图像拼接方法综述
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１ 图像 拼接 基本 流 程
近年来 ， 随着摄像设备 的普及 ， 越来 越多 的领域应用 了
图像分析技术来研究 和处 理各种 各样 的问题 ， 从 而对 采集
的图像提 出更高 的要 求 。 由于 摄像设 备 的物 理 限制 ， 采 集到的 图像 总是 不能满足人们 的宽视角 、 高分辨率 的要求 。 而获取全景 图像 的硬件设备 （ 全 景相机 、 广角镜 头 等） 一 般
Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｄｓ： ｉ ｍａ ｇ ｅ ｓ ｔ ｉ ｔ ｃ ｈ ｉ ｎｇ；ｒ ｅ ｇ ｉ ｓ ｔ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ；ｆ ｅ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｍａ ｔ ｃ ｈ ｉ ｎ ｇ；ｐ ａ ｎｏ ｒ ａ ｍｉ ｃ ｉ ｍａ ｇ ｅ
０ 引 言
本文对图像配准方法进行分类 分析并讨论其优劣 。
图像拼接 的基本流程包括 图像预处理 、 图像配准 、 图像 融合等 。图像预处理 的 目的是增强 图像 的细节信 息 ， 抑 制
噪声 ， 改善 图像 质 量 。图像 配 准 是 图像 拼接 成 功 的 关
键 ， 即将 不同传感 器所 采 集 到 的同一 场景 的 多光谱 、 多 波段或 同一传感器在不 同时 间、 不 同方位 、 不 同条件 下 （ 气
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｔ ｈ ｅ ｂ ａ ｓ ｉ ｃ ｔ ｈ ｅ ｏ ｒ ｙ ａ ｎ ｄ ｇ ｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｌ ｉ ｍａ ｇ ｅ ｓ ｔ ｉ ｔ ｃ ｈ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ａ ｒ ｅ ｓ ｕ ｍｍａ ｒ ｉ ｚ ｅ ｄ ． Ｔ ｈ ｅ ｖ ａ ￣ｏ ｕ ｓ ｉ ｍａ ｇ ｅ ｒ ｅ ｇ ｉ ｓ ｔ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｐ ｒ ｉ ｎ ｃ ｉ ｐ ｌ ｅ ｓ ， ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｔ ａ ｇ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ ｄ ｉ ｓ ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｔ ａ ｇ ｅ ｓ ａ ｒ ｅ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ ｃ ｌ ａ ｓ ｓ ｉ ｆ ｉ ｅ ｄ， ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｆ ｅ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ — ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｉ ｍａ ｇ ｅ ｒ ｅ ｇ ｉ ｓ ｔ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｑ ｕ ｅ ａ ｒ ｅ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ ． Ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｒ ａ ｎ ｄ ｏ ｍ ｓ ａ ｍｐ ｌ ｉ ｎ ｇ ｃ ｏ ｎ ｓ ｅ ｎ ｓ ｕ ｓ ａ ｌ ｇ ｏ ｒ ｉ ｔ ｈ ｍ ｉ ｎ ｆ ｅ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ — ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｉ ｍａ ｇ ｅ ｒ ｅ ｇ ｉ ｓ ｔ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｒ ｅ ｄ ｅ ｓ ｃ ｒ ｉ ｂ ｅ ｄ ｉ ｎ ｄ ｅ ｔ ａ ｉ ｌ ．
候、 亮度等 ） 获得 的同一场景 的两幅或 多 幅图像进 行匹配 、
比较 昂贵 ，不适合普遍应用 ，于是人 们提 出 了利 用计算 机
进行 图像 拼接来获得全景 图的方法 。
图像拼 接是指将一组 相互之 间存在 重叠 部分 的图像 ，
经过各种 图像变换 、 图 像 配 准 和 图像 融 合 等 形 成 一 个 宽 视
计算机 图形 学 、 计算机 视觉 、 图像处理 和模式识 别等多个学
科， 广泛应用 于宇 宙空间探测 、 医学 图像 、 视频检索 、 虚拟现 实 等多个领 域 Ｊ 。在 虚拟 现实 中， 关键 在 于生 产高 质量 的虚拟场景 ， 利用 图像拼 接技术 形成 的全景 图具有 真实感
