基于鱼眼镜头的全景图像生成算法研究-电子与通信工程专业论文.docx

11 I阵声日 本人声明兹呈交的学位论文是本人在导师指导下完成的研究成 他人或集体的科研成果，均在论文中以明确的方式说明。本人依法享 有和承担由此论文所产生的权利和责任。 论文作者签名: 、 签名日期: 2 。 他 -6 . ‘ 交? 交 ? ? ? 、 、，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇兰 已指导教师签名:  、IL  进行检 名日期: .2 0It;. 签名日期: 、 摘要 摘要 I I 摘 要 相比于传统视觉系统，全景图像技术能够在一张图像中完整展现相机周围 的信息，高效地为各种计算机视觉与机器视觉应用提供重要的信息来源，对于 医疗、工业和军事等领域都有非常重要的意义。而鱼眼镜头是建立全景视觉系 统最有效的方法之一，相对于反射式全景视觉系统，鱼眼镜头具有视角广阔、 结构紧凑、成像清晰等优点。因此，本文将在现有的基于鱼眼镜头的全景视觉 技术基础上进行深入研究，主要工作及创新点如下： (1) 研究全景视觉系统的理论基础。本文对全景视觉系统进行分类，重点阐 述基于鱼眼镜头的全景视觉系统，包括鱼眼镜头的物理结构、光学特性和鱼眼 相机模型，为后续的相机标定和鱼眼图像校正技术奠定基础。 (2) 提出鱼眼图像的高效全景展开算法。本文在鱼眼图像全景展开过程中， 针对现有算法的冗余性和展开角度的选取问题，提出一种 30°旋转展开算法。 同时，为了避免对图像进行旋转，提出一种基于极坐标的全景图像展开算法。 实验结果表明，该算法简单高效，图像展开效果良好。 (3) 提出一种基于交比不变性与除法模型相结合的鱼眼图像校正算法。为了 更好地校正鱼眼图像，本文改进了基于交比不变性的鱼眼镜头标定技术，提出 一种基于除法模型的鱼眼图像校正算法，并通过数据分析和数据可视化，体现 算法的有效性。相对于多项式模型，这种算法在标定过程中的计算复杂度较低， 校正效果较好。 (4) 针对鱼眼全景展开图像中的景物比例失衡问题提出两种不同的比例修 正算法。第一种是直接采用标定得到的除法畸变模型对鱼眼全景展开图像进行 非线性拉伸；第二种是采用改进的光学传输函数模型，利用环形棋盘格径向等 距的性质，通过迭代运算实现鱼眼全景展开图像的比例修正。实验结果表明该 比例修正算法能够有效修正鱼眼全景展开图像，减少信息丢失，改善全景图像 比例。 关键词：全景图像技术 全景展开 鱼眼图像校正 除法模型 比例 修正模型 华侨大 华侨大学硕士学位论文 II II Abstract Compared with traditional vision system, panoramic image technology could present the information around the camera completely, which has important significance on fields such as medical, industrial, and military. And the fisheye lens is one of the most effective ways to establish a panoramic vision system, which is equipped with the advantages such as wide angle, compact structure and high resolution. As a result, this article will make thorough research to the existing panoramic vision technology based on the fisheye lens. The major work and innovations of this paper are as follows: Make a study on the panoramic vision system. This paper classifies the panoramic vision system and mainly elaborates the panoramic vision systems based on the fisheye lens, which consists of the physical structure, optical characteristics and the model of fisheye camera, laying a foundation for camera calibration and fisheye image correction. Propose effective fi