图像拼接中重叠区域确定
遥感相机焦面CCD机械拼接中重叠像元数的确定
遥感相机焦面CCD机械拼接中重叠像元数的确定吕恒毅;刘杨;郭永飞【摘要】According to the imaging gaps caused by scrolling imaging in the conventional assembled focal plane for a push-broom camera, a mechanical assembling method with uneven overlapping pixels was proposed. Firstly, a model was established to simulate the imaging process when the camera was scrolled. Then, the reason that the gaps appear was analyzed, and a mathematical formula for the gaps between the CCD viewing fields at a certain scrolling angle was derived. Accordingly, the allowable minimum quantity of the overlapping pixels between every two CCDs was derived as well. On these bases, a function of overlapping pixels of images was given for subsequent software programs to eliminate the superfluous pixels and to realize the gapless assembly. Analysis indicates that the error ε of this assembling method is less than one pixel, which satisfies |e/D|<l. Finally, an example was given.%针对推扫式遥感相机前后摆成像中焦面拼接的CCD其像片间出现视场漏缝的问题,提出了一种焦面CCD的非均匀重叠像元数机械拼接方法.首先,构造了相机前后摆的成像原理模型;接着,分析了CCD间产生地面视场漏缝的原因,并依据模型推导出相机前摆和后摆时各CCD 视场间漏缝大小的数学公式,从而得到各片间容许的最少重叠像元数量公式.在此基础上,进一步给出了后续电子学图像拼接与配准中片间重复像元数的函数形式,为实现图像无缝拼接提供了软件实现依据.分析表明,该方法的理论误差ε小于一个像元尺寸,即|ε/D|<1.最后,给出了工程应用实例.【期刊名称】《光学精密工程》【年(卷),期】2012(020)005【总页数】7页(P1041-1047)【关键词】遥感相机;焦平面;CCD拼接;前后摆;重叠像元【作者】吕恒毅;刘杨;郭永飞【作者单位】中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033;哈尔滨工业大学控制科学与工程系,黑龙江哈尔滨150001;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033【正文语种】中文【中图分类】V443.51 引言空间遥感相机[1-3]是空间对地观测的重要手段,在军事侦察、资源勘探和测绘等领域发挥着至关重要的作用。
图像拼接的检测
1 图像拼接 的概念 及拼接步 骤
图像 拼按是将 两幅或多幅数字影像( 它们有 呵能是在不 同
这种方法进行的无缝处理 。因此 ,本文主要对章域融合方法进 行分析 。常用的空域融合公 式是 :
计鞠 棚安善 2 0 0 67
维普资讯
实 技 技 术 用 术
()计算每一个边缘点附近 ,o 一l0 各个 角度方向上 3 0 80
包含的图像 点 ・
d 处的点的像素值。将() 1式离散化 ,对应向量所经的图像上的
n 个点 ,则其 中第i 个像素点 的值y : 为
】
( )在边 缘点周围计算 的每个方向 搜 索符合特征( ) 4 a 的像素点 ( 以垂直边缘 的方向为优先 方向)。 ()标记特征 值个数大于 阈值 ( 5 )的所有点 ;
L=¨ ( ‘ ft r L一 1 (d )
() 1
彩色图像 在每一个通道 上都可 以应 用这种方法 ); ()应用sb l 2 o e算子得到边缘信息 ;
其 of ) 0 ( 为加权 函数 ,f ) 并RyIt= ;0 <l , t (>0 t ,( 1 <d ,I ) 和
I 是拼接缝隙处 两边点P ,P 的像素值 ,I 。 2 为向量 丽 J  ̄ P为 zI 。
好,但是在选择 系数 上往往需要有先验知识的支持,才能有更
好的效果 ,因此更适合专用的特定场合 。经过试验证 明,住大
然 ,Aq 往往会对 插入部分 图像的边 界处 进行一些处理 。所 ] 以,本文针对任 图像拼接 中所使用的 图像无缝技 术进行了分
析 ,找到该过程引入的 一些特殊关系 ,并 以此作 为检测篡改的
2 图像融合
图像 融合 , 大体 上可 分为两大 类 。一 类是空域 融合方 在 法;另一类是频域 融合 方法 。空域融合方法分为两种 :一种是 巾值滤波器[ 另一种是加权平均法… “。频域融合方法也分为 9 ] ; 卜1 两种 : 一 种是基于图像 的高斯 金字塔分解的 算法l 4 另一种 l 】  ̄1; 是基于小波分 解的算法 。它们的基 本思 想都足把图像分解到不 同分 辨率下 的一 系列子 图像 ,然 后在每 一 子 像上进 行融 级 合,得到融合后的于图像序列后再进 行重 构。 卒域融合 方法速度快,适合大多数插入 图像的场 台;频域 融 合方法 是任频率域 卜对边界 区域 进行融 合 ,质量待往 会更
Matlab中的图像拼接方法与示例分析
Matlab中的图像拼接方法与示例分析图像拼接是数字图像处理领域中的重要任务,它能够将多张局部图像合并为一张完整的图像。
Matlab作为一种强大的工具,提供了多种图像拼接方法,本文将介绍其中常用的方法,并通过具体的示例分析其优劣和适用场景。
一、基于特征点匹配的图像拼接方法特征点匹配是一种常用且有效的图像拼接方法,它通过在图像中提取出稳定且唯一的特征点,然后根据这些特征点之间的相对位置关系进行图像的拼接。
在Matlab中,可以使用SIFT(尺度不变特征变换)算法来提取图像的特征点,然后使用RANSAC(随机一致性采样)算法对特征点进行匹配,并通过Harris角点检测算法来筛选出最佳的匹配点。
示例:将两张风景照片拼接成一张全景照片。
首先,使用SIFT算法提取两张照片的特征点,然后使用RANSAC算法对特征点进行匹配。
接着,通过Harris角点检测算法筛选出最佳的匹配点,并根据匹配点计算出图像间的转换矩阵。
最后,使用Matlab中的imwarp函数对图像进行变换,并使用imfuse函数将两张图像拼接在一起,得到最终的全景照片。
二、基于图像重叠区域的无缝拼接方法无缝拼接是指在图像拼接过程中,将多张图像合成为一张时,保持图像之间的连续性和平滑性,使得拼接后的图像看起来像是一张完整的图像。
在Matlab中,可以使用图像重叠区域的像素平均值或像素加权平均值来实现无缝拼接。
这种方法能够减少拼接过程中产生的明显拼接痕迹,使得拼接后的图像具有更好的视觉效果。
示例:将多张卫星图像拼接成一张地图。
首先,读入多张卫星图像,并确定它们之间的重叠区域。
然后,通过像素平均值或像素加权平均值来实现无缝拼接。
最后,使用Matlab中的imshow函数显示拼接后的地图图像。
