果，虽然图像都是平而的，但是经过拼接处理之后得到的360°全景图像，却能给人三维立体的感觉，使观察者如在场景之中。全景图像根据投影面的不同主要分为柱面全景图、球面全景图和立方体全景图三种类型。柱面全景图是把图像投影到以视点为中心的有限高度的圆柱上，水平视角为360%但是垂直方向的视角小于180°的图像；球面企景图是指将图像投影到球面形成的图像，其水平视角为36CT,乗直视角为180°;立方体全景图由前、后、左、右、上、下6张图像无缝拼接而成的，相机位于立方体的中心，拼接好的阁像投影到立方体的

5、内表面，也是全视角,实际效果与球面全景图朴I似。2.1球面图像的拼接[2]图像拼接算法根据实现的原理分为两类：一类是基于特征的方法，本文中柱面企景图像的拼接采用的是这种方法；另一类是基于像素点对应关系的方法，该方法通过算法优化使两幅图像的对应像素点之间的差别最小。这种方法根据初始的参数，对于每一对对应点，计算当前的误差以及当参数变化时误差的变化率，根据总的误差能量最小这一原则，通过优化基金项目：中国人K公安大学校级项目，项目编号2013LG02作者简介：霍薇薇（1987—），女，山东人，汉族，硕士研宄生，主要研宄方向：图像处理算法迭代求解求得参数的局部最优解。假设

6、两幅图像上的对应点表示的是场景中同一个方向的光线，因为它们的像素值应该相同，即使加上一些干扰因素的影响，对应点的像素值也相似，由此可知算法的0标是使所有对应点像素值差异的总和最小，即算法在优化过程中的目标函数就是图像对应点误差能量的总和。在计算误差时，无论对彩色图像还是黑白图像，都只计算亮度的误差，这样即减少了计算量的也能够满足实际应用的要求。对于两幅重叠图像么，优化算法的FI标蚋数如公式(1)所示：£=CD苒屮，0，>0*为^1上的点，为L上的对应点。球面图像的拼接要确定每一幅图像在场景中的位置，在理想情况下，确定出所有的重叠图像对之间的位置关系后，就可以确定所

7、有图像之间的位置关系。但是巾于图像拼接算法不能避免误差的存在。所有阁像之间的位置关系是互相矛盾的，因而不能直接rh两幅阁像之间的位罝关系来定位每一幅图像。本文以所有图像的参数作为优化参数，以所有重叠图像之间的误差能量最小作为优化准则，汁算所有图像之间的位置关系。本文采用4张龟眼图像进行球面全景的拼接，设需要定位的图像为A，/s，八，/4,因此，该算法的目标函数为：(2>W其屮，为两幅重叠图像人，//的误差能量，1

8、点与其他图