全景圖像重構(gòu)技術(shù)研究

金紅嬌　孫天樂

摘 要：針對三維立體圖像重構(gòu)出現(xiàn)重疊和失真的問題，文章提出了基于非周期像素提取的圖像重構(gòu)方法，利用matlab開發(fā)軟件實現(xiàn)整個算法，實驗結(jié)果表明文章方法的有效性。最終重構(gòu)出沒有重疊和失真的三維全景圖像。

關(guān)鍵詞：非周期像素提取法；全景圖像重構(gòu)；三維全景圖像

計算機全景成像的理論依據(jù)是光學(xué)成像原理，是計算機三維場景合成的立體像素映射的逆過程。我們知道要提取圖像體元素像素點時，必須要對所有像素點逐一地進行檢測，根據(jù)一個立體像素點映射多個像素點的原理，要找出一個確定的觀測點所對應(yīng)的像素點并獲得該像素點的信息，利用三維立體圖像的成像原理重構(gòu)出圖像，選擇的像素點不同就會獲得不同的重構(gòu)圖像。文章提出的非周期性像素提取法是在周期性提取像素法[1]基礎(chǔ)之上，通過計算參數(shù)的偏移量來指定像素的位置信息，重構(gòu)出沒有重疊和失真的全景圖像。

1 全景成像重構(gòu)原理

1.1 全景成像原理

全景成像系統(tǒng)中的實物對象透過每個透鏡都會映射出一個實物的二維圖像，元素圖像的另一個來源是用圖像傳感器來獲取。一般情況下，立體實物的成像過程中，每個透鏡或者針孔陣列和相鄰元素圖像繞著透鏡中心任意角度的旋轉(zhuǎn)而傾斜。分析過程中，采集圖像和重構(gòu)圖像之間的距離是一定的，為了便于獲取元素圖像視圖，獲取這兩個元素圖像后，沿著一個確定的角度面與面的組建三維物體圖像，這就是計算機全景成像的整個過程。成像過程中，一部分視圖會映射到傾斜平面上。這些視圖就會出現(xiàn)局部放大的情況，要計算放大倍數(shù)就要規(guī)定透鏡的個數(shù)。

其中，p是相機間距，d是采集透鏡和平行重建平面的距離，f是采集透鏡焦距，N是透鏡數(shù)量，i是透鏡指數(shù)，bi是透鏡陣列中心與第i個透鏡的距離，hi是第i個透鏡到重建平面的距離，xi是第i個透鏡在傾斜重建平面投影的長度。y軸方向的參數(shù)同理可以計算。

1.2 周期提取像素[2]

體元素獲取過程是指，成像系統(tǒng)中可采集多個體元素圖像，提取這些圖像中相同位置的像素點就會形成一個視圖。以一個體元素視圖[i，j]為例，其位置是所有體元素圖像陣列的第i行第j列。最簡單的，把各個體元素圖像上的第一個像素提取出來形成一個視圖，這就是周期提取像素法。

2 非周期性提取像素法[3]

3 仿真結(jié)果與結(jié)論

實驗分析在matlab仿真實驗平臺上完成。圖1為周期性提取像素點重構(gòu)出的圖像。

觀察實驗結(jié)果圖發(fā)現(xiàn)，采用非周期性提取像素法能夠檢測到匹配的像素點，有效的消除了圖像模糊及多余的像素信息。文章方法的不足之處在于重構(gòu)圖像的觀察范圍有待增大，下一步研究重點就是如何增大重構(gòu)圖像的視角。

參考文獻

[1]丁劍飛，劉永進.三維立體顯示技術(shù)綜述[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報，2008，20：132-135.

[2]王紅霞，伍春洪，楊揚，等.三維全景圖像分辨率的仿真分析[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報，2009，21（19）：6126-6130.

[3]謝征.三維顯示中的圖像放大相關(guān)技術(shù)研究[D].南京：南京航空航天大學(xué)，2006.

作者簡介：金紅嬌（1985-），女，吉林省梅河口市人，吉林化工學(xué)院講師，主要從事圖像處理與模式識別、信號處理等方面的研究。