三、基于图像内容的自动拼接方法自动拼接方法是指针对无法通过特征点匹配或像素平均值等方式进行拼接的图像,通过分析图像内容来实现图像的自动拼接。
在Matlab中,可以使用深度学习模型(如卷积神经网络)来对图像进行内容分析和特征提取,并根据提取的特征对图像进行拼接。
航空照相机的全景图像拼接技术
航空照相机的全景图像拼接技术随着无人机技术的快速发展,航空照相机作为无人机上的重要组成部分,越来越被广泛应用于航空摄影、地理测绘、农业科学等领域。
而其中一项关键技术——航空照相机的全景图像拼接技术,则成为了许多专业摄影师和测绘工作者所关注和探索的重点。
全景图像拼接技术是指将多幅局部重叠的照片通过计算机算法进行自动拼接,生成一幅无缝衔接的大尺寸全景图像的过程。
这项技术的发展,使得我们可以更好地捕捉和保存大范围的景观,更准确地记录和表达真实世界的细节和信息。
航空照相机的全景图像拼接技术的关键在于如何实现照片之间的准确定位和重叠区域的自动识别。
在航空摄影中,由于无人机在拍摄过程中会发生姿态变化和高度变化,这就造成了照片之间的尺度差异和视角变化,在进行图像拼接时增加了一定的难度。
为了解决这一问题,研究人员提出了多种算法和方法。
其中,图像特征点匹配是一种常用的方法。
该方法通过寻找图像中的关键点,并计算关键点的描述子,然后通过匹配关键点和描述子来找到对应的点,从而实现图像的对齐和融合。
此外,还可以利用传感器数据、GPS信息和惯性导航系统等,提高航空照相机姿态、位姿的估计精度,进一步优化图像拼接的结果。
除了关键点匹配,多图像融合算法也是实现航空照相机全景图像拼接的重要手段之一。
该算法通过对多幅图像进行颜色、亮度、对比度等方面的调整,使得图像在拼接后具有一致的外观。
同时,还可以采用多重融合方法,将不同的图像特征和信息进行优化和融合,从而得到更准确的全景图像。
除了技术点的研究,航空照相机全景图像拼接技术的发展还需要考虑到实际应用中的需求和使用场景。
例如,对于航空摄影来说,拼接后的全景图像对于地理测绘、城市规划、农业科学等领域的应用至关重要。
因此,算法的稳定性、拼接效果的准确性和高效性等方面都需要进行综合考虑。
此外,在航空照相机全景图像拼接技术的研究和应用过程中,还需要关注数据的存储和处理。
航空照片的体积通常很大,因此如何高效地存储、传输和处理这些数据,也是一个需要解决的问题。
自由像片重叠区域的确定及拼接
20 0 8年 9 月
海
洋
测
绘
Vo128. . No. 5 Se ., 0 p 2 08
HYDROGR APHI SURVEY G C AND CHA nNG
自由像 片 重 叠 区域 的确 定 及 拼接
王 悦 吴云东 张魁 珂 , ,
( .5 1 队 , 16 05部 辽宁 大连 16 2 ; . 10 3 2 解放军信 息工程大学 测绘学 院 , 河南 郑州 405 ) 50 2
情况 。
首先 引 入 几 个 基 本 定 义 。假 设 有 两 个 多 边 形 L:{lp , ,m}R={lq , , } =1= p ,2 … p , q ,2 … q , 1 4, , 四边形 顶 点 排列 顺 序 按 从 左 上 角 开 始 顺 时 针 方 向
排列 。对 于 P 、2顶 点 间 的直 线 以 较 小 顶 点 标 号 lP
通用算法 能很好 的确定影像重 叠区域 , 且适用 于多张影 像重叠 ; 改进 的 S E IK 算 法 , 运算结 果更加符 合人 的 Z LS I 其
视觉 习惯 , 影像过渡 自然 , 重影现象最小 。 关键词 : 多边形 ; 叠区域 ; 重 图像配准 ; 图像 拼接 中图分 类号 : 2 1 1 P 3 . 文献标识码 : B 文章编号 : 6 13 4 (0 8 0 —0 50 17 —04 20 )50 6 —4
对 于相 邻两 张 具 有一 定 重 叠度 的影像 , 以通 可 过 同名 像 点进行 配准 。在 本 文 中 , 们 采 用仿 射 变 我 在航 空摄 影测 量 中 , 飞行 器飞行 速度 较快 , 到 受 低空 影 响因素 少 , 以 比较 容 易 地保 证 航 线 方 向与 可 遥感 平 台姿态 的稳定 , 到 的影 像按 航 带排列 整齐 , 得 处理 较方 便 。然而 在获取 低 空高分 辨率航 空 影像 的
图像处理中的图像拼接算法优化研究
图像处理中的图像拼接算法优化研究摘要:图像拼接是一种常见的图像处理技术,通常用于将多个图像拼接成panorama照片。
然而,由于图像之间的不匹配和拼接引起的失真等问题,图像拼接算法的优化一直是研究的热点之一。
本文旨在通过对现有图像拼接算法的优化研究,提出一种更有效和精确的图像拼接算法。
介绍:图像拼接是指将多个局部图像拼接在一起,形成一个连续的全景图像。
图像拼接在许多领域中广泛应用,如摄影、天文学和医学图像处理等。
然而,由于拼接过程中图像之间的色彩、曝光和尺寸等差异,以及图像之间的重叠区域匹配问题,图像拼接算法面临许多挑战。
相关工作:在过去的几十年里,许多图像拼接算法被提出。
其中最常用的是基于特征匹配的方法,如SIFT(Scale-Invariant Feature Transform)和SURF(Speeded Up Robust Features)。
这些算法通过检测图像中的关键点,并计算关键点之间的特征来进行图像拼接。
然而,这些算法存在一些问题,如计算复杂度高和对图像缩放不稳定等。
算法优化:为了解决现有图像拼接算法存在的问题,本文提出了以下优化措施:1.图像预处理:在进行图像拼接之前,对图像进行预处理是必要的。
一种常见的方法是调整图像的白平衡和曝光度,以使得图像在拼接过程中达到最佳匹配。
此外,对图像进行平滑处理和去噪,可以减少图像拼接中的失真。
2.特征点提取与匹配:在特征点提取方面,本文采用了SIFT算法。
SIFT算法能够检测图像中的关键点,并计算关键点的特征描述子。
采用SIFT算法的优点是能够在图像缩放和旋转的情况下保持稳定的匹配结果。
在特征点匹配方面,本文使用了RANSAC(Random Sample Consensus)算法,该算法能够剔除错误匹配点,提高拼接的准确性。
3.图像拼接和融合:在图像拼接和融合的过程中,本文采用了多频段融合算法。
该算法能够将重叠区域内的像素进行混合,以提高拼接的平滑度和连续性。
图像处理技术中的图像分块与拼接方法
图像处理技术中的图像分块与拼接方法图像分块与拼接是一种常见的图像处理方法,它可以将一幅图像分割成多个小块,在处理和传输过程中更加高效地处理图像。
本文将介绍图像分块与拼接的原理和常用方法。
图像分块是将一幅图像划分为一定大小的块的过程,每个块在图像上是连续的,并且没有重叠。
图像分块的目的是为了更好地处理大型图像,可以提高算法的运行效率以及减少处理和传输过程中的存储空间。
常用的图像分块方法有两种:固定大小和自适应大小。
固定大小的图像分块方法是将图像平均划分为相同大小的块。
例如,如果一幅图像的尺寸是M×N,而块的大小为m×n,那么图像将被分为(M/m)×(N/n)个块。
这种方法简单直接,但在处理不规则的图像时可能会导致信息的丢失。
自适应大小的图像分块方法是根据图像的内容和特征来划分不同大小的块。
例如,可以根据图像的边缘检测结果来决定分块的位置,边缘部分更可能是图像的显著特征,因此可以将其分块处理。
这种方法能够更好地保留图像的细节信息,但计算复杂度相对较高。
图像拼接是将多个小块重新组合成一幅完整的图像的过程。
图像拼接的目的是恢复原始图像的完整性,使得处理后的图像可以更好地显示和分析。
常见的图像拼接方法有两种:重叠区域法和无重叠区域法。
重叠区域法是在拼接过程中,将相邻块的一部分区域进行重叠,通过图像的亮度和颜色分布来进行补偿和平滑处理。
这种方法能够更好地消除拼接处的不连续性,但在处理复杂纹理和细节的图像时可能会引入伪影。
