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图像拼接技术研究

方贤勇  
【摘要】:图像拼接作为基于图像绘制的一部分近年来成为研究的热点之一。本文对图像拼接技术进行研究,取得的研究成果包括: (1)新的基于特征的拼接方法 该方法采用尺度不变特征检测提取和描述特征、优先搜索查找每个特征的近似最近邻、RANSAC算法求解对应矩阵和捆绑调整算法消除多幅图像拼接时的配准误差累积。本文给出基于中值流滤波器的改进的RANSAC算法,保证了对应矩阵计算结果具有较高的精确性和稳定性。同时,本文设计出基于特征匹配对距离最小化的捆绑调整算法。 (2)改进的基于动态规划的拼接方法 该方法在相位校正的基础上将动态规划和多分辨率拼接相结合实现拼接,动态规划用于搜索最佳缝合线以去除鬼影,多分辨率拼接用于曝光差异的处理。为了提高缝合线的搜索效率,本文设计出新梯度算子,以强调几何结构上关系,并在此基础上给出简单高效的缝合线搜索准则。另外,本文还提出层次式多分辨率拼接技术实现平滑拼接。 (3)新的基于图切割的拼接方法 该方法在相位校正的基础上将图切割和泊松融合相结合实现拼接,图切割用于搜索全局最优的缝合线以去除鬼影,泊松融合用于曝光差异的处理。本文给出新的基于梯度方向直方图统计的权值计算方法,实现稳定的图切割。另外,本文还设计出重叠过渡的泊松融合方法,较好地完成图像合成。 (4)大位移图像的流形拼接方法 该方法首先将重叠区根据对应矩阵划分成多个切片,然后将这些切片交互变换到一起,最后利用多分辨率拼接技术进行合成。本文设计出自拷贝多分辨率拼接技术,通过对图像片段的预处理,生成平滑的重叠区,较好地实现片段间的多分辨率拼接。该流形拼接方法较好地解决了曝光差异问题,也在一定程度上解决了鬼影问题。 在上述算法研究基础上,本文实现了三个原型系统:EasyPanorama(全景著作系统)、EasyTour(基于图像的虚拟漫游系统)和虚拟大昌(大昌古镇数字化文化遗产保护系统)。EasyPanorama基于本文提出的基于动态规划的拼接方法,实现源图像录入到全景图出版的整个过程。EasyTour将全景图和单幅图像漫游相结合,实现大场景漫游。虚拟大昌是将全景图、单幅图像漫游和几何建模相结合的新尝试,借助多媒体手段,实现大昌古镇的数字化文化遗产保护和展示。


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