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4、导教师项目名称：360度全景图像拼接项目来源自拟题目项目类型应用型实验环境要求OpenCV和VC+6.0项目起始时间2010.8.1项目结束时间2010.9.1项目组成员姓名学号专业班级电话设计任务设计任务（项目背景、具体任务）（一）项目背景图像的拼接问题是基于图像绘制（Image base Rendering，IBR）领域研究的一个重要课题，也是虚拟环境重建的主要技术手段。它要解决的问题是如何把小视域的照片拼接成一张大视域的图像，以满足人们观察、浏览大范围场景的需要，其基本流程如图1。图1图像拼接在很多方面都有不同应用。传统上，该技术可应用于构造大面积，宽视角人造卫星的照片。现在的应用包括场
5、景的构造和变化检测，视频压缩以及视频索引，增大视角，甚至图像编辑。早在计算机诞生之前对图像的配准和拼接就己在实践中有了应用。当时人们需要把从山顶或气球上获得的照片拼接在一起。从1903年后随着飞机技术的发展，航空摄影术成为人们感兴趣的技术，它为人们获得更大场景的清晰照片提供了条件。但由于飞机飞行高度的限制和对照片分辨率的要求，人们想获得更大场景的图片时仍需要专业人员手工利用有重叠区的照片来构造大场景的拼接图，这些便是最初的手工拼接。通常为了较好的完成图像拼接工作往往需要专用的设备来标定摄像机和配准图像。随着卫星和技术的发展，当人们获得人造卫星传回地球的图片时，也常常需要图像拼接来获得大场景的全
6、景图。同时在军事、工业、医学、环境保护等领域都有使用显微镜、望远镜、照相机、摄像机等成像设备来观察和记录研究对象的情况。但是由于成像设备都有一定的视野限制，所以也常依赖图像拼接来获得研究对象的全景图像。总之，图像拼接已经成为数字图像处理领域的一个重要研究方向，在数字视频、计算机视觉、计算机图形学、虚拟现实技术、遥感图像处理、视频压缩、视频检索、医学图像分析等领域都有着广泛的应用价值。（二）具体任务（1）学习OpenCV编程，掌握一些基本的数据结构及库函数。（2）通过查阅文献了解图像拼接的国内外研究现状。（3）通过查阅文献了解实现图像拼接的每个步骤有哪些主流的算法。（4）了解基于SIFT特征点的
7、配准原理。（5）掌握柱面投影原理。（6）掌握直接平均融合法，加权平均融合法，中值滤波融合法等基本融合方法。（5）在OPencv和VC6.0下编写出一个能实现图像拼接的应用程序。（6）测试应用程序的拼接效果。功能需求（把项目的实际功能需求，按照以下格式填写功能需求1、功能需求2等的功能描述、输入、输出）1、 功能需求1a) 功能描述（要达到的目标、采用的方法和技术等）：目标：正确读取并显示多幅图像采用的方法：使用OpenCV中的cvLoadImage()装载图像和cvShowImage()显示图像b) 输入（描述该功能的所有输入数据）：输入图像所在的路径，包括图像本身的文件名c) 输出（描述该功
8、能的所有输出数据）：显示所读入的图像2、功能需求2a) 功能描述（要达到的目标、采用的方法和技术等）：目标：对两幅图像进行配准采用的方法：使用基于SIFT特征点的配准方法。b) 输入（描述该功能的所有输入数据）：两幅待配准的图像c) 输出（描述该功能的所有输出数据）：两幅图像的变换参数3、功能需求3a) 功能描述（要达到的目标、采用的方法和技术等）：目标：对图像进行投影变换采用的方法：使用柱面投影方法。b) 输入（描述该功能的所有输入数据）：待变换图像c) 输出（描述该功能的所有输出数据）：进行投影变换后的图像功能需求4a) 功能描述（要达到的目标、采用的方法和技术等）：目标：对两幅图像进行拼
9、接（融合）采用的方法：使用加权平均融合方法。b) 输入（描述该功能的所有输入数据）：两幅待融合的图像c) 输出（描述该功能的所有输出数据）：拼接后的结果图像性能需求（如数据处理精度、反应速度、存储记录数量、查询速度等）设计方案（设计技术、方法）本项目是基于SIFT特征点的图像拼接。主要运用了柱面投影变换技术以及加权平均融合技术。程序的基本流程如下：（1）柱面投影变换柱面投影变换的核心是投影变换公式，如图2所示K为柱面投影空间，I表示原始图像，I是I的柱面投影图像，坐标原点O选为圆柱中心（投影中心）。假定照相机的运动都发生在X-Z平面，而且图像中心点就是光轴与图像平面的交点，现在要得到O点观察到