无重叠区域法是将相邻块直接拼接在一起,不进行重叠处理。
这种方法简单快捷,但在处理纹理丰富和细节信息丰富的图像时可能会导致明显的不连续性。
除了以上提到的方法,还有一些高级的图像分块与拼接方法,如基于特征的分块与拼接、基于深度学习的分块与拼接等。
这些方法通过利用图像自身的特征和结构信息,能够更好地实现图像的分块和拼接,提高图像处理的效果和质量。
总之,图像分块与拼接是图像处理中常用的方法之一,对于大型图像的处理和传输具有重要意义。
montage参数
Montage是一个用于图像拼接的软件,其参数可以根据具体的使用场景和需求进行调整。
以下是一些常见的Montage参数及其作用:
输入文件名:指定要进行拼接的图像文件名。
可以指定多个文件,以便将它们组合在一起。
输出文件名:指定拼接后的图像的输出文件名。
图像大小:指定输出图像的大小。
可以通过输入宽度和高度值来调整输出图像的大小。
拼接方式:选择图像拼接的方式。
常见的拼接方式包括横向拼接、纵向拼接、自由拼接等。
图像间距:指定拼接图像之间的间距。
通过调整间距值,可以控制拼接后图像之间的空隙大小。
背景颜色:指定拼接后图像的背景颜色。
可以选择不同的颜色或使用透明背景。
重叠区域处理:指定如何处理重叠区域的图像。
可以选择不同的算法来调整重叠区域的亮度、对比度和颜色。
平滑处理:对拼接后的图像进行平滑处理,以减少拼接痕迹和失真。
可以选择不同的平滑算法和参数来控制平滑效果。
图像质量:调整输出图像的质量。
可以通过设置压缩率、分辨率等参数来控制输出图像的质量。
其他参数:根据具体的使用场景和需求,还可以调整其他参数,如旋转角度、缩放比例等。
请注意,以上参数只是Montage软件中一些常见的参数,实际使用时可能还有其他参数可供调整。
建议参考Montage的官方文档或软件帮助文档,以获取更详细的信息和指导。
图像拼接实验报告
图像拼接一、实验原理及实验结果图像拼接就是将一系列针对同一场景的有重叠部分的图片拼接成整幅图像,使拼接后的图像最大程度地与原始场景接近,图像失真尽可能小。
基于SIFT算法则能够对图像旋转、尺度缩放、亮度变化保持不变性,对视角变化,仿射变换,噪声也能保持一定程度的稳定性。
本次实验运用SIFT匹配算法来提取图像的特征点,采用随机抽样一致性算法求解单应性矩阵并剔除错误的匹配对。
最后用加权平均融合法将两帧图像进行拼接。
具体过程为:首先选取具有重叠区域的两帧图像分别作为参考图像和待拼接图像,然后使用特征提取算法提取特征点,并计算特征点描述子,根据描述子的相似程度确定互相匹配的特征点对。
再根据特征点对计算出待拼接图像相对于参考图像的单应性矩阵,并运用该矩阵对待拼接图像进行变换,最后将两帧图像进行融合,得到拼接后的图像。
1.特征点检测与匹配特征点检测与匹配中的尺度空间理论的主要思想就是利用高斯核对原始图像进行尺度变换,获得图像多尺度下的尺度空间表示序列,再对这些序列就行尺度空间的特征提取。
二维的高斯核定义为:G(x,y,σ)=12πσ2e−(x2+y2)2σ2⁄对于二维图像I(x,y),在不同尺度σ下的尺度空间表示I(x,y,σ)可由图像I(x,y)与高斯核的卷积得到:L(x,y,σ)=G(x,y,σ)∗I(x,y)其中,*表示在x 和 y方向上的卷积,L表示尺度空间,(x,y)代表图像I上的点。
为了提高在尺度空间检测稳定特征点的效率,可以利用高斯差值方程同原图像进行卷积来求取尺度空间极值:D(x,y,σ)=(G(x,y,kσ)−G(x,y,σ))∗I(x,y)= L(x,y,kσ)−L(x,y,σ)其中k为常数,一般取k=√2。
SIFT算法将图像金字塔引入了尺度空间,首先采用不同尺度因子的高斯核对图像进行卷积以得到图像的不同尺度空间,将这一组图像作为金字塔图像的第一阶。
接着对其中的2倍尺度图像(相对于该阶第一幅图像的2倍尺度)以2倍像素距离进行下采样来得到金字塔图像第二阶的第一幅图像,对该图像采用不同尺度因子的高斯核进行卷积,以获得金字塔图像第二阶的一组图像。
双目拼接 测试标准
双目拼接测试标准
双目拼接是一种图像处理技术,用于将两个或多个视角从不同角度拍摄的图像拼接成一个全景图像。
以下是测试标准的一般指导原则,用于评估双目拼接的效果和质量:
1. 对齐准确性:检查拼接后图像中物体的对齐情况,特别是在重叠区域。
拼接后的图像应该没有明显的偏差或错位。
2. 流畅度和连续性:观察拼接的图像是否流畅,没有明显的视觉断裂或不连续性。
特别关注拼接边缘和物体边缘,确保过渡自然平滑。
3. 色彩和亮度一致性:检查拼接后图像的色彩和亮度是否一致。
避免拼接区域出现色差或亮度不匹配的情况。
4. 感知一致性:观察拼接后图像是否在视觉上保持一致。
例如,光照和色调在整个图像中是否一致。
5. 平滑度和细节保留:拼接后的图像应该保留原始图像的细节,并且在过渡区域具有适当的平滑度,避免出现过渡的明显痕迹或伪影。
6. 校正和畸变处理:检查拼接后是否进行了校正和畸变处理,以消除由于不同视角和镜头畸变而产生的变形或拉伸。
7. 用户体验:最重要的是考虑最终用户的视觉体验。
拼接后的图像应该给用户带来自然、无缝切换的观感,使他们能够流畅地浏览全景图像。
请注意,具体的测试标准和指导原则可能会因拼接目的、应用领域和具体技术而有所不同。
在实际应用中,针对具体的双目拼接需求和要求,可能需要制定更具体的测试标准和评估方法。
图像融合拼接方法
图像融合拼接方法图像融合拼接是指将多幅图像进行合并处理,形成一幅新的图像。
它在计算机视觉、图像处理领域具有重要应用,可以用于拼接全景图、生成虚拟实境等。
本文将介绍几种常见的图像融合拼接方法。
一、传统图像融合拼接方法1.1 直观图像融合拼接方法直观图像融合拼接方法是最简单的一种方法,它直接将两幅图像进行叠加。
例如,在拼接两张风景照片时,可以将两个图像的像素值相加或取平均值,从而合并成一幅新的图像。
这种方法的优点是操作简单,但缺点是容易导致拼接处的边缘不连续,不够自然。
1.2 重叠区域混合融合拼接方法重叠区域混合融合拼接方法通过将两幅图像在重叠区域内进行像素值的平滑过渡,实现更自然的融合效果。
常用的方法有线性混合、高斯混合等。
线性混合是指在重叠区域内,按照一定的权重将两幅图像的像素值进行逐点插值,从而形成新的图像。
而高斯混合则是通过使用高斯模糊滤波器,降低重叠区域内图像的对比度,实现平滑过渡。
1.3 多尺度图像融合拼接方法多尺度图像融合拼接方法是一种层次化的拼接方法。
它首先将两幅图像进行金字塔分解,分别得到不同尺度的图像金字塔。
然后,在每一层金字塔上进行拼接处理,得到对应尺度的融合结果。
最后将各层结果合并,得到最终的融合图像。
这种方法能够有效处理图像的尺度变化,并保持较高的拼接质量。
二、深度学习图像融合拼接方法随着深度学习技术的发展,越来越多的研究者开始将其应用于图像融合拼接中,取得了很好的效果。
深度学习图像融合拼接方法主要包括基于生成对抗网络(GAN)的方法、基于卷积神经网络(CNN)的方法等。
2.1 基于生成对抗网络的图像融合拼接方法基于生成对抗网络的图像融合拼接方法是将两幅图像作为输入,通过生成器和判别器的协同训练,使生成器能够生成与真实图像相似的图像。
这种方法可以有效地学习到图像的分布特征,从而生成更自然的融合结果。
2.2 基于卷积神经网络的图像融合拼接方法基于卷积神经网络的图像融合拼接方法主要通过卷积层、池化层和全连接层等结构,对输入图像进行特征提取和融合操作。
控制点检测方法
控制点检测方法一、引言控制点检测是计算机视觉领域中的一项重要任务,其目的是在图像或视频中准确定位和识别出特定的控制点。
控制点通常是一些具有明确特征的点,可以用于图像配准、三维重建、姿态估计等应用中。
本文将介绍几种常用的控制点检测方法,并对其原理和应用进行详细阐述。
