二维图像拼接技术

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1、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和机进行拍摄。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

2、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來得到

3、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圈。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,将两幅具有和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，STFTo—、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

4、量，单纯捉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，捉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捉取方法的不同，可以分为基丁区域和基丁特征两种。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捉取有旋传，平移，缩放不变性的不变量，具有快速,准确的特点，在工业测量中述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

5、找出相邻图像屮重叠部分的位置，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，从而确定重叠位置，最后对重叠部分进行融合，完成将两幅有重叠的图像拼合成一张大尺寸图。二、设计原理1.图像拼接算法的分类图像拼接的质量，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，一般口J以将图像拼接算

6、法分为以下两个类型：基于区域相关的拼接算法。（1）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岀发，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，对此差异比较后來判断待拼接图像重叠区域的相似程度，由此得到待拼接图像重叠区域的范围和位置，从而实现图像拼接。也可以通过FFT变换将图像曲时域变换到频域，然后再进行配准。对位移量比较人的图像，町以先校正图像的旋转，然后建立两幅图像之间的映射关系。（2）当以两块区域像索点灰度值的差别作为判别标准时，最

7、简单的一种方法是直接把各点灰度的差值累计起來。这种办法效果不是很好，常常由于亮度、对比度的变化及其它原因导致拼接失败。另一种方法是计算两块区域的对应像索点灰度值的相关系数，相关系数越大，则两块图像的匹配程度越高。该方法的拼接效果要好一些，成功率有所提高。基于特征相关的拼接算法。（1）基于特征的配准方法不是直接利用图像的像索值，而是通过像索导出图像的特征,然后以图像特征为标准，对图像重叠部分的对应特征区域进行搜索匹配，该类拼接算法有比较高的健壮性和鲁棒性。（2）基于特征的配准方法有两个过程：特征抽取和特征配准。首先从两

8、幅图像中提取灰度变化明显的点、线、区域等特征形成特征集。然后在两幅图像对应的特征集中利用特征匹配算法尽可能地将存在对应关系的特征对选择出來。一系列的图像分割技术都被用到特征的抽取和边界检测上。如cormy算子、拉普拉斯高斯算子、区域生长。抽取出来的空间特征有闭合的边界、开边界、交叉线以及其他特征。特征匹配的算法冇：交叉相关、距离变换、动态编程、