基于特征匹配的全景图像生成方法研究与实现

学 号 2011061308 密 级 哈尔滨工程大学学士学位论文基于特征匹配的全景图像生成方法研究与实现院（系）名 称：计算机科学与技术学院专 业 名 称：计算机科学与技术学 生 姓 名：吴映指 导 教 师：沈晶 副教授哈尔滨工程大学2015 年 6 月基于特征匹配的全景图像生成方法研究与实现 吴 映 哈尔滨工程大学学 号 2011061308 密 级 基于特征匹配的全景图像生成方法研究与实现Research and Implementation of Panoramic Image Generation based on Feature Matching学 生 姓 名 ：吴映所 在 学 院 ：计算机科学与技术学院所 在 专 业 ：计算机科学与技术指 导 教 师 ：沈晶职 称：副教授所 在 单 位 ：哈尔滨工程大学论文提交日期：2015 年 6 月论文答辩日期：2015 年 6 月学位授予单位：哈尔滨工程大学基于特征匹配的全景图像生成方法研究与实现I摘 要全景图像是一种在某一确定的位置对一段场景进行多角度连续拍摄后，通过计算机技术识别出图像特征后，再进行后期拼接处理形成的一种广视角图像。随着应用需求的不断增加和图像处理技术的不断突破，图像拼接技术渐渐已成为计算机图形图像领域一个重要的研究课题。本文主要研究为基于 SURF 特征匹配的图像处理技术。首先，采集所需图片并其进行必要的预处理工作，同时系统的研究分析 SURF 特征点探测算法基本原理与过程，辅以实验进行实现并验证其特性；其次，在 SURF 算法的基础上设计并实现基于特征的图像匹配，并检测其速度和稳定性等性能。最后，利用特征匹配的结果将原始采集图像进行拼接得到全景图像。本文最终在 matlab 平台上完成全景图像生成程序，并对核心算法和程序的稳定性进行相关测试。实验结果表明，通过 SURF 特征匹配算法，成功实现了基本全景图像的生成，并且有着良好的鲁棒性。关键词：特征匹配；SURF；图像拼接；全景图像哈尔滨工程大学学士学位论文IIABSTRACTThe panoramic image is a king of wide-angle image using computer technology to indentify the features of a serious of images which is continuously photoed at a determined position in multi-angle. With the growing requirement of the implementation in science and public, the constantly breaking in image processing technology, Image Stitching technology has become gradually an important research in Computer Graphic Image.This thesis studies the Image processing technology based on SURF(Speeded up Robust Feature) feature matching.first, analyzing systematically the basis theory and processing of SURF feature points detected algorithm after collecting the required image and making the necessary preprocessing,using experiment to verify its characteristic.Then, designing and implementation of the image matching by feature based on SURF algorithm,testing its speed and rubustness.finally, using the result of feature-matching stitchs the image from original iamge to panoramic image.This thesis accomplished the panoramic image generation program with matlab, testing the core algorithm and stability of program. after acceptance testing and repeated use, the SURF feature matching algorithm can achieve the generation of panoramic image with the favorable robustness.Key words: feature matching; SURF; panoramic image; image stitching基于特征匹配的全景图像生成方法研究与实现III目 录第 1 章 绪论 11.1 课题的研究背景及意义 11.2 基于特征匹配的全景图像研究现状 11.3 研究内容及论文结构 3第 2 章 基于 SURF 特征探测的全景图像生成方法研究 42.1 引言 42.2 全景图像生成算法 42.3 SURF 特征点探测算法 42.3.1 尺度空间极值检测 42.3.2 特征点位置确定 72.3.3 特征点方向确定 72.4 不变量技术特征配准算法 82.5 本章小结 10第 3 章 基于 SURF 特征匹配的全景图像生成系统设计 113.1 引言 113.2 总体设计 113.3 各模块设计 123.3.1 图像采集 123.3.2 图像配准 133.3.3 空白全景图像生成 143.3.4 图像拼接 153.4 界面接口设计 153.5 本章小结 16第 4 章 全景图像生成系统实现及测试 174.1 引言 174.2 开发平台 174.3 关键技术实现 174.3.1 SURF 特征点探测 17哈尔滨工程大学学士学位论文IV4.3.2 对于特征变换矩阵的计算 184.4 测试 184.4.1 SURF 特征点的稳定性