二、特征点检测特征点检测是控制点检测的基础,它通过寻找图像中具有独特性质的像素点,用于表示图像的特定区域。
常见的特征点包括角点、边缘点、斑点等。
特征点检测的目标是找出具有鲁棒性和区分度的特征点,以便后续的匹配和跟踪。
1. Harris角点检测Harris角点检测是一种常用的特征点检测方法,它通过计算图像中每个像素点的角点响应函数,来判断该点是否为角点。
角点响应函数基于像素点的局部灰度变化和邻域窗口的自相关矩阵,通过计算特征值来判断角点的存在与否。
Harris角点检测方法具有简单、快速和鲁棒性好的特点,广泛应用于图像配准、目标跟踪等领域。
2. SIFT特征点检测尺度不变特征变换(SIFT)是一种基于局部图像特征的检测方法,它通过在不同尺度空间中寻找极值点,并提取出具有独特性质的SIFT描述子。
SIFT特征点检测方法具有旋转不变性和尺度不变性的优点,适用于大尺度和小尺度的图像配准和匹配任务。
三、控制点匹配控制点匹配是将两幅或多幅图像中的特征点进行对应的过程,目的是找到它们之间的几何关系。
控制点匹配可以通过特征描述子的相似性度量来实现,常用的方法包括最近邻匹配、RANSAC算法等。
1. 最近邻匹配最近邻匹配是一种简单直观的匹配方法,它将一个特征点与另一幅图像中最相似的特征点进行匹配。
匹配的相似性度量通常使用欧氏距离或汉明距离。
最近邻匹配方法简单易实现,但对于存在噪声和遮挡的情况,容易产生错误的匹配。
2. RANSAC算法RANSAC(Random Sample Consensus)算法是一种鲁棒的参数估计方法,常用于控制点匹配中的模型拟合。
它通过随机选择一组数据样本,计算模型参数,并统计符合模型的样本数目。
基于SIFT算法的图像拼接技术研究与实现
基于SIFT算法的图像拼接技术研究与实现图像拼接技术是指将多张照片合成一张更大的画面,以获取更广阔的视野或更宽广的视角。
这种技术可以用于旅游景点的浏览、建筑物的全景展示等多个领域,因此在现代科技中被广泛使用。
本文将主要介绍使用SIFT算法实现图像拼接的技术原理和应用。
一、SIFT算法简介SIFT(Scale-Invariant Feature Transform)算法可以提取图像中的局部特征并具有旋转不变性和尺度不变性。
这种算法在图像相关应用中非常实用,如图像识别、图像匹配、图像拼接等方面都有广泛的应用。
SIFT算法一般分为以下步骤:1. 尺度空间构建通过利用高斯卷积阶段来判断不同图像之间的尺度差异,将每张照片分成多层尺度的图像金字塔。
2. 关键帧检测在每层尺度中,通过计算高斯差分的方法来检测出图像中的局部极值点,这些极值点被认为是图像的不变特征点。
3. 方向确定在每个不变特征点周围的区域内,确定一个代表性角度作为该点的方向。
4. 关键帧描述在确定了特征点的方向之后,通过建立局部图像的梯度方向直方图,对每个不变特征点进行描述,转化为一个向量。
二、SIFT算法在图像拼接中的应用在图像拼接中,SIFT算法主要用于检测出两张图像中的重叠区域,并对这些区域进行融合。
通常,我们可以通过以下过程来利用SIFT算法进行图像拼接。
1. 特征点检测首先,我们需要分别对每张要拼接的图像进行SIFT算法检测,获得每张图像中的不变特征点。
2. 特征点匹配接下来,我们需要对不变特征点进行匹配,以便找到两张图像中的重叠区域。
这里可以采用诸如RANSAC等算法,去除错误匹配点。
3. 配准和融合最后,经过特征点匹配后,我们可以对两张图像进行配准和融合。
配准通常使用图像变形等方法进行。
融合通常采用平均法、最大值法或者自适应加权融合等不同的方法。
三、SIFT算法图像拼接实例以下是使用SIFT算法进行图像拼接的示例。
我们使用三张图片进行图像拼接。
红外图像拼接概述
红外图像拼接1 概述1.1意义图像拼接技术是基于获取图像场景的大小和成像器件的分辨率两者之间的矛盾上产生的。
当人们需要获取最大视野的图像时,就必须要调节成像器件的镜头焦距。
由于成像器件的分辨率是一定的,获得的视野越大分辨率越低,反之,分辨率越高则获得的视野也越小。
在人们既要求高分辨率又要求大视野的场景图像的需求下,图像拼接技术产生了。
随着图像拼接相关理论的不断完善和计算机应用的不断发展,图像拼接技术日益成为图像处理的热点之一。
红外图像拼接技术就是保证分辨率不变,将两幅或者多幅小视野的场景图像拼接成一幅宽视野的无缝目标图像的过程。
拼接的过程不仅减少了图像间存在的冗余,而且宽视野的场景图像可以让观察者在稳定的图像分辨率下观察到更丰富的场景信息。
红外拼接技术可以应用于红外预警、周视扫描、目标识别和探视中。
1.2图像拼接流程图像拼接技术是将一组相互间具有重叠部分的图像序列进行空间匹配对准,经重采样融合后形成一幅包含各个图像序列信息的宽视角的、完整的、高清晰的无缝拼接图像技术。
图像拼接实质就是图像空间上的对齐、灰度上的融合。
一般来说,图像拼接的过程主要分为三个步骤:图像预处理,图像配准和图像合成。
其中图像配准是整个图像拼接的基础。
图像配准和图像合成是图像拼接的两大关键技术。
参考图拼接预处理待拼接图图像匹配和对齐图像融合和边界平滑目标图像图像预处理图像配准图像融合图1 图像拼接的基本流程图像预处理:目的是改善图像的质量,从而保证下一步图像配准的精度,包括对图像对比度拉伸、噪声点抑制(如直方图处理、图像的平滑滤波)等。
对于一些存在几何畸变的图像还要进行校正。
如果在图像质量不好的情况下直接进行图像拼接,容易造成误匹配。
在红外图像对比度特别低、噪声点多的情况,如果不进行预处理,可能提取不到足够的匹配点。
图像配准:目的是建立参考图像及待配准图像之间的匹配数学模型、完成图像空间上的对齐。
主要是将从不同传感器或者在不同拍摄条件下获取的同一场景的两幅或者多幅图像之间进行匹配和对其的过程。
图像拼接算法
图像拼接算法1. 简介图像拼接是将多幅图像拼接成一幅大图的过程。
在计算机视觉和图像处理领域中,图像拼接广泛应用于全景图像拼接、卫星图像拼接、医学图像拼接等诸多领域。
图像拼接算法基于特征点匹配和图像变换等技术,能够将多幅图像的内容无缝地拼接在一起,形成一幅完整的图像。
2. 图像拼接算法的基本原理图像拼接算法的基本原理主要包括以下几个步骤:2.1 特征点提取与匹配在图像拼接过程中,首先需要提取每幅图像的特征点,常用的特征点提取算法有SIFT、SURF、ORB等。
然后通过特征点的描述子,使用匹配算法(如FLANN、KNN等)来找到多幅图像之间的特征点对应关系,从而实现匹配。
2.2 图像变换在特征点匹配的基础上,需要进行图像变换,将多幅图像对齐。
常用的图像变换方法包括仿射变换、透视变换等。
通过计算变换矩阵,可以将特征点在不同图像中的位置转换到同一个坐标系下,实现图像对齐。
2.3 图像融合图像对齐后,还需要进行图像融合,将多幅图像拼接在一起形成一幅完整的图像。
常用的图像融合方法有重叠区域平均法、无缝融合法等。
通过合理地选择图像融合方法,可以使得拼接后的图像在视觉上看起来更加自然、连贯。
3. 常见的图像拼接算法3.1 SIFT算法SIFT(Scale-invariant Feature Transform)算法是一种高效的特征点提取算法,它能够提取出物体的尺度不变特征,并且对旋转、尺度、亮度的变换具有一定的鲁棒性。
SIFT算法在图像拼接过程中被广泛应用,在特征点的匹配和图像变换中发挥着重要作用。
3.2 RANSAC算法RANSAC(Random Sample Consensus)算法是一种鲁棒性较好的参数估计算法,它能够通过采样和迭代的方式,从一组可能含有外点的数据中估计出最优参数。
在图像拼接中,RANSAC算法常用来估计图像间的几何变换关系,从而实现图像对齐。
3.3 多频段融合算法多频段融合算法是一种基于图像金字塔的融合方法,它将图像分解为不同尺度的图像金字塔,然后通过逐层融合的方式将图像进行拼接。
