基于鱼眼镜头的全景图像生成算法研究

摘要

相比于传统视觉系统，全景图像技术能够在一张图像中完整展现相机周围的信息，高效地为各种计算机视觉与机器视觉应用提供重要的信息来源，对于医疗、工业和军事等领域都有非常重要的意义。而鱼眼镜头是建立全景视觉系统最有效的方法之一，相对于反射式全景视觉系统，鱼眼镜头具有视角广阔、结构紧凑、成像清晰等优点。
　　本研究主要内容包括：⑴研究全景视觉系统的理论基础。本文对全景视觉系统进行分类，重点阐述基于鱼眼镜头的全景视觉系统，包括鱼眼镜头的物理结构、光学特性和鱼眼相机模型，为后续的相机标定和鱼眼图像校正技术奠定基础。⑵提出鱼眼图像的高效全景展开算法。本文在鱼眼图像全景展开过程中，针对现有算法的冗余性和展开角度的选取问题，提出一种30°旋转展开算法。同时，为了避免对图像进行旋转，提出一种基于极坐标的全景图像展开算法。实验结果表明，该算法简单高效，图像展开效果良好。⑶提出一种基于交比不变性与除法模型相结合的鱼眼图像校正算法。为了更好地校正鱼眼图像，本文改进了基于交比不变性的鱼眼镜头标定技术，提出一种基于除法模型的鱼眼图像校正算法，并通过数据分析和数据可视化，体现算法的有效性。相对于多项式模型，这种算法在标定过程中的计算复杂度较低，校正效果较好。⑷针对鱼眼全景展开图像中的景物比例失衡问题提出两种不同的比例修正算法。第一种是直接采用标定得到的除法畸变模型对鱼眼全景展开图像进行非线性拉伸；第二种是采用改进的光学传输函数模型，利用环形棋盘格径向等距的性质，通过迭代运算实现鱼眼全景展开图像的比例修正。实验结果表明该比例修正算法能够有效修正鱼眼全景展开图像，减少信息丢失，改善全景图像比例。

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第1章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文的研究内容和组织结构

第2章 鱼眼全景视觉理论基础

2.1 全景视觉系统的分类

2.2 鱼眼镜头的结构与光学特性

2.3 鱼眼相机的成像模型

2.4 本章小结

第3章 鱼眼图像的全景展开

3.1 旋转展开算法

3.2 30°旋转展开算法

3.3 基于极坐标的全景展开算法

3.4 本章小结

第4章 鱼眼图像校正技术

4.1 典型的鱼眼图像校正技术

4.2 改进的交比不变性校正算法

4.3 本章小结

第5章 全景图像比例修正

5.1 全景图像的问题

5.2 基于除法模型的比例修正算法

5.3 基于光学传输函数的比例修正算法

5.4 软件实现与优化

5.5 本章小结

第6章 总结与展望

6.1 课题总结

6.2 课题展望

参考文献

致谢

个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果