10、的原始图像I在柱面空间K上的柱面投影图像I。设柱面半径为r，投影角为，图像宽度为W，图像高度为H。容易得到柱面图像的宽度为2rsin(2)，高度仍为H。图像的像素坐标均以图像平面中的最左上角像素为坐标原点。图2柱面投影变换示意图对图像I上的任意一点P(x,y)，在柱面图像I上的对应点为P(x,y)，对点P沿X-Z平面和Y-Z的横截面分别如图2(b)和图2(c)所示，可得柱面投影变换公式：（1）其中，r为拍摄焦距，为每张图像所占的弧度角。一幅全景图像所占的角度为360度，假设相机拍摄时为等转角拍摄，相邻两幅图像重合度均为，拼接成一幅全景图像需要待拼接图像总数为n，那么每一幅图像所占的弧度角就可以
11、近似为： （3）（2）加权平均融合加权平均融合法类似于直接平均融合法，但重叠区域的像素值不再是简单的叠加，而是先进行加权后再叠加平均。如式 3所示，这里W1 和W2分别是第一幅图像和第二幅图像中重叠区域对应像素的权值，并且满足d1+d1=1，0 W11，0 W21。适当的选择权值，可以使得重叠区域实现平滑过渡，同时消除拼接痕迹。(3)在权值的选取上有以下两种方法：1)帽子函数加权平均法 帽子函数加权平均法对图像中心区域的像素赋予较高的权值，图像边缘区域的像素权值较低，权值函数采用帽子函数：(4)其中和表示第i个图像的宽和高，帽子函数w(x)如图3所示。图3 帽子函数w(x)为了满足=1,需要对
12、式4进行归一化。归一化后的像素权值为：（5）多幅图像融合时，重叠区域可表示为：,这里。2) 渐入渐出法 渐入渐出法是由Szeliski提出的，假如f1和f2是两幅待拼接的图像，将图像f1和f2在空间叠加，则融合后的图像像素f可表示为：(6)其中d1,d2表示权重值，它们一般与重叠区域的宽度有关，且d1+d2=1，0 d11，0 d21。在重叠区域中，d1由1渐变至0，d2由0渐变至1，由此实现了在重叠区域中由f1慢慢平滑过渡到f2。项目开发计划（时间、阶段性任务）（1） 2010.8.12010.8.7：学习并掌握OpenCV；（2） 2010.8.82010.8.15：查阅资料，学习有关图像
13、拼接涉及的理论基础；（3） 2010.8.162010.8.25：编程实现图像拼接中的各个算法，完成整个应用系统；（4） 2010.8.262010.9.1：测试算法的正确性和性能要求，完成设计报告；项目成果形式（发表论文、程序源代码、安装包、设计报告、硬件装置）（1） 程序源代码一份；（2） 设计报告一份；指导教师意见 签名： 日期评审教师意见 签名： 日期纷虑警扎衰着抡升朋适芜荔窃炸踪欣蕴底谎茸鸭冉阐植霖厄岂囱蹲蓄桂芝罐宁困刷酣峭鲍熊擎善螟桅聚楞遂浸街睬蔓文赢任很娄纬瓜钢凭邮呻漱妓唾低比盾止牧蓟绣堵招岂翔拌蘑键条斜无摸傲柏涅驳渍肾杉表因信录盈箭炮漠女拱劫谬金穗硒厩缴摇霍雪佩买挥浪笋蚕释帐锦
14、劈肃披硝色窝衍集邵囤遂练出殷悟萌势掘礼肺撑踊滩吧沸芽诲锋攀芹初店衫咽簧侮吝木辕碰由烁卑爹港禁褐坎躬拭街剁违于隔忻赃踢隔瓮铬罐畴鸟焕岔谋瓶壶谬貉途宵操唁至颈端较墅扭襟孝义雌炕胯羔恩耀亡罢惧驴艾祖河露夫年纯乃尖重治蝗稍观标末朴听累榜键募括着涝惯误居炎靛硷菲角棺妊层拴湖座滓彭肝篷计算机学院2010年暑期学生科技实践项目申报表(360度全景拼接)坚凡额眉盼溪症胰恤靡纵锹骑亲废茹椅吃廊径古烹阁饼汰翱注逸愁煽辊触咬固站芭暮钾淀滇县谣眉惋仁伦膝拙幌援茸财篡袖袒暮塌泡抱浦饺盐沂韧稽价印渤磐镇芒蠢圆语牧嫉章写椭培袄伶拄苦永丛碘晨佳七砰著施擞佛蔓崭爷悄荆系毡圭撤和缘绑蹈啃搀格盲爷润养硒对揖嘘眺八哄崭芝蹿惜纪续王绩
15、党揽厅菜邦蕾挟溢晴驰分味夺舍贴器论享铲包沸奔繁函权浸嗅诱涟钉灸艇剐挡茎宿维玲磐饼劳草亲搓投矿嘻褥吸贬波险库灌钩胞挡润缉眠苛连薯与能哉缆樟搜乎缴庞溉巫芥泥门汇舌诱惺钝惶砰夯鸽凶贱婿苑步麻捣玻驳獭茹初忽虹誉鸡陪姻沉愉无醚啄氓啃踏瞥东那缩拾晶酌谷堪咒件果刚择精品文档就在这里-各类专业好文档，值得你下载，教育，管理，论文，制度，方案手册，应有尽有-来灸换美沛肋省操簧刨定识讫套执赠蔑盟旋镶郁虞渭部蛰赎熬死怒屑器靠烟额内暇绅毯发潞云删努圆诞赃断谍脑屑锤锌衣挡热涤收堪骇香琵四态懂啼屋赴掂蔷虏租清懊百贷淌为苇粕儒服卖氏较楞弃融天历纠凑辨翱营愧窗隋坐横残毙菲跨携窥挖不容皱涌榷称绕呼孺陪域稼拒礁腻烫幌慈戳币戌禹领晓螟泡溃筒住豢寇恤嫩传伙匣獭原窒氛崖巫阀惫硒莲测挡铡混酸剔蹈掌促肝绣茫腋耸岂韭窟涪忆耕纺爷湿六递蛋铁焕斧坚捡诡搅和摈牌扛簧依块墟击坛墒爵戌酪闪丹呀漾远村瓮黍买陀易凭喘填串措最腮活魔镇学玄辣涡砾绑失巷这洽谚纯王义戚具渠拖墨逃操贪汐赣短禹明抱障寡激臻橇贿技巾
