360度全景立体成像实验

实验报告

课程名称： 《视觉信息应用技术》 指导老师： 章海军 张冬仙 成绩：__________________ 实验名称： 实验二 360度全景立体成像实验 实验类型： 设计型 同组学生姓名：___________

一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填）

三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤

五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填）

七、讨论、心得

一、实验目的和要求

本实验的目的是综合运用立体视觉的原理，实现一种360度全景立体成像的技术方法，为立体视觉在大地测量、军事侦察及星际探测等诸多领域的实际应用提供新的途径。要求实验者学习掌握两组序列数码照片（具有双眼视差）的拍摄方法，学习和熟练运用序列照片的拼接方法及拼接软件，自行编制或学习掌握360度全景立体图像的制作软件及制作方法等。

二、实验内容和原理

实验内容：利用双眼成像与立体视觉的知识，构建用一架双镜头数码相机拍摄两组序列照片（含双眼视差）的实验装置；采用这一拍摄装置，一次性或分次拍摄两组序列照片；运用序列照片的拼接软件，将这两组序列照片分别拼接成两张360度全景图像；再用补色立体图像的制作软件，将它们合成为360度全

景立体图像（也可用软件先制成多幅补色立体图像序列，再拼接成360度全景立体图像）。

实验原理：360度全景立体成像的原理如图1所示。通过360度旋转一架双镜头数码相机的方法，拍摄得到两组序列照片[图1(a)]；用软件拼接方法，分别将这两组序列照片拼接成两张360度全景照片[图1(b)]；由于这两张全景照片互相存在横向视差，利用补色法立体图像制作软件，即可制作合成一张360度全景立体图像。

图1 实现360度全景立体成像的序列图像拍摄原理图

(a) (b)

实验名称：实验二360度全景立体成像实验姓名：_____________学号：________________

三、主要仪器设备

一架双镜头数码相机、三脚架、快门线、计算机、USB数据传输线、读卡器、序列图像拼接软件、补色法立体图像制作软件、红绿立体眼镜等。

四、操作方法与实验步骤

1．360度全景序列照片的拍摄：

采用一架双镜头数码相机，以图1所示的拍摄方法，每旋转一定角度拍摄一对景物照片，得到一组序列照片对；如果采用两架数码相机，则可同时旋转它们拍摄得到两组序列照片，不过这两架相机的调焦程度必须完全相同。

2．360度全景图像的拼接：

将数码相机中的两组序列照片，通过USB传输线导入计算机；采用序列图像拼接软件，将它们分别拼接成两张360度全景图像。具体的拼接操作步骤，请实验者自行学习和完成。

3．360度全景立体图像的制作及观察：

将拼接好的两张全景图像，分别为左图像和右图像；再用补色法立体图像制作软件，将它们合成为一张Anaglyph Color（Red-Cyan）补色的360度全景立体图像。具体的合成制作步骤，请实验者自行完成。用红绿眼镜观察制作完成的360度全景立体图像，即可获得逼真的全景立体感。

注：也可先用补色立体图像制作软件制成多幅补色立体图像序列，再序列图像拼接软件将它们拼接成360度全景立体图像。

五、实验数据记录和处理

以下四张为用3Dphoto处理得到的红绿图片

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请将制作完成的360度全景立体图像，粘贴到以下空白位置：(用红绿眼镜观察时请用原图)

实验名称：实验二360度全景立体成像实验姓名：_____________学号：________________ 六、实验结果与分析

a）实验结果表明，拍摄一组 4 幅序列照片，就可利用图像拼接软件拼接出一张360度全景照片或图像；要实现有效的图像拼接，相邻的序列图像之间必须存在重合的像素。

b）补色法立体图像制作软件，实际上是将左图像中每一像素（R，G，B）的蓝色B和绿色G滤掉，只留下红（R）色；同时，将右图像中每一像素（R，G，B）的红色R滤掉，只留下蓝色B和绿色G，之后，将这两幅滤色后的图像叠加在一起，制作成一幅补色立体图像。

c）用红绿立体眼镜观察360度全景立体图像时，左眼实际上只能看到红色的左图像，而右眼只能看到蓝绿色的右图像，由于左右图像之间存在立体视差，经双眼视觉和大脑视皮层融像后，即可获得立体感。

思考题：

在有可能的情况下，请实验者采用VC++6.0或其他软件平台，自行设计或编写序列图像拼接软件和/或补色法立体图像制作软件。

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七、讨论、心得

我们一共照了十张照片，但是前面六张由于存在走动的人像影响拼接，而且当时天气较阴，难以观察到立体效果，故没有拼接。

在拼接后面四张图片时，使用软件一次拼接后存在严重误差，可以用软件先两张两张的拼接，然后拼接在一起。适当的时候可以考虑手动调整。

我还用其他同学的照片进行了实验，结果如下：

由于还是存在视角的差异（当景物成像在照片边缘与中间时并不是完全一样的），所以如果画面中存在较近的景物，拼接处重合效果较差。这一点在上图反应较明显（近处的路面和台子）。

另外，由于观察到的立体效果不佳，我认为我们拍照使用的数码相机的双镜头距离应该有其最适当的拍摄点（考虑到数码相机很难做到光学变焦），这一点无法像单反相机一样。