2024年3月11日发(作者：)

第一章 绪论

1.1 图像拼接技术的研究背景及研究意义

图像拼接(image mosaic)是一个日益流行的研究领域，他已经成为照相绘图学、电脑

视觉、图像处理和电脑图形学研究中的热点。图像拼接解决的问题一般式，通过对齐一系

列空间重叠的图像，构成一个无缝的、高清晰的图像，它具有比单个图像更高的分辨率和

更大的视野。

早期的图像拼接研究一直用于照相绘图学，主要是对大量航拍或卫星的图像的整合。

近年来随着图像拼接技术的研究和发展，它使基于图像的绘制〔IBR〕成为结合两个互补领

域——电脑视觉和电脑图形学的坚决焦点，在电脑视觉领域中，图像拼接成为对可视化场

景描述〔Visual Scene Representaions〕的主要研究方法：在电脑形学中，现实世界的图

像过去一直用于环境贴图，即合成静态的背景和增加合成物体真实感的贴图，图像拼接可

以使IBR从一系列真是图像中快速绘制具有真实感的新视图。

在军事领域网的夜视成像技术中，无论夜视微光还是红外成像设备都会由于摄像器材

的限制而无法拍摄视野宽阔的图片，更不用说360 度的环形图片了。但是在实际应用中，

很多时候需要将360 度所拍摄的很多张图片合成一张图片，从而可以使观察者可以观察到

周围的全部情况。使用图像拼接技术，在根据拍摄设备和周围景物的情况进行分析后，就

可以将通过转动的拍摄器材拍摄的涵盖周围360 度景物的多幅图像进行拼接，从而实时地

得到超大视角甚至是360 度角的全景图像。这在红外预警中起到了很大的作用。

微小型履带式移动机器人项目中，单目视觉不能满足机器人的视觉导航需要，并且单

目视觉机器人的视野范围明显小于双目视觉机器人的视野。利用图像拼接技术，拼接机器

人双目采集的图像，可以增大机器人的视野，给机器人的视觉导航提供方便。在虚拟现实

领域中，人们可以利用图像拼接技术来得到宽视角的图像或360 度全景图像，用来虚拟实

际场景。这种基于全景图的虚拟现实系统，通过全景图的深度信息抽取，恢复场景的三维

信息，进而建立三维模型。这个系统允许用户在虚拟环境中的一点作水平环视以及一定范

围内的俯视和仰视，同时允许在环视的过程中动态地改变焦距。这样的全景图像相当于人

站在原地环顾四周时看到的情形。在医学图像处理方面，显微镜或超声波的视野较小，医

师无法通过一幅图像进行诊视，同时对于大目标图像的数据测量也需要把不完整的图像拼

接为一个整体。所以把相邻的各幅图像拼接起来是实现远程数据测量和远程会诊的关键环

节圆。在遥感技术领域中，利用图像拼接技术中的图像配准技术可以对来自同一区域的两

幅或多幅图像进行比较，也可以利用图像拼接技术将遥感卫星拍摄到的有失真地面图像拼

接成比较准确的完整图像，作为进一步研究的依据。

从以上方面可以看出，图像拼接技术的应用前景十分广阔，深入研究图像拼接技术有

着很重要的意义

图像拼接作为这些年来图像研究方面的重点之一，国内外研究人员也提出了很多拼接

算法。图像拼接的质量，主要依赖图像的配准程度，因此图像的配准是拼接算法的核心和

关键。根据图像匹配方法的不同仁阔，一般可以将图像拼接算法分为以下两个类型：

〔1) 基于区域相关的拼接算法。

这是最为传统和最普遍的算法。基于区域的配准方法是从待拼接图像的灰度值出发，

对待配准图像中一块区域与参考图像中的相同尺寸的区域使用最小二乘法或者其它数学方

法计算其灰度值的差异，对此差异比较后来判断待拼接图像重叠区域的相似程度，由此得

到待拼接图像重叠区域的范围和位置，从而实现图像拼接。也可以通过FFT 变换将图像由