文档介绍：第十七届中国过程控制会议论文集一种快速的大尺寸图像拼接方法研究 谢树林,李久贤,高维振 (东南大学自动控制系,江苏南京 210096) 摘要: 图像拼接在计算机视觉、摄影测量、视频检索等方面有着十分广泛的应用。目前,普通数码相机拍摄得到的高质量高分辨率大尺寸图像,其长、宽都达到上千个像素点,为了快速拼接这类大尺寸图像,提出了一种基于FFT相位相关算法对图像分块提取子图像的快速拼接方法。通过实例对传统的图像拼接方法进行分析比较的结果表明,利用该方法实现大尺寸图像的拼接,大大降低了图像配准的计算量,获得可观的时间节省, 并且简单易行,效果较好。关键词: 大尺寸图像;相位相关法;图像分块;图像拼接 0 引言 现今数码相机拍摄的高质量高分辨率图像,其长、宽都达到上千个像素点,在目前的普通计算机平台上依靠纯软件方式拼接这类大尺寸图像,时间和速度将成为重要指标。目前对大尺寸图像拼接算法的讨论较少,在当前一些流行的图像拼接算法有[5:基于图像灰度信息和几何特征信息的对齐方法、相位相关法、对应点映射法、运动估计法。这些算法大多速度慢、运算复杂,其中虽然相位相关法有硬件支持和快速算法,但它的计算量依赖于图像尺寸,随图像尺寸的增大而加大。另一种思路是引入由粗到精的图像变尺度金字塔算法,即首先在低分辨率图像上对拼接参数进行初始的粗估计,再依据初始估计值进一步在高分辨率图像上求精拼接参数。这种算法在各个尺度下都要求解一次拼接参数,运算繁琐,不能一次解出结果, 无法大幅度提高计算效率,所以有必要寻找改进的算法实现自动、快速的大尺寸图像拼接。 ] 文献[2] 提到的相关性理论,其重要用途在于模板匹配,即可以确定图像(,) f xy 是否包含模板(感兴趣的物体或区域),如果匹配,则会在(,)hxy (,) f xy 中与 对应点的位置上出现相关峰值。受此理论的启发,本文提出基于分块的相位相关运算的大尺寸图像拼接方法,其思路是从原始图像中提取出小尺寸的子块图像,利用相位相关法快速计算出子图像之间的偏移位置,再通过子块图像和原始图像之间简单的坐标转换关系得到原始图像的位移参数,最终获得大尺寸的图像拼接结果。(,)hxy 本文研究的待拼接图像在图像采集过程中,相机以镜头为轴,水平旋转,不发生大的俯仰和倾斜,且假定相机焦距未发生变换,源图像之间的目标景物的缩放变化很小。 1 配准算法 相位相关法 相位相关法最早是由 Kuglin 和 Hines 在 1975 年提出的,对于较小的二维图像的平移量、旋转和尺度变化,配准效果良好。假定两个待拼接图像存在位移关系,那么: 12() () ff x 、 x d d 12() ( ) ff =+ xx ( ) 其中是图像 x 1 f 、 2 f的坐标矢量(下同), 是图像 d 1 f 、 2 f之间的位移矢量(下同)。两边取傅立叶变换并利用傅立叶位移定理,得到: ( ) 2 12() () j FF e π= T d ξξξ 1 () f x和 之间的归一化互功率谱是: 2 () f x * 2 12 * 12 () () () |()()| j FF F FF e π== T d ξξξξξξ% ( ) 其中上标表示复共轭。取逆傅立叶变换得到相位相关函数( PCF ): * 1 () {()} ( )