一种基于新投影模型的全景图实现技术研究

摘要

全景图是近年来兴起的基于图像的绘制技术中的核心技术之一，虚拟现实的重要研究内容。生成全景图涉及到计算机图形学、图像处理及计算几何等诸多学科。全景图可以表达完整的环境信息，是观察者从一个固定视点旋转一周所看到的场景信息的集合。这些离散的图像信息经过图像拼接处理以后生成易于在计算机中表示的二维连续图像格式，然后再经过一次重采样，就可以在显示设备中以实景的方式显示出来。使用手持数码相机拍摄图片进行全景浏览的一般过程为：选定投影模型→获得序列图像→投影变换→拼接生成全景图→全景浏览。 使用普通相机采集图像序列构造全景图时，使用柱面投影模型生成的全景图在视点空间的垂直视域上有一定限制，其投影图像多用于水平环景的全景图拼接。本文对具有俯仰角的图像设计了一种类锥面投影模型与柱面投影模型结合的投影方式，扩大了全景图像浏览时的垂直视域。该方法与通过鱼眼相机获取图像构造全景图相比具有设备简单、投资低廉的优点；与普通相机获取图像通过球面模型投影构造全景图相比，具有投影与反投影计算简单的优点。 除了构建全新的投影模型，本文还对由此新模型生成全景图时带来的图像配准和拼接问题做了重点讨论。提出基于图像编码的图像配准方法，增加了图像配准准确度；设计了利用图像变形技术消除图像拼接中形成的空白区域的图像拼接方法，以及适合于投影和反投影运算的数据存储结构。另外，本文还结合计算机视觉中摄像机标定知识和java3D中的象素拾取技术给出了相机焦距估计方法。最后在计算复杂度上与球面模型做了比较，给出了满意的视觉效果。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1虚拟现实和基于图像的绘制

1.1.1虚拟现实

1.1.2基于图像的绘制

1.2全景图及其拼接技术的背景和现状

1.2.1全景图概述

1.2.2全景图像拼接技术现状

1.3本课题的主要研究内容和创新点

1.3.1主要研究内容

1.3.2课题创新点

1.3.3论文章节安排

2投影模型

2.1柱面投影模型

2.2球面投影模型

2.3立方体面投影模型

2.4本文投影模型

2.4.1新模型的构建背景

2.4.2新模型的描述和表示

2.4.3新模型的投影运算以及加速算法

3用于自动全景图拼接的图像配准技术

3.1基于灰度的图像配准技术

3.1.1逐一比较法

3.1.2单阈值比较法

3.1.3序贯性相似比较法

3.1.4基于图像迹的配准方法

3.1.5金字塔分层法

3.1.6双阈值比较法

3.2基于特征的图像配准方法

3.2.1基于几何线结构特征的图像配准

3.2.2基于点特征的图像配准方法

3.3本文的图像配准算法及其试验结果

4图像拼接

4.1图像拼接算法的一般思想

4.2图像拼接结果的平滑处理

4.2.1静态场景的平滑处理

4.2.2含有运动元素的平滑处理

4.3本文的拼接和校正算法及其试验结果

4.3.1焦距估计

4.3.2图像拼接和校正

4.3.3时间复杂度测试

5全景漫游

5.1全景漫游概念

5.2俯仰角和方位角

5.2.2缩放

5.3效果展示

6结论

参考文献

在学研究成果

致谢