鱼眼成像全景漫游系统的研究

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1、鱼眼成像全景漫游系统的研究ResearchofPanoramicRoamingSystemBasedonFisheyeImages学科专业：控制科学与工程研究生：王志舟指导教师：张军副教授天津大学电气与自动化工程学院二零一五年十二月摘要论文针对虚拟现实领域的一种场景漫游技术进行了研究探索，以场景中固定视点不同朝向拍摄的多幅圆形鱼眼图像作为研究对象进行处理，通过对图像区域的提取、校正、拼接等步骤生成一幅全景图，并实现了一个全景浏览器，完成了对场景各部分进行漫游的功能。在区域提取的研究过程中，借鉴了线

2、扫描法的思想，提出了变角度线扫描法，通过使用不同角度的扫描线去逼近圆形区域，并对检测到的切点进行筛选，之后拟合圆，提高了有效区域参数提取的精确度和灵活性。畸变图像的校正过程中，基于柱面投影原理，提出了纵向压缩柱面投影算法，实现了鱼眼图像极点附近图像信息的保留，克服了柱面投影在垂直方向上的投影角度限制。实验结果显示，与经纬校正法相比，效果较好。在拼接处理过程中，通过应用相似度阈值筛选和对称筛选规则，显著的减少了配准特征点的个数，提高了拼接的效率。在估计场景变换矩阵时使用了随机抽样一致(RANSAC)

3、策略，提高了拼接的准确性。针对球面全景图的重投影浏览方法，给出了详细的分析过程，实现的浏览器能够完成对全景图的基本浏览功能，浏览范围达到水平360度垂直180度左右，在视觉上基本达到实用的要求。关键词：虚拟现实场景漫游圆形鱼眼图变角度线扫描纵向压缩随机抽样一致球面全景浏览IABSTRACTAkindofvirtualrealitysceneroamingtechnologyhasbeenstudiedinthispaper.Weusemultiplecircularfisheyephotosast

4、hedatasourceforprocessing.Installingafisheyecameraatafixedviewpointofascene,wetakephotosthroughrotatingcameralensindifferentdirections.Generally,wecangetfourpiecesoffisheyeimage.Someoverlappedregionexistsbetweeneverytwoadjacentimage.Byprocessingthesei

5、magesthroughmethodsofimageregionextraction,imagecorrectionandimagestitching,wecangetapanoramaimage.Usingtheself-designedpanoramabrowser,wecanroamdifferentregionsofthescene.Inthecourseofthestudyofareaextraction,weproposedthevariableanglelinescanmethod.

6、Itisestablishedonthefoundationofthetraditionallinescanningmethod.Byusingscanlinesofdifferentslopetoapproachthecirculararea,thetangentpointsaredetected.Wefilterthesetangentpointsforfittingacircle.Ourmethodimprovestheaccuracyandflexibilityofcircularfish

7、eyeimageareaextraction.Intheprocessofcorrectionofdistortedimages,weproposedlongitudinalcompressioncylindricalsurfaceprojectionmethod.Wesuccessfullypreservefisheyeimagenearpoleinformation,andovercometheanglelimitationofcylindricalsurfaceprojectioninver

8、ticaldirection.Experimentalresultsshowthatourmethodisbetterthanthelatitudeandlongitudecorrectionmethod.Asforimagemosaic,byusingsimilaritythresholdselectionandsymmetricfilteringrules,wesignificantlyreducethenumberofregistrationfeaturepointsandi