图像拼接原理及方法
第一章绪论图像拼接技术的研究背景及研究意义图像拼接image mosaic是一个日益流行的研究领域,他已经成为照相绘图学、计算机视觉、图像处理和计算机图形学研究中的热点;图像拼接解决的问题一般式,通过对齐一系列空间重叠的图像,构成一个无缝的、高清晰的图像,它具有比单个图像更高的分辨率和更大的视野;早期的图像拼接研究一直用于照相绘图学,主要是对大量航拍或卫星的图像的整合;近年来随着图像拼接技术的研究和发展,它使基于图像的绘制IBR成为结合两个互补领域——计算机视觉和计算机图形学的坚决焦点,在计算机视觉领域中,图像拼接成为对可视化场景描述Visual Scene Representaions的主要研究方法:在计算机形学中,现实世界的图像过去一直用于环境贴图,即合成静态的背景和增加合成物体真实感的贴图,图像拼接可以使IBR从一系列真是图像中快速绘制具有真实感的新视图;在军事领域网的夜视成像技术中,无论夜视微光还是红外成像设备都会由于摄像器材的限制而无法拍摄视野宽阔的图片,更不用说360 度的环形图片了;但是在实际应用中,很多时候需要将360 度所拍摄的很多张图片合成一张图片,从而可以使观察者可以观察到周围的全部情况;使用图像拼接技术,在根据拍摄设备和周围景物的情况进行分析后,就可以将通过转动的拍摄器材拍摄的涵盖周围360 度景物的多幅图像进行拼接,从而实时地得到超大视角甚至是360 度角的全景图像;这在红外预警中起到了很大的作用;微小型履带式移动机器人项目中,单目视觉不能满足机器人的视觉导航需要,并且单目视觉机器人的视野范围明显小于双目视觉机器人的视野;利用图像拼接技术,拼接机器人双目采集的图像,可以增大机器人的视野,给机器人的视觉导航提供方便;在虚拟现实领域中,人们可以利用图像拼接技术来得到宽视角的图像或360 度全景图像,用来虚拟实际场景;这种基于全景图的虚拟现实系统,通过全景图的深度信息抽取,恢复场景的三维信息,进而建立三维模型;这个系统允许用户在虚拟环境中的一点作水平环视以及一定范围内的俯视和仰视,同时允许在环视的过程中动态地改变焦距;这样的全景图像相当于人站在原地环顾四周时看到的情形;在医学图像处理方面,显微镜或超声波的视野较小,医师无法通过一幅图像进行诊视,同时对于大目标图像的数据测量也需要把不完整的图像拼接为一个整体;所以把相邻的各幅图像拼接起来是实现远程数据测量和远程会诊的关键环节圆;在遥感技术领域中,利用图像拼接技术中的图像配准技术可以对来自同一区域的两幅或多幅图像进行比较,也可以利用图像拼接技术将遥感卫星拍摄到的有失真地面图像拼接成比较准确的完整图像,作为进一步研究的依据;从以上方面可以看出,图像拼接技术的应用前景十分广阔,深入研究图像拼接技术有着很重要的意义图像拼接算法的分类图像拼接作为这些年来图像研究方面的重点之一,国内外研究人员也提出了很多拼接算法;图像拼接的质量,主要依赖图像的配准程度,因此图像的配准是拼接算法的核心和关键;根据图像匹配方法的不同仁阔,一般可以将图像拼接算法分为以下两个类型:1 基于区域相关的拼接算法;这是最为传统和最普遍的算法;基于区域的配准方法是从待拼接图像的灰度值出发,对待配准图像中一块区域与参考图像中的相同尺寸的区域使用最小二乘法或者其它数学方法计算其灰度值的差异,对此差异比较后来判断待拼接图像重叠区域的相似程度,由此得到待拼接图像重叠区域的范围和位置,从而实现图像拼接;也可以通过FFT 变换将图像由时域变换到频域,然后再进行配准;对位移量比较大的图像,可以先校正图像的旋转,然后建立两幅图像之间的映射关系;当以两块区域像素点灰度值的差别作为判别标准时,最简单的一种方法是直接把各点灰度的差值累计起来;这种办法效果不是很好,常常由于亮度、对比度的变化及其它原因导致拼接失败;另一种方法是计算两块区域的对应像素点灰度值的相关系数,相关系数越大,则两块图像的匹配程度越高;该方法的拼接效果要好一些,成功率有所提高;2 基于特征相关的拼接算法;基于特征的配准方法不是直接利用图像的像素值,而是通过像素导出图像的特征,然后以图像特征为标准,对图像重叠部分的对应特征区域进行搜索匹配,该类拼接算法有比较高的健壮性和鲁棒性;基于特征的配准方法有两个过程:特征抽取和特征配准;首先从两幅图像中提取灰度变化明显的点、线、区域等特征形成特征集冈;然后在两幅图像对应的特征集中利用特征匹配算法尽可能地将存在对应关系的特征对选择出来;一系列的图像分割技术都被用到特征的抽取和边界检测上;如canny 算子、拉普拉斯高斯算子、区域生长;抽取出来的空间特征有闭合的边界、开边界、交叉线以及其他特征;特征匹配的算法有:交叉相关、距离变换、动态编程、结构匹配、链码相关等算法;本文的主要工作和组织结构本文的主要工作:1 总结了前人在图像拼接方面的技术发展历程和研究成果;2 学习和研究了前人的图像配准算法;3 学习和研究了常用的图像融合算法;4 用matlab实现本文中的图像拼接算法5 总结了图像拼接中还存在的问题,对图像拼接的发展方向和应用前景进行展望;本文的组织结构:第一章主要对图像拼接技术作了整体的概述,介绍了图像拼接的研究背景和应用前景,以及图像拼接技术的大致过程、图像拼接算法的分类和其技术难点;第二章主要介绍讨论了图像预处理中的两个步骤,即图像的几何校正和噪声点的抑制;第三章主要介绍讨论了图像配准的多种算法;第四章主要介绍讨论了图像融合的一些算法;第五章主要介绍图像拼接软件实现本文的算法;第六章主要对图像拼接中还存在的问题进行总结,以及对图像拼接的发展进行展望;本章小结本章主要对图像拼接技术作了整体的概述,介绍了图像拼接的研究背景和应用前景,以图像拼接算法的分类和其技术难点,并且对全文研究内容进行了总体介绍;第二章图像拼接的基础理论及图像预处理图像拼接图像拼接技术主要有三个主要步骤:图像预处理、图像配准、图像融合与边界平滑,如图;图像拼接技术主要分为三个主要步骤:图像预处理、图像配准、图像融合与边界平滑,图像预处理主要指对图像进行几何畸变校正和噪声点的抑制等,让参考图像和待拼接图像不存在明显的几何畸变;在图像质量不理想的情况下进行图像拼接,如果不经过图像预处理,很容易造成一些误匹配;图像预处理主要是为下一步图像配准做准备,让图像质量能够满足图像配准的要求;图像配准主要指对参考图像和待拼接图像中的匹配信息进行提取,在提取出的信息中寻找最佳的匹配,完成图像间的对齐;图像拼接的成功与否主要是图像的配准;待拼接的图像之间,可能存在平移、旋转、缩放等多种变换或者大面积的同色区域等很难匹配的情况,一个好的图像配准算法应该能够在各种情况下准确找到图像间的对应信息,将图像对齐;图像融合指在完成图像匹配以后,对图像进行缝合,并对缝合的边界进行平滑处理,让缝合自然过渡;由于任何两幅相邻图像在采集条件上都不可能做到完全相同,因此,对于一些本应该相同的图像特性,如图像的光照特性等,在两幅图像中就不会表现的完全一样;图像拼接缝隙就是从一幅图像的图像区域过渡到另一幅图像的图像区域时,由于图像中的某些相关特性发生了跃变而产生的;图像融合就是为了让图像间的拼接缝隙不明显,拼接更自然图像的获取方式图像拼接技术原理是根据图像重叠部分将多张衔接的图像拼合成一张高分辨率全景图 ;这些有重叠部分的图像一般由两种方法获得 : 一种是固定照相机的转轴 ,然后绕轴旋转所拍摄的照片 ;另一种是固定照相机的光心 ,水平摇动镜头所拍摄的照片;其中 ,前者主要用于远景或遥感图像的获取 ,后者主要用于显微图像的获取 ,它们共同的特点就是获得有重叠的二维图像;图像的预处理图像的校正当照相系统的镜头或者照相装置没有正对着待拍摄的景物时候,那么拍摄到的景物图像就会产生一定的变形;这是几何畸变最常见的情况;另外,由于光学成像系统或电子扫描系统的限制而产生的枕形或桶形失真,也是几何畸变的典型情况;几何畸变会给图像拼接造成很大的问题,原本在两幅图像中相同的物体会因为畸变而变得不匹配,这会给图像的配准带来很大的问题;因此,解决几何畸变的问题显得很重要;图象校正的基本思路是,根据图像失真原因,建立相应的数学模型,从被污染或畸变的图象信号中提取所需要的信息,沿着使图象失真的逆过程恢复图象本来面貌;实际的复原过程是设计一个滤波器,使其能从失真图象中计算得到真实图象的估值,使其根据预先规定的误差准则,最大程度地接近真实图象;图像噪声的抑制图像噪声可以理解为妨碍人的视觉感知,或妨碍系统传感器对所接受图像源信息进行理解或分析的各种因素,也可以理解成真实信号与理想信号之间存在的偏差;一般来说,噪声是不可预测的随机信号,通常采用概率统计的方法对其进行分析;噪声对图像处理十分重要,它影响图像处理的各个环节,特别在图像的输入、采集中的噪声抑制是十分关键的问题;若输入伴有较大的噪声,必然影响图像拼接的全过程及输出的结果;根据噪声的来源,大致可以分为外部噪声和内部噪声;从统计数学的观点来定义噪声,可以分为平稳噪声和非平稳噪声;各种类型的噪声反映在图像画面上,大致可以分为两种类型;一是噪声的幅值基本相同,但是噪声出现的位置是随机的,一般称这类噪声为椒盐噪声;另一种是每一点都存在噪声,但噪声的幅值是随机分布的,从噪声幅值大小的分布统计来看,其密度函数有高斯型、瑞利型,分别成为高斯噪声和瑞利噪声,又如频谱均匀分布的噪声称为白噪声等;1.均值滤波所谓均值滤波实际上就是用均值替代原图像中的各个像素值;均值滤波的方法是,对将处理的当前像素,选择一个模板,该模板为其邻近的若干像素组成,用模板中像素的均值来替代原像素的值;如图所示,序号为0是当前像素,序号为1至8是邻近像素;求模板中所有像素的均值,再把该均值赋予当前像素点x, y,作为处理后图像在该点上的灰度gx,y,即gx,y=2-2-2-1其中,s为模板,M为该模板中包含像素的总个数;图模板示意图2.中值滤波中值滤波是基于排序统计理论的一种能有效抑制噪声的非线性信号处理技术;它的核心算法是将模板中的数据进行排序,这样,如果一个亮点暗点的噪声,就会在排序过程中被排在数据序列的最右侧或者最左侧,因此,最终选择的数据序列中间位置上的值一般不是噪声点值,由此便可以达到抑制噪声的目的;取某种结构的二维滑动模板,将模板内像素按照像素值的大小进行排序,生成单调上升或下降的二维数据序列;二维德中值滤波输出为2-2-2-2其中,fx,y,g x,y分别为原图像和处理后的图像,w二维模板,k ,l为模板的长宽,Med 为取中间值操作,模板通常为33 、5 5 区域,也可以有不同形状,如线状、圆形、十字形、圆环形;本章小结本章主要介绍了图像几何畸变校正和图像噪声抑制两种图像预处理.第三章图像配准算法图像配准的概念图像配准简而言之就是图像之间的对齐;图像配准定义为:对从不同传感器或不同时间或不同角度所获得的两幅或多幅图像进行最佳匹配的处理过程;为了更清楚图像配准的任务,我们将图像配准问题用更精确的数学语言描述出来;配准可以用描述为如下的问题:给定同一景物的从不同的视角或在不同的时间获取的两个图像I ,I 和两个图像间的相似度量SI ,I ,找出I ,I 中的同名点,确定图像间的最优变换T,使得STI ,I 达到最大值;图像配准总是相对于多幅图像来讲的,在实际工作中,通常取其中的一幅图像作为配准的基准,称它为参考图,另一幅图像,为搜索图;图像配准的一般做法是,首先在参考图上选取以某一目标点为中心的图像子块,并称它为图像配准的模板,然后让模板在搜索图上有秩序地移动,每移到一个位置,把模板与搜索图中的对应部分进行相关比较,直到找到配准位置为止;如果在模板的范围内,同一目标的两幅图像完全相同,那么完成图像配准并不困难;然而,实际上图像配准中所遇到的同一目标的两幅图像常常是在不同条件下获得的,如不同的成像时间、不同的成像位置、甚至不同的成像系统等,再加上成像中各种噪声的影响,使同一目标的两幅图像不可能完全相同,只能做到某种程度的相似,因此图像配准是一个相当复杂的技术过程;基于区域的配准逐一比较法设搜索图为s待配准模板为T,如图所示,S大小为M N,T大小为U V,如图所示;图搜索图S与模板T示意图逐一比较法的配准思想是:在搜索图S中以某点为基点i,j,截取一个与模板T大小一样的分块图像,这样的基点有M-U+1N-V+1个,配准的目标就是在M-U+1N-V+1个分块图像中找一个与待配准图像最相似的图像,这样得到的基准点就是最佳配准点;设模板T在搜索图s上移动,模板覆盖下的那块搜索图叫子图S ,i,j为这块子图的左上角点在S图中的坐标,叫做参考点;然后比较T和S的内容;若两者一致,则T和S之差为零;在现实图像中,两幅图像完全一致是很少见的,一般的判断是在满足一定条件下,T和S之差最小;根据以上原理,可采用下列两种测度之一来衡量T和S 的相似程度;Di,j的值越小,则该窗口越匹配;Di,j=S m,n-Tm,n3-1或Di,j=S m,n-Tm,n3-2或者利用归一化相关函数;将式3-1展开可得:Di,j=S m,n -2S m,nTm,n+Tm,n3-3式中等号右边第三项表示模板总能量,是一常数,与i,j无关;第一项是与模板匹配区域的能量,它随i,j的改变而改变,当T和S 匹配时的取最大值;因此相关函数为:Ri,j=3-4当Ri,j越大时,Di,j越小,归一化后为:Ri,j=3-5根据Cauchy-Schwarz不等式可知式3-5中0Ri,j1,并且仅当值S m, n/T m, n=常数时,Ri,j取极大值;该算法的优点:1算法思路比较简单,容易理解,易于编程实现;2选用的模板越大,包含的信息就越多,匹配结果的可信度也会提高,同时能够对参考图像进行全面的扫描;该算法的缺点:1很难选择待配准图像分块;因为一个如果分块选择的不正确,缺少信息量,则不容易正确的匹配,即发生伪匹配;同时,如果分块过大则降低匹配速度,如果分块过小则容易降低匹配精度;·2对图像的旋转变形不能很好的处理;算法本身只是把待配准图像分块在标准参考图像中移动比较,选择一个最相似的匹配块,但是并不能够对图像的旋转变形进行处理,因此对照片的拍摄有严格的要求;分层比较法图像处理的塔形或称金字塔:Pyramid分解方法是由Burt和Adelson首先提出的,其早期主要用于图像的压缩处理及机器人的视觉特性研究;该方法把原始图像分解成许多不同空间分辨率的子图像,高分辨率尺寸较大的子图像放在下层,低分辨率尺寸较小的图像放在上层,从而形成一个金字塔形状;在逐一比较法的思想上,为减少运算量,引入了塔形处理的思想,提出了分层比较法;利用图像的塔形分解,可以分析图像中不同大小的物体;同时,通过对低分辨率、尺寸较小的上层进行分析所得到的信息还可以用来指导对高分辨率、尺寸较大的下层进行分析,从而大大简化分析和计算;在搜索过程中,首先进行粗略匹配,每次水平或垂直移动一个步长,计算对应像素点灰度差的平方和,记录最小值的网格位置;其次,以此位置为中心进行精确匹配;每次步长减半,搜索当前最小值,循环这个过程,直到步长为零,最后确定出最佳匹配位置;算法的具体实现步骤如下:1将待匹配的两幅图像中22邻域内的像素点的像素值分别取平均,作为这一区域22像素值,得到分辨率低一级的图像;然后,将此分辨率低一级的图像再作同样的处理,也就是将低一级的图像44邻域内的像素点的像素值分别取平均,作为这一区域44点的像素值,得到分辨率更低一级的图像;依次处理,得到一组分辨率依次降低的图像;2从待匹配的两幅图像中分辨率最低的开始进行匹配搜索,由于这两幅图像像素点的数目少,图像信息也被消除一部分,因此,此匹配位置是不精确的;所以,在分辨率更高一级的图像中搜索时,应该在上一次匹配位置的附近进行搜索;依次进行下去,直到在原始图像中寻找到精确的匹配位置;算法的优点:1该算法思路简单,容易理解,易于编程实现;2该算法的搜索空间比逐一比较要少,在运算速度较逐一比较法有所提高;算法的缺点:1算法的精度不高;在是在粗略匹配过程中,移动的步长较大,很有可能将第一幅图像上所取的网格划分开,这样将造成匹配中无法取出与第一幅图像网格完全匹配的最佳网格,很难达到精确匹配;2对图像的旋转变形仍然不能很好的处理;与逐一比较法一样,该算法只是对其运算速度有所改进,让搜索空间变小,并无本质变化,因此对图像的旋转变形并不能进行相应处理;相位相关法相位相关度法是基于频域的配准常用算法;它将图像由空域变换到频域以后再进行配准;该算法利用了互功率谱中的相位信息进行图像配准,对图像间的亮度变化不敏感,具有一定的抗干扰能力,而且所获得的相关峰尖锐突出,位移检测范围大,具有较高的匹配精度;相位相关度法思想是利用傅立叶变换的位移性质,对于两幅数字图像s,t,其对应的傅立叶变换为S,T,即:S=F{s}=e