多鏡頭無縫拼接成像系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、超寬視角圖像在虛擬現(xiàn)實(shí)、視頻壓縮、傳輸和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。雖然利用廣角鏡頭也可得到寬視角的圖像，但廣角鏡頭的邊緣會(huì)產(chǎn)生難以避免的扭曲變形。正是由于普通單元成像系統(tǒng)受到測(cè)量范圍、成像分辨率等因素的制約，不可能一次性地拍出寬視角圖片，所以產(chǎn)生了圖像拼接(ImageMosaicing)技術(shù)。 目前國內(nèi)外比較常見的圖像拼接方法均是通過一定的算法搜尋相鄰兩幅圖像中相同的內(nèi)容，從而確定它們的相對(duì)位置。技術(shù)的重點(diǎn)就是如何處理已經(jīng)存在的

2、兩幅圖像的重疊部分，算法的不同直接決定了圖像拼接的優(yōu)劣，這些過分依賴軟件算法的圖像拼接技術(shù)將導(dǎo)致系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性難以滿足。 本文提出了一種在成像系統(tǒng)前增加視場(chǎng)光闌從而實(shí)現(xiàn)多鏡頭圖像拼接的方法，可同時(shí)滿足大視場(chǎng)成像范圍和高分辨率的實(shí)際要求。文中運(yùn)用光學(xué)成像原理把大范圍視場(chǎng)分成多個(gè)部分，再用多個(gè)CCD攝像系統(tǒng)分別對(duì)各個(gè)小范圍視場(chǎng)成像。導(dǎo)出了光闌尺寸的計(jì)算公式，從而精確地限制了每個(gè)攝像系統(tǒng)的成像范圍。對(duì)參與成像的各要素如：光闌、圖像采集鏡

3、頭、CCD等元件的參數(shù)以及它們的相對(duì)位置和相互所成角度都進(jìn)行了數(shù)學(xué)推導(dǎo)和運(yùn)算?？紤]了物距變化給成像帶來的影響，建立了一個(gè)相對(duì)完整的實(shí)物模型。利用此方法進(jìn)行了成像拼接實(shí)驗(yàn)，拼接成像效果基本達(dá)到了實(shí)用要求，但是還存在一些缺陷，如拼接圖片亮度不均衡，拼接處有細(xì)縫存在等。針對(duì)這些問題，文章采用了軟件優(yōu)化的解決方法，設(shè)計(jì)了基于網(wǎng)格的快速匹配算法以及圖像融合算法，編寫了測(cè)試軟件。這種軟硬結(jié)合的圖像拼接技術(shù)在后面進(jìn)行的實(shí)物成像拼接實(shí)驗(yàn)中取得了良好的實(shí)