基于點(diǎn)特征的圖像配準(zhǔn)算法研究.pdf

1、圖像配準(zhǔn)是指找出場(chǎng)景中同一物體表面的結(jié)構(gòu)點(diǎn)在不同圖像上的投影像素點(diǎn)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。圖像鑲嵌指的是將多幅互有重疊的圖像組合形成一幅寬視角圖片的技術(shù)。目前圖像配準(zhǔn)和鑲嵌廣泛應(yīng)用于虛擬現(xiàn)實(shí)、視頻壓縮、圖像復(fù)原、圖像數(shù)據(jù)庫(kù)檢索等技術(shù)中。圖像配準(zhǔn)的研究是計(jì)算機(jī)視覺(jué)中最困難也是最重要的任務(wù)之一。 不同的圖像配準(zhǔn)方法總是對(duì)應(yīng)于某種適用的圖像變換模型，總體可以分為三類方法：直接像素亮度差優(yōu)化的方法、基于特征匹配的方法和變換域求解的方法。圖像配準(zhǔn)

2、算法研究的核心問(wèn)題是提高配準(zhǔn)的速度、精度和算法的穩(wěn)健度。 本文針對(duì)同一場(chǎng)景在不同角度下拍攝的重疊圖像配準(zhǔn)及鑲嵌問(wèn)題進(jìn)行了研究，包括研究了窄基線條件下基于頻域信息的配準(zhǔn)技術(shù)和基于點(diǎn)特征匹配的配準(zhǔn)技術(shù)；研究了圖像配準(zhǔn)與鑲嵌技術(shù)中的一系列相關(guān)問(wèn)題，包括攝像機(jī)運(yùn)動(dòng)模型、透視變換矩陣參數(shù)的魯棒估計(jì)和求解方法、插值技術(shù)、圖像變形技術(shù)、流形的概念等，并分析了影響合成圖像清晰度的主要因素。 本文提出了一種快速、穩(wěn)健的基于角點(diǎn)匹配的圖像配

3、準(zhǔn)算法。該算法提出了兩次導(dǎo)向匹配的思想，第一次使用相位相關(guān)法估計(jì)的全局粗平移運(yùn)動(dòng)參數(shù)指導(dǎo)局部的角點(diǎn)匹配，以降低無(wú)效搜索、提高匹配的速度和穩(wěn)健性，第二次使用改進(jìn)的RANSAC算法魯棒估算的精確變換模型參數(shù)再次指導(dǎo)角點(diǎn)匹配，以獲得更多的有效匹配角點(diǎn)；算法使用奇異值分解最小二乘法估算變換模型參數(shù)，并使用LM非線性優(yōu)化方法進(jìn)一步降低配準(zhǔn)誤差。這種全局參數(shù)指導(dǎo)局部匹配的思路提高了現(xiàn)有算法的匹配速度，并較好的降低了錯(cuò)配，提高了算法的整體穩(wěn)健性和配準(zhǔn)

4、精度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與現(xiàn)有算法相比，對(duì)于圖像重疊區(qū)域較小、圖像中含有運(yùn)動(dòng)物體、重復(fù)性紋理等較難自動(dòng)匹配情況，使用本文算法可以有效提高算法的成功率。 本文還提出了一種基于亮度與白平衡自動(dòng)調(diào)整的圖像鑲嵌算法。該算法中，首先使用本文提出的基于角點(diǎn)匹配的圖像配準(zhǔn)算法對(duì)圖像進(jìn)行幾何配準(zhǔn)，然后在對(duì)應(yīng)點(diǎn)位置處利用各個(gè)色彩通道的灰度信息估算圖像色彩變換函數(shù)以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)圖像的光度配準(zhǔn)，最后進(jìn)行無(wú)縫的圖像鑲嵌。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該算法可以較好的融合存在一