T=F{t}=e3-6若图像s,t相差一个平移量x ,y ,即有:sx,y = tx-x ,y-y 3-7根据傅立叶变换的位移性质,上式的傅立叶变换为:S=e T3-8也就是说,这两幅图像在频域中具有相同的幅值,只是相位不同,他们之间的相位差可以等效的表示为互功率谱的相位;两幅图的互功率谱为:=e3-9其中为共扼符号, 表示频谱幅度;通过对互功率谱式3-9进行傅立叶逆变换,在x,y空间的x ,y ,即位移处,将形成一个单位脉冲函数 ,脉冲位置即为两幅被配准图像间的相对平移量x 和y式3-9表明,互功率谱的相位等价于图像间的相位差,故该方法称作相位相关法;相位相关度法的优点:1该算法简单速度快,因此经常被采用;对于其核心技术傅立叶变换,现在己经出现了很多有关的快速算法,这使得该算法的快速性成为众多算法中的一大优势;另外,傅立叶变换的硬件实现也比其它算法容易;2该算法抗干扰能力强,对于亮度变化不敏感;相位相关度法的缺点:1该算法要求图像有50%左右的重叠区域,在图像重叠区域很小的时,算法的结果很难保证,容易造成误匹配;2由于Fourier变换依赖于自身的不变属性,所以该算法只适用于具有旋转、平移、比例缩放等变换的图像配准问题;对于任意变换模型,不能直接进行处理,而要使用控制点方法,控制点方法可以解决诸如多项式、局部变形等问题;基于特征的配准比值匹配法比值匹配法算法思路是利用图像中两列上的部分像素的比值作为模板,即在参考图像T 的重叠区域中分别在两列上取出部分像素,用它们的比值作为模板,然后在搜索图S中搜索最佳的匹配;匹配的过程是在搜索图S中,由左至右依次从间距相同的两列上取出部分像素,并逐一计算其对应像素值比值;然后将这些比值依次与模板进行比较,其最小差值对应的列就是最佳匹配;这样在比较中只利用了一组数据,而这组数据利用了两列像素及其所包含的区域的信息;该算法的具体实现步骤如下:1在参考图像T中间隔为c个像素的距离上的两列像素中,各取m个像素,计算这m个像素的比值,将m个比值存入数组中,将其作为比较的模板;2从搜索图S中在同样相隔c个像素的距离上的两列,各取出m+n个像素,计算其比值,将m+n 个比值存入数组;假定垂直错开距离不超过n个像素,多取的n个像素则可以解决图像垂直方向上的交错问题;3利用参考图像T中的比值模板在搜索图S中寻找相应的匹配;首先进行垂直方向上的比较,即记录下搜索图S中每个比值数组内的最佳匹配;再将每个数组的组内最佳匹配进行比较,即进行水平方向的比较,得到的最小值就认为是全局最佳匹配;此时全局最佳匹配即为图像间在水平方向上的偏移距离,该全局最佳匹配队应的组内最佳匹配即为图像间垂直方向上的偏移距离;比值匹配法的优点:1算法思路清晰简单,容易理解,实现起来比较方便;2在匹配计算的时候,计算量小,速度快;比值匹配法的缺点:。
基于区域优化的图像拼接技术研究及应用进展
基于区域优化的图像拼接技术研究及应用进展目录一、内容简述 (2)1.1 背景与意义 (2)1.2 国内外研究现状 (4)1.3 研究内容与方法 (5)二、区域优化理论基础 (6)2.1 区域划分方法 (7)2.1.1 基于边缘的划分 (8)2.1.2 基于纹理的划分 (9)2.1.3 基于色彩的划分 (10)2.2 区域特征提取与描述 (11)2.2.1 形状特征 (13)2.2.2 颜色特征 (13)2.2.3 纹理特征 (15)三、基于区域优化的图像拼接方法 (16)3.1 图像预处理与配准 (17)3.1.1 图像去噪 (18)3.1.2 图像增强 (19)3.1.3 图像配准算法 (20)3.2 区域生长与拼接 (21)3.2.1 区域生长原理 (23)3.2.2 拼接图像质量评价 (23)3.3 基于马尔科夫随机场的区域优化 (25)3.3.1 马尔科夫随机场模型 (26)3.3.2 动态规划算法 (27)四、图像拼接的应用进展 (28)4.1 航空航天领域 (30)4.2 地理信息系统领域 (31)4.3 数字博物馆领域 (32)4.4 其他领域的应用 (33)五、结论与展望 (34)5.1 研究成果总结 (35)5.2 存在的问题与不足 (37)5.3 未来发展方向与应用前景 (38)一、内容简述随着计算机技术的飞速发展,图像处理技术在各个领域得到了广泛应用。
图像拼接技术作为图像融合的重要手段,能够将多个不同视角、不同分辨率或不同内容的图像整合为一个更高质量的全景图像,为可视化、遥感、导航等应用提供了强大的支持。
传统的图像拼接方法在拼接大范围场景时往往存在计算复杂度高、拼接质量受限于局部细节等问题。
基于区域优化的图像拼接技术逐渐受到关注,该技术以局部优化为核心,通过对待拼接图像进行自适应的区域选择、权重分配和图像融合等操作,实现了对拼接图像质量的大幅提升。
结合深度学习等先进技术,区域优化图像拼接技术在图像去雾、超分辨率重建、场景理解等领域展现出了广阔的应用前景。
遥感图像裁剪与拼接
遥感图像裁剪与拼接在遥感领域中,遥感图像裁剪与拼接是常见的处理操作。
通过将多个遥感图像进行裁剪和拼接,可以获得更大范围、更高分辨率的图像,进而满足不同应用需求。
本文将介绍遥感图像裁剪与拼接的基本原理、方法和应用场景。
一、遥感图像裁剪遥感图像裁剪是指将原始的遥感图像按照感兴趣区域进行切割,只保留所需部分。
裁剪可以有效减少图像数据量,同时也能够提高分析效率。
以下是常见的遥感图像裁剪方法:1. 矩形裁剪矩形裁剪是最常用的一种裁剪方式,通过指定感兴趣区域的左上角和右下角坐标,可以实现对图像的矩形裁剪。
2. 多边形裁剪在某些情况下,感兴趣区域可能呈现复杂的形状,无法用矩形进行准确裁剪。
此时,可以利用多边形裁剪方法实现更精确的裁剪。
3. 边界缓冲裁剪边界缓冲裁剪是指在感兴趣区域周围增加一定的缓冲边界,以避免实际野外边界与图像边界不对齐的问题。
这种裁剪方法常用于遥感监测和精确测绘等应用领域。
二、遥感图像拼接遥感图像拼接是将多幅遥感图像按照一定的拼接规则进行合并,生成一张大尺寸的合成图像。
拼接可以扩展观测范围,提高图像分辨率,以及实现更全面的遥感分析。
以下是常用的遥感图像拼接方法:1. 无重叠拼接无重叠拼接是最简单的一种拼接方式,将多幅遥感图像按照顺序直接拼接在一起。
这种方法适用于目标分割、土地利用等需要完整观测范围的应用场景。
2. 重叠拼接重叠拼接是指在图像拼接过程中,采取重叠部分图像像素的平均值或加权平均值作为拼接结果。
这种方法可以减少图像拼接处的明显接缝,提高整体的视觉质量。
3. 特征点匹配拼接特征点匹配拼接是通过提取图像中的特征点,在不同图像上进行匹配,确定拼接关系,然后进行图像变形和融合。
这种方法对于复杂场景和大范围拼接效果较好。
三、应用场景遥感图像裁剪与拼接在各个领域都有广泛的应用,以下列举几个常见的应用场景:1. 土地利用规划通过裁剪与拼接遥感图像,可以获取更大范围、更高分辨率的土地利用信息。
这对于城市规划、农业管理等具有重要意义。
图像处理中图像拼接算法的使用技巧
