广域监视系统中的全景图生成技术研究

摘要

本文主要研究了广域监视系统中的全景图生成技术。在全景图的生成过程中，图像配准方法是研究的重点。 本文采用PTZ(pan-tilt-zoom)摄像机采集监视环境的空间序列图像。首先分析成像过程，为序列图像之间的变换建立起8-参数透视变换模型。接着分析摄像机的运动方式与图像之间变换模型的关系，通过分析得出结论，图像之间的变换模型不仅与摄像机的运动方式有关，还会受到景物深度的影响。该结论可以论证采用图像配准方法的必要性。图像配准的方法很多，每种方法都有一定的针对性，通过分析常用的配准方法与变换模型之间的对应关系，提出采用基于特征的方法来估计8-参数透视变换模型的参数。 针对PTZ摄像机所拍摄的序列图像的特点，本文提出了一种基于Harris角点且具有旋转不变性的图像配准方法。对相邻两幅图像先进行Harris角点提取，然后为每个角点构造相应的旋转不变性描述符，接着进行特征匹配，剔除误匹配后用最小二乘迭代法拟合变换模型的参数。根据变换模型将相邻两幅图像配准。在此基础上，采用变换链方式将所有的序列图像进行全局配准，然后缝合生成监视环境的全景图，采用最大值法消除拼接接缝。实验证明基于Harris角点且具有旋转不变性的配准方法对于纹理信息丰富的图像更有效，且可以克服一定程度的图像质量下降。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1广域监视系统的研究价值及存在的问题

1.2广域监视系统中的全景图生成技术概述

1.2.1全景图生成技术概述

1.2.2广域监视系统中全景图生成流程

1.2.3多摄像机固定拍摄模式

1.2.4单摄像机运动拍摄模式

1.3本文工作及论文结构

2多视图像拼接理论的研究

2.1图像配准技术的理论分析

2.2多视图像变换模型分析

2.2.1单透视摄像机成像模型

2.2.2 8-参数透视变换模型

2.3摄像机的运动方式与图像变换模型之间的关系

2.4变换模型与常用配准方法的对应关系分析

2.4.1基于灰度相关的图像配准方法

2.4.2基于相位相关的图像配准方法

2.4.3基于特征匹配的图像配准方法

2.5本章小结

3一种基于Harris角点且具有旋转不变性的图像配准方法研究

3.1典型的特征点提取算法的比较分析

3.1.1灰度极大值点

3.1.2尺度空间极值点

3.1.3 Harris角点

3.1.4灰度极大值点、尺度空间极值点和Harris角点的比较分析

3.2特征点匹配算法研究

3.2.1具有旋转不变性的特征描述符的研究

3.2.2常用相似度量的分析

3.2.3特征匹配的搜索策略分析

3.2.4误匹配剔除方法研究

3.3透视变换模型的参数拟合方法研究

3.3.1最小二乘法

3.3.2最小二乘迭代算法

3.3.3 LM(Levenberg-Marquardt)优化算法的适用性分析

3.4重采样与插值算法

3.5基于Harris角点且具有旋转不变性的图像配准方法

3.6本章小结

4基于图像配准的全景图生成技术研究

4.1序列图像全局配准算法研究

4.1.1递增方式

4.1.2变换链方式

4.2图像接缝消除方法分析

4.3本章小结

5全景图生成技术的实验分析

5.1基于PTZ摄像机的实验平台设计

5.2实验结果分析

5.2.1配准算法的有效性分析

5.2.2配准算法的对比分析

5.3本章小结

6总结与展望

致 谢

参考文献