平硐全景圖像的拼接融合.pdf

1、迄今為止,獲取圖像的設備種類,越來越多紛繁復雜,所呈現的圖像也是多種多樣。但是在某些特殊的領域內依然不能滿足現代科研或者工程上的需要,伴隨著這個問題出現了一系列的關于圖像處理的理論和方法,圖像融合就是其中的一項。在醫(yī)學,軍事,地球遙感,機器人視覺等領域對圖像融合的強烈刺激下,圖像融合在理論、方法應用方面有了飛速的發(fā)展,并且已經成為一門非常重要的基礎學科。圖像融合的目的就是將相互之間有相關信息的多幅圖像拼接融合,組成一幅新的圖像。在這幅新

2、的圖像中具有任何單一圖像都不具備的所包含信息的完整性和清晰度,并且能為后續(xù)的計算機處理或者決策提供可靠的依據。要完成融合,前提條件是所有的圖像時由相同或者相近的設備獲取,并且圖像相互之間具有相似或者相關的信息。
　　 本文所討論的融合的源圖像是平硐的內壁圖像。工程上面,為了研究平硐的內壁(如巖石的組成和結構、裂縫的發(fā)育、充填物質等),但是有些時候工作人員直接去觀察和分析是不可能實現的,因此就得由成像設備對平硐的內壁拍照、成像、回

3、傳,然后根據圖像再做進一步的分析。目前還沒有成像設備可以一次把平硐內壁全部拍攝下來,即使有,那么設備成本太高并且圖像失真畸變將會非常的嚴重,嚴重的影響后期的處理分析。所以就需要以普通的成像設備獲取圖像,事后把各個圖像拼接融合起來,形成一幅完整的關于平硐內壁的圖像。如何拼接融合這些圖像就是一個現實存在的問題。
　　 這些圖像是由同一個成像設備,在固定的軌道上,以固定的焦距和統一的亮度獲得的一系列連續(xù)圖像,具備圖像融合的條件。由于這

4、些圖像是由全景攝像機獲得的,所以這些圖像呈現為一個標準的圓形,這樣原始圖像中就存在了嚴重的畸變,因此首先需要對原始圖像進行校正。通過分析得到,原始圖像中存在嚴重的偏軸圖像畸變、徑向圖像畸變以及薄透鏡圖像畸變等畸變,所以融合的第一步就是對源圖像進行相應的幾何校正。本文介紹了幾何校正的理論和校正的方法,并結合模擬平硐內壁全景圖像推導了校正這些畸變的數學模型,最終實現了這些校正,并且取得了不錯的效果,為下一步的圖像的融合提供了質量良好的源圖像

5、。
　　 本論文詳細介紹了HIS彩色空間,并論證了其在圖像融合領域中的優(yōu)點；同時也詳細的介紹了小波變換和重構的理論,為下面的拼接融合奠定了基礎。接著本論文做了大量的實驗來找到一種適應于平硐全景圖像的拼接融合的方法,這些實驗方法包括:直接拼接,線性加權融合方法,HIS變換變換基礎上的最大值融合方法,HIS變換基礎上的小波變換方法。這些方法不僅在模擬平硐內壁圖像上進行了實驗,還在實際工程中獲得的全景圖像上(左壁,右壁,拱頂)進行了實

6、驗。通過對這些方法實驗結果的對比分析發(fā)現,單一的基于空間域的圖像融合的方法不能很好的實現平硐內壁圖像的拼接融合,基于HIS彩色空間系統的小波變換的融合方法可以較好的適應平硐全景圖像的融合,并且效果很好。在HIS彩色空間中,把亮度和色度、飽和度分離開來,這樣就不受RGB彩色系統中顏色信息的干擾,同時又減少了算法所用的數據量。小波變換具有多尺度分解的優(yōu)良性質,可以把圖像分解成任意想要的分辨率,提取圖像中存在的任何的細節(jié)。根據融合的原則,把融