图像处理中图像拼接算法的使用技巧图像拼接是一种常见的图像处理技术,它可以将多张小图像拼接在一起,形成一张大图像。
在许多领域中,如计算机视觉、遥感图像分析和医学图像处理等,图像拼接技术都被广泛应用。
本文将介绍图像拼接算法的使用技巧,帮助读者更好地理解和应用该技术。
一、图像拼接算法概述图像拼接算法的目标是将多张重叠的小图像拼接成一张大图像。
一般来说,图像拼接算法的主要步骤包括特征提取、特征匹配、图像配准和图像融合。
特征提取是图像拼接的第一步,其目的是提取图像中的显著特征,如角点、边缘等。
常用的特征提取算法有SIFT、SURF和ORB等。
特征匹配是图像拼接的关键步骤,其目的是在不同图像中匹配相似的特征。
常用的特征匹配算法有基于距离的匹配算法,如最近邻匹配和最佳匹配等。
图像配准是图像拼接的核心步骤,其目的是将匹配到的特征点对准。
常用的图像配准算法有仿射变换和透视变换等。
图像融合是图像拼接的最后一步,其目的是将拼接后的图像进行平滑过渡,使整体效果更加自然。
常用的图像融合算法有图像重叠区域的加权平均法、多幅图像的平均法和泊松融合等。
二、图像拼接算法的使用技巧1.选择适当的特征提取算法在图像拼接中,特征提取算法起到了至关重要的作用。
选择适合具体任务的特征提取算法可以提高拼接效果。
例如,对于包含大面积纹理的图像,SURF算法在提取特征时更具优势;而对于具有尺度变换的图像,SIFT算法更适合。
2.优化特征匹配算法特征匹配是图像拼接过程中的关键步骤。
设计优化的特征匹配算法可以提高匹配的准确性和鲁棒性。
对于基于距离的匹配算法,可以通过采用剔除异常值、使用自适应阈值或基于机器学习的方法来提高匹配结果的质量。
3.精确的图像配准图像配准是确保拼接效果准确的关键步骤。
对于平面图像,可以使用仿射变换进行配准;而对于具有透视变换的图像,应使用透视变换进行配准。
在图像配准过程中,可以通过调整变换参数、增加匹配点对数和使用非线性优化方法等技巧来提高拼接效果。
边缘重叠图像接中的特征块选取
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西 北 师 范 大 学 学 报 ( 自然科学版)
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第3 2 8卷 ∞2年第 1 期
转动时镜头的偏斜和俯仰 ,使相邻图像具有一定程
收稿 日期 :2 1-62 000-7 2
V 13 2 O N . o.8 O 2 01
边缘 重叠图像拼接中的特征块选取
王 玉珍
( 兰州军区兰州总医院 信息科 ,甘肃 兰州 70 5) 3 00
摘 要 :提 出了在 2堆直方图上用双门限对原始 图像 进行 分剖 ,经过标记 、筛选等处理后 .快速提取 出边缘 重叠图像
匹配过程 中所 需的 匹配模柱 ,以实现重叠图像 的正确 、平滑的无缝耕接 . 关键词 :虚拟现 实:图像耕接 ;特征块 中图分 类号 :1 9 .2 P3 17 文赫标识码 :A 文章编号 :1 1 8 X(020—080 0 . 8 20 )1 3—4 09 0
G nr  ̄ il azo 300 ∞ ,C i ) eea H t ,Lnhu @ 5 ,c l a 7 h a n
Ab 打 s : I i p t r ad t a u i g d u l— rs od a p o c e me t te o gn l i g t a t o dme so a I s u 0 r h t s o be t e h l p ra h s g n h r i a ma e a w i n in l n h i hs g a . Af rp o e s g o b l ga d f tr q i l h o e te ma hn mpa e po i e f t r lc sta it r o m t rc si f a e n n l , u c yc o s h t ig t e n l i i e k c e lt , rvd t au e bo k t h e h c nan r r i1 o ti n e n 0 ifr t n 8 a g t c i i e sa e s a d s n omai 0 t ti e s thn w l b e ml n 哪 t o h ma i g l s } l
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重叠部分的确定:
一般情况下,相邻图像的重叠范围大约是30%—50%,所以具体操作方法是在第1幅图像的右边,在相隔20个像素距离的2列上,取对应的2组数,各有200个像素。
计算其比值得到了一个浮点数组base[200],将它作为比较的模板。
然后,从第2幅图像在相隔同样距离的列上各取出300个像素的数据,取的点相对于模板上下多出50个像素,这是因为2幅图像可能有垂直方向上的交错,同时,又假定错开距离不超过50个像素。
计算它们的比值,就得到了浮点数组image[300]。
在开始时,取第1、21列,接着是第2、22列,依次下去,视重叠宽度具有不同数量的这样的数组,一般数组数取为图像宽度的一半(和重叠量有关),即取到第image_width/2,image_width/2+20列。
匹配时,首先进行垂直方向的比较,对第2幅图像的每一个数组,计算对应元素值差值的平方和。
因为上下可能交错50个像素,所以需计算101个垂直方向的差值平方和。
设垂直方向交错距离为dis,则对每一dis(0~100),就得到一个e[dis]=∑(image[i+dis] - base[i])2 i=0,1,…,199。
计算差值平方和的目的是寻求与模板的最佳匹配,从而确定重叠交错距离。
对应的最小值就认为是组内最佳匹配,并记录垂直方向距离dis。
接着循环计算所有的数组与模板的对应值差值平方和,就得到了每个数组的组内最佳匹配和垂直方向距离。
最后将每个数组的组内最佳匹配进行比较,即进行水平方向的比较,得到的最小值就认为是全局最佳匹配,由它对应数组的垂直方向距离dis就可决定垂直方向上的交错距离,由它的对应数组的位置和模板位置就可决定水平方向重叠距离。
设模板两列像素的距离为D,则Procedure image matching
begin
input base[ 200 ]//输入模板值
for (k= 0; k< image2_width/2; k+ + )
input part of column k+ 1, k+ 1+D of image2→image[ 300 ]
//输入第2幅图象
for (dis= 0; dis< = 100; dis+ + )
e[dis]= ∑(image [i+dis]- base[i])2;
//计算差值平方和
y_ small = 100;
//设组内最小值初值(垂直方向)
for(dis= 0; dis< = 100; dis+ + )
if(e[dis]< y_ small)
y_ small= e[dis];
//组内最小值(垂直方向)
m_ dis[k]= dis;
//组内最佳匹配距离(垂直方向)
bestmch[k]= y_ small;
x_ small= 100;
//设全局最小值初值(水平方向)
for(k= 0; k< image2_w id th/2; k+ + )
if(bestmch[k]< x_ small)
x_ d is=k;
y_ d is=m_ dis[k];
//得到决定重叠交错距离的横向、垂直方向距离
End
Determined the image boundaries in the overlapped regions using dynamic programming technique
确定重叠区域的边界可以用“动态规划”技术。