全景图像是指视角为360度,以视点为圆心环绕整个场景一周的图像。全景图像具有广泛的应用,例如街景地图,实景三维GIS。全景图像的获取可以通过由多个镜头组装而成的全景相机获得,或者通过单个相机拍摄多张图像,通过后期内业拼接处理获取。由于全景相机造价昂贵,而且使用时对多个镜头间的配准要求较高,难以被广泛应用。所以利用图像拼接技术由多幅图像获取全景图是目前应用较为广泛的一种方法。而在图像拼接时,又可以利用视角可达180°的鱼眼图像以提高拼接效率,加快作业进度。本文主要通过分析现有的图像拼接研究领域各个模块相关已有算法的优势和不足,并在此基础上对已有算法进行了一定程度上的改良；通过实现相关算法模块,开发了一款具有实用价值的鱼眼图像拼接系统；最后根据已知的控制点数据,利用相机标定技术,叠加拼接全景图的图像分量,完成了拍摄场景的三维重建,并搭建了用户界面,实现了三维重建实景的快捷浏览。论文的主要创新之处在于：(1)鱼眼图像校正：本文所采用的基于3D模型的鱼眼校正算法,不受图像视角的限制,理论上可精确校正的视角范围为[0°,180°]；在求解模型参数时,利用了最小二乘法,得到了残差最小化的模型参数结果；这就克服了传统的基于2D模型的鱼眼图像校正算法,因直接建立校正图像与原图像对应像点之间的关系,导致对于视角接近于180°的鱼眼图像校正精度较低,且对于边缘的图像信息损失严重；(2)在求解图像变换单应性矩阵时,利用了超松弛迭代法求解线性方程组,相比传统的高斯消元法、平方根法、克拉默法则法等方法,运行速度更快,而且更加稳健,在运算量较大的时仍能达到较高精度。经试验验证本系统拼接所得全景图精度较高,且视觉效果良好,没有明显的错位、重影或模糊现象。但系统运行占用内存空间大,运行速度较慢,仍需在下一步的工作中对算法进行优化,提高程序运行效率。