对齐 的过程 ， 所 以， 图像 配准方法 的不 同直接决定 了图像 拼
接 的优 劣 。 图像 配 准 方 法 主 要 分 为 基 于 区域 的 图 像 拼
角（ 甚至是 ３ ６ ０ 。 视角 ） 的、 高分 辨率 的全 景 图的技 术 ， 涉及
接方 法和基于特征 的图像拼接方法 。
２ 基 于 区域 的 图像 配 准 方 法
Ｌ Ｕ Ｏ Ｑ ｕ ｎ — ｕ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｓ Ｈ Ｉ Ｌ ｉ ｎ
（ Ｆ ａ ｃ ｕ ｌ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ Ａ ｕ ｔ ｏ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ ， Ｋｕ ｎ ｍｉ ｎ ｇ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｋｕ ｎ ｍｉ ｎ ｇ ６ ５ ０ ５ ０ ０ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
图像 拼 接 方 法 综 述
罗群 明 ，施 霖
（ 昆明理工大学 信息工 程与 自动化学院 ， 云南 昆明 ６ ５ ０ ５ ０ ０ ） 摘 要 ：概述 了图像拼接 的基本理论 和一般过程 ， 分类介 绍了各种图像配准方法 的原理 和优 缺点 ， 重点分
析了基于特征 的图像配准技术 ， 详细 阐述 了随机 采样 一致算法在基于特征 的图像配 准技 术中的应用。
关键词 ：图像拼接 ；配准 ； 特征 匹配 ； 全景 图像 中图分类号 ：Ｔ Ｐ ３ ９ １ ． ４ 文献标识码 ：Ａ 文章 编号 ：１ ０ ０ ０ － ９ ７ ８ ７ （ ２ ０ １ ７ ） １ ２ ００ － ０ ４ ０３ －
Ｒｅ ｖ ｉ ｅ ｗ ０ ｎ ｉ ｍａ ｇ ｅ ｓ ｔ ｉ ｔ ｃ ｈ ｌ ｌ ｉ ｌ ｎｇ ｍｅ ｔ ｍ ｈ ｏ ｄ ａwk.baidu.comｓ
４
传感器与微系统 （ Ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｄ ｕ ｃ ｅ ｒ ａ ｎ ｄ Ｍ ｉ ｃ ｒ ｏ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｅ ｓ ）
２ ０ １ ７年 第 ３ ６卷 第 １ ２期
ＤＯ Ｉ ： １ ０ ． １ ３ ８ ７ ３ ／ Ｊ ． １ Ｏ Ｏ Ｏ － ９ ７ ８ ７ （ ２ ０ １ ７ ） １ ２ － ０ ０ ０ ４ － ０ ３
近年来 ， 随着摄像设备 的普及 ， 越来 越多 的领域应用 了
图像分析技术来研究 和处 理各种 各样 的问题 ， 从 而对 采集
的图像提 出更高 的要 求 。 由于 摄像设 备 的物 理 限制 ， 采 集到的 图像 总是 不能满足人们 的宽视角 、 高分辨率 的要求 。 而获取全景 图像 的硬件设备 （ 全 景相机 、 广角镜 头 等） 一 般
Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｄｓ： ｉ ｍａ ｇ ｅ ｓ ｔ ｉ ｔ ｃ ｈ ｉ ｎｇ；ｒ ｅ ｇ ｉ ｓ ｔ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ；ｆ ｅ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｍａ ｔ ｃ ｈ ｉ ｎ ｇ；ｐ ａ ｎｏ ｒ ａ ｍｉ ｃ ｉ ｍａ ｇ ｅ
０ 引 言
本文对图像配准方法进行分类 分析并讨论其优劣 。
图像拼接 的基本流程包括 图像预处理 、 图像配准 、 图像 融合等 。图像预处理 的 目的是增强 图像 的细节信 息 ， 抑 制
噪声 ， 改善 图像 质 量 。图像 配 准 是 图像 拼接 成 功 的 关
键 ， 即将 不同传感 器所 采 集 到 的同一 场景 的 多光谱 、 多 波段或 同一传感器在不 同时 间、 不 同方位 、 不 同条件 下 （ 气
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｔ ｈ ｅ ｂ ａ ｓ ｉ ｃ ｔ ｈ ｅ ｏ ｒ ｙ ａ ｎ ｄ ｇ ｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｌ ｉ ｍａ ｇ ｅ ｓ ｔ ｉ ｔ ｃ ｈ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ａ ｒ ｅ ｓ ｕ ｍｍａ ｒ ｉ ｚ ｅ ｄ ． Ｔ ｈ ｅ ｖ ａ ￣ｏ ｕ ｓ ｉ ｍａ ｇ ｅ ｒ ｅ ｇ ｉ ｓ ｔ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｐ ｒ ｉ ｎ ｃ ｉ ｐ ｌ ｅ ｓ ， ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｔ ａ ｇ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ ｄ ｉ ｓ ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｔ ａ ｇ ｅ ｓ ａ ｒ ｅ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ ｃ ｌ ａ ｓ ｓ ｉ ｆ ｉ ｅ ｄ， ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｆ ｅ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ — ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｉ ｍａ ｇ ｅ ｒ ｅ ｇ ｉ ｓ ｔ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｑ ｕ ｅ ａ ｒ ｅ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ ． Ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｒ ａ ｎ ｄ ｏ ｍ ｓ ａ ｍｐ ｌ ｉ ｎ ｇ ｃ ｏ ｎ ｓ ｅ ｎ ｓ ｕ ｓ ａ ｌ ｇ ｏ ｒ ｉ ｔ ｈ ｍ ｉ ｎ ｆ ｅ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ — ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｉ ｍａ ｇ ｅ ｒ ｅ ｇ ｉ ｓ ｔ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｒ ｅ ｄ ｅ ｓ ｃ ｒ ｉ ｂ ｅ ｄ ｉ ｎ ｄ ｅ ｔ ａ ｉ ｌ ．
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比较 昂贵 ，不适合普遍应用 ，于是人 们提 出 了利 用计算 机
进行 图像 拼接来获得全景 图的方法 。
图像拼 接是指将一组 相互之 间存在 重叠 部分 的图像 ，
经过各种 图像变换 、 图 像 配 准 和 图像 融 合 等 形 成 一 个 宽 视
计算机 图形 学 、 计算机 视觉 、 图像处理 和模式识 别等多个学
科， 广泛应用 于宇 宙空间探测 、 医学 图像 、 视频检索 、 虚拟现 实 等多个领 域 Ｊ 。在 虚拟 现实 中， 关键 在 于生 产高 质量 的虚拟场景 ， 利用 图像拼 接技术 形成 的全景 图具有 真实感
对齐 的过程 ， 所 以， 图像 配准方法 的不 同直接决定 了图像 拼
接 的优 劣 。 图像 配 准 方 法 主 要 分 为 基 于 区域 的 图 像 拼
角（ 甚至是 ３ ６ ０ 。 视角 ） 的、 高分 辨率 的全 景 图的技 术 ， 涉及
接方 法和基于特征 的图像拼接方法 。
２ 基 于 区域 的 图像 配 准 方 法
Ｌ Ｕ Ｏ Ｑ ｕ ｎ — ｕ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｓ Ｈ Ｉ Ｌ ｉ ｎ
（ Ｆ ａ ｃ ｕ ｌ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ Ａ ｕ ｔ ｏ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ ， Ｋｕ ｎ ｍｉ ｎ ｇ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｋｕ ｎ ｍｉ ｎ ｇ ６ ５ ０ ５ ０ ０ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
图像 拼 接 方 法 综 述
罗群 明 ，施 霖
（ 昆明理工大学 信息工 程与 自动化学院 ， 云南 昆明 ６ ５ ０ ５ ０ ０ ） 摘 要 ：概述 了图像拼接 的基本理论 和一般过程 ， 分类介 绍了各种图像配准方法 的原理 和优 缺点 ， 重点分
析了基于特征 的图像配准技术 ， 详细 阐述 了随机 采样 一致算法在基于特征 的图像配 准技 术中的应用。
关键词 ：图像拼接 ；配准 ； 特征 匹配 ； 全景 图像 中图分类号 ：Ｔ Ｐ ３ ９ １ ． ４ 文献标识码 ：Ａ 文章 编号 ：１ ０ ０ ０ － ９ ７ ８ ７ （ ２ ０ １ ７ ） １ ２ ００ － ０ ４ ０３ －
Ｒｅ ｖ ｉ ｅ ｗ ０ ｎ ｉ ｍａ ｇ ｅ ｓ ｔ ｉ ｔ ｃ ｈ ｌ ｌ ｉ ｌ ｎｇ ｍｅ ｔ ｍ ｈ ｏ ｄ ａwk.baidu.comｓ
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传感器与微系统 （ Ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｄ ｕ ｃ ｅ ｒ ａ ｎ ｄ Ｍ ｉ ｃ ｒ ｏ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｅ ｓ ）
２ ０ １ ７年 第 ３ ６卷 第 １ ２期
ＤＯ Ｉ ： １ ０ ． １ ３ ８ ７ ３ ／ Ｊ ． １ Ｏ Ｏ Ｏ － ９ ７ ８ ７ （ ２ ０ １ ７ ） １ ２ － ０ ０ ０ ４ － ０ ３