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广域监视系统中的全景图生成技术研究

作　者: 吴霞
导　师: 任明武
学　校: 南京理工大学
专　业: 模式识别与智能系统
关键词: 广域监视系统 PTZ(pan-tilt-zoom)摄像机 图像配准 Harris角点 旋转不变性 最小二乘迭代法 全景图
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要


本文主要研究了广域监视系统中的全景图生成技术。在全景图的生成过程中,图像配准方法是研究的重点。本文采用PTZ(pan-tilt-zoom)摄像机采集监视环境的空间序列图像。首先分析成像过程,为序列图像之间的变换建立起8-参数透视变换模型。接着分析摄像机的运动方式与图像之间变换模型的关系,通过分析得出结论,图像之间的变换模型不仅与摄像机的运动方式有关,还会受到景物深度的影响。该结论可以论证采用图像配准方法的必要性。图像配准的方法很多,每种方法都有一定的针对性,通过分析常用的配准方法与变换模型之间的对应关系,提出采用基于特征的方法来估计8-参数透视变换模型的参数。针对PTZ摄像机所拍摄的序列图像的特点,本文提出了一种基于Harris角点且具有旋转不变性的图像配准方法。对相邻两幅图像先进行Harris角点提取,然后为每个角点构造相应的旋转不变性描述符,接着进行特征匹配,剔除误匹配后用最小二乘迭代法拟合变换模型的参数。根据变换模型将相邻两幅图像配准。在此基础上,采用变换链方式将所有的序列图像进行全局配准,然后缝合生成监视环境的全景图,采用最大值法消除拼接接缝。实验证明基于Harris角点且具有旋转不变性的配准方法对于纹理信息丰富的图像更有效,且可以克服一定程度的图像质量下降。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-7
1 绪论  7-12
  1.1 广域监视系统的研究价值及存在的问题  7
  1.2 广域监视系统中的全景图生成技术概述  7-11
    1.2.1 全景图生成技术概述  7-8
    1.2.2 广域监视系统中全景图生成流程  8-9
    1.2.3 多摄像机固定拍摄模式  9
    1.2.4 单摄像机运动拍摄模式  9-11
  1.3 本文工作及论文结构  11-12
2 多视图像拼接理论的研究  12-26
  2.1 图像配准技术的理论分析  12-14
  2.2 多视图像变换模型分析  14-21
    2.2.1 单透视摄像机成像模型  15-18
    2.2.2 8-参数透视变换模型  18-21
  2.3 摄像机的运动方式与图像变换模型之间的关系  21-24
  2.4 变换模型与常用配准方法的对应关系分析  24-25
    2.4.1 基于灰度相关的图像配准方法  24
    2.4.2 基于相位相关的图像配准方法  24-25
    2.4.3 基于特征匹配的图像配准方法  25
  2.5 本章小结  25-26
3 一种基于Harris角点且具有旋转不变性的图像配准方法研究  26-51
  3.1 典型的特征点提取算法的比较分析  26-31
    3.1.1 灰度极大值点  26-27
    3.1.2 尺度空间极值点  27
    3.1.3 Harris角点  27-28
    3.1.4 灰度极大值点、尺度空间极值点和Harris角点的比较分析  28-31
  3.2 特征点匹配算法研究  31-41
    3.2.1 具有旋转不变性的特征描述符的研究  31-35
    3.2.2 常用相似度量的分析  35-36
    3.2.3 特征匹配的搜索策略分析  36
    3.2.4 误匹配剔除方法研究  36-41
  3.3 透视变换模型的参数拟合方法研究  41-44
    3.3.1 最小二乘法  41
    3.3.2 最小二乘迭代算法  41-43
    3.3.3 LM(Levenberg-Marquardt)优化算法的适用性分析  43-44
  3.4 重采样与插值算法  44-45
  3.5 基于Harris角点且具有旋转不变性的图像配准方法  45-50
  3.6 本章小结  50-51
4 基于图像配准的全景图生成技术研究  51-58
  4.1 序列图像全局配准算法研究  51-54
    4.1.1 递增方式  51-52
    4.1.2 变换链方式  52-54
  4.2 图像接缝消除方法分析  54-57
  4.3 本章小结  57-58
5 全景图生成技术的实验分析  58-68
  5.1 基于PTZ摄像机的实验平台设计  58
  5.2 实验结果分析  58-67
    5.2.1 配准算法的有效性分析  58-62
    5.2.2 配准算法的对比分析  62-67
  5.3 本章小结  67-68
6 总结与展望  68-70
致谢  70-71
参考文献  71-73

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 模式识别与装置 > 图像识别及其装置
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