论文总字数：25969字

摘 要

虚拟现实技术改变了大众的生活方式，通过技术手段获得高质量的全景图像将应用于很多领域。因此研究图像拼接技术是当下的热点。

本文首先介绍了图像拼接技术的研究背景及现状，简要论述了全景图的基本概念，和图像拼接基本流程及其关键技术，重点研究基于特征点的图像拼接技术中配准及融合等关键技术，分析了几种典型的配准算法，如Harris算法、SIFT算法及SURF算法，比较图像配准阶段这几种算法的性能及优缺点，以MATLAB为平台，通过图像特征点的匹配使多幅图像拼接成一幅完整的图像。选取其中拼接效果最好的SIFT算法进行改进，以实现平铺展示且拼接图像融合处过渡自然。

最后，本文通过仿真分析总结课题的研究工作，详细论述了改进后算法的优缺点，并且指明了接下来需要深入开展的研究方向。

关键词：全景图 图像拼接 图像配准 图像融合

Research on Panoramic Image Mosaic Technology Based on MATLAB

Abstract

Virtual reality technology has changed the way people live, and high-quality panoramic images are used in many fields by means of technology. Therefore, the study of image stitching technology is the current hot spot.

This paper first introduces the research background and current situation of image stitching technology, briefly discusses the basic concept of panorama, and the basic flow of image stitching and its key technology. Several typical registration algorithms, such as Harris algorithm, SIFT algorithm and SURF algorithm, are analyzed, and the performance and advantages and disadvantages of these algorithms are compared. MATLAB is used as a platform to match multiple images into a complete image by matching the image feature points. Select the best effect of the splicing SIFT algorithm to improve the tiled display and splicing the image fusion at the transition of natural.

Finally, this paper analyzes the advantages and disadvantages of the improved algorithm by analyzing and summarizing the research work, and points out the research direction which needs to be carried out in the next step.

Key Words： Panorama image；image mosaic；image registration；image fusion

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 研究背景及目的 1

1.2 国内外研究状况 1

1.3 课题内容与论文组织 2

1.3.1 论文研究内容 2

1.3.2 论文组织结构 3

第二章 图像拼接及其关键技术 4

2.1 全景图 4

2.2 全景图像拼接基本流程 4

2.3 图像采集 5

2.4 图像预处理 5

2.5 图像配准 6

2.6 图像融合 6

2.6.1 平均值法 6

2.6.2 加权平均法 6

2.6.3 中值滤波法 7

2.6.4 多分辨率技术 7

2.6.5 基于最佳缝合线的融合算法 8

2.7 本章小结 8

第三章 基于特征点的图像拼接技术 9

3.1 角点的定义 9

3.2 Moravec检测算法 9

3.3 Harris检测算法 10

3.4 SIFT检测算法 11

3.5 SURF检测算法 14

3.6 空间坐标转换轴 16

3.7 几种算法的比较 18

3.7.1 算法的仿真分析 18

3.7.2 几种算法的仿真对比 22

3.8 本章小结 22

第四章 基于改进算法的全景图拼接 23

4.1 原始图像的几何校正 23

4.2 特征检测提取算法的改进 23

4.3 改进前后实验对比 25

4.4 本章小结 27

第五章 全景图像拼接实验及结果分析 28

5.1 实验内容 28

5.2 图像采集 29

5.3 实验结果分析 30

5.4 本章小结 32

第六章 总结与展望 33

参考文献 35

致 谢 37

第一章 绪论

1.1 研究背景及目的

近年来，随着计算机技术的快速发展，虚拟现实技术（Virtual Reality, VR）已经深入渗透融入到了我们的生活环境中，为我们的生活质量提供了飞跃性的进步。虚拟现实技术是利用计算机生成特定的模拟环境^[1]来实现虚拟体验，是仿真技术的重要方向。它在医学、军事航天、工业制造、文物古迹、能源领域、影视娱乐等领域有着非常突出的优势。

建模是虚拟现实的首要任务^[2]，主要方式有两种：一种是基于计算机图形学的三维几何模型建模和绘制技术（Geometry-Based Modeling and Rendering, GBMR），另一种是基于图像的建模和绘制技术（Image Based Modeling and Rendering, IBMR），而GBMR建模过程比较繁琐，需要进行大量的计算，景象复杂度和质量都因为实时要求而受到限制，而IBMR的提出改善了这一问题，可以直接利用全景图集合来构成虚拟环境。随着深入广泛的研究，图像拼接技术已成为IBMR中的一项基本技术。

在各种应用服务趋于网络技术方向的迅猛发展的今天，多媒体应用的需求越来越强烈，而获得高分辨率、宽视野的图像在信息时代的多个领域引起了极大的关注。但是，普通的摄像机仅仅能拍摄有限范围的图像，若要获得宽视野，要么进行远距离拍摄，但其获得的图像的分辨率不能达到要求，放大后的图像有失真现象，要么使用广角摄像机进行拍摄，但缺点是设备昂贵且获得的图像边缘变形，图片质量有所下降。所以，人们用图像拼接技术来处理拍摄的同一场景的系列图像，通过拼接算法来进行精确的图像融合，既保证了原图像的质量，又增加了视野的范围，而且对拍摄设备的要求不高，实现了人们对高质量全景图像的需求。

请支付后下载全文，论文总字数：25969字