基于全景视图管理的3D图像拼接方法研究与实现

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随着社会与科学技术的发展,人们希望以更方便、更直观的方式与计算机进行交互,虚拟现实技术应运而生。它综合了计算机图形学、数字图像处理、三维建模、并行处理等技术,模拟人的视觉、触觉和听觉等感觉器官功能,让人们能够沉浸在虚拟的境界中。全景图作为虚拟现实的一种重要表现形式,也广泛的应用到旅游景点漫游,3D博物馆,Google地图街景等方面。而目前现有的全景图大多都是柱面全景图的方式,垂直方向视野范围不大,即使球面全景,大都采用鱼眼或者全景相机设备拍摄,硬件价格昂贵。另外将全景视图应用于远程的设备管理中也鲜有人尝试,因此本文提出了一种新型的全景视图管理系统,设计并实现出了一种基于全景视图管理系统的3D图像拼合方法。本文的主要工作包括:1.总结了国内外3D图像拼接方面的相关算法,分析虚拟现实建模技术方法的优点和不足,并对图像的获取方式以及图像的投影模型进行分析比较。最后深入研究了全景图生成技术中的两个关键技术图像配准技术和图像融合技术,对全景图生成技术现有的方法和原理做了归纳和分析。2.实现并比较几种全景视图拼接方案,测试并实现鱼眼球形全景拼接、柱形全景拼接、经纬度反投影映射和球面投影全景拼接四种常用的全景拼接方案,针对实验结果分析几种拼接方案的优缺点,最终选择有更宽阔视野和沉浸感的球面投影全景拼接方法作为本文的主要研究方向。3.设计并实现180*360度的球形全景视图的拼接方案,主要包含场景采集规范,设计场景拍摄规范,让拍摄与拼接更加系统、具体和易操作,便于系统的工程使用;图像处理的预处理算法,即根据对图像进行自动规范重命名和缩放等预处理,实现输入图像的全自动拼接;图像拼接算法实现,实现SURF特征点检测、球形投影变换、Bundle Adjustment匹配误差平均、光照补偿以及图像融合;全景图后处理,无死角的180*360度全景图后处理,首尾无缝矫正以及图像切片。4.通过多次实验验证本文设计方案的有效性、实时性和可靠性。对本文设计的场景采集规范和图像拼接算法在多个场景进行拍摄拼接测试,详细记录拼接时间,并在基于Away3D的Flash全景视图管理系统进行图像效果展示,最后通过比较拼接时间和拼接效果对系统做了客观的评价。
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