图像拼接与PDF整合技术教程

需积分: 9 4 下载量 187 浏览量 更新于2024-07-22 收藏 2.04MB PDF 举报
"图像拼接处理的教程,涵盖了图像对齐和拼接的算法,适合视频稳定、总结和全景图像创建等应用。" 在图像处理领域,图像拼接是一种技术,它将多张图片合并成一张大图,通常用于创建全景照片或在有限视角下展示更广阔的场景。这个过程主要涉及两个关键技术:图像对齐(Image Alignment)和图像拼接(Image Stitching)。 图像对齐是图像拼接的基础,其目标是确定不同图像之间的对应关系,即使得重叠区域的像素能够正确匹配。这通常涉及到不同程度的重叠图像,如在视频稳定、视频摘要中,以及创建全景图像时。对齐算法可以基于像素级(pixel-based)或者特征级(feature-based)的方法。像素级方法直接比较图像的像素值,而特征级方法则识别图像中的显著点或结构,如边缘、角点,然后对这些特征进行匹配。 特征级对齐算法通常更为鲁棒,因为它不那么依赖于精确的像素匹配。例如,SIFT(尺度不变特征变换)和SURF(加速稳健特征)就是常用的特征检测和描述算子,它们能够在光照变化、尺度变化等条件下保持稳定。 图像拼接则是将对齐后的图像进行无缝融合,这需要解决由于视差、场景移动导致的模糊(blurring)和鬼影(ghosting)问题,以及因曝光差异引起的色彩不一致。融合算法通常会使用图像过渡技术,比如使用权重函数来平滑过渡区,减少视觉上的割裂感。此外,为了处理曝光差异,可能还需要进行色调映射(tonemapping)或亮度调整。 该教程还讨论了基本的运动模型,这是理解对齐和拼接算法的关键。这些模型包括平移、旋转、缩放等基本几何变换,以及更复杂的仿射和透视变换。对于动态场景,可能还需要考虑时间相关的运动模型。 最后,教程指出该领域的开放性研究问题,可能包括如何提高对齐精度、如何处理更大的视差、如何在复杂环境下(如快速移动物体、光照剧烈变化)实现更好的拼接效果,以及如何实现更加自然和无缝的图像融合。 图像拼接处理是一个涉及多种技术和算法的复杂过程,它在摄影、虚拟现实、地图制作等多个领域都有广泛的应用。理解和掌握这些技术对于提升图像处理能力至关重要。
2019-12-04 上传
import cv2 as cv import numpy as np def cv_show(name,img): cv.imshow(name,img) cv.waitKey(0) cv.destroyAllWindows() def detectAndDescribe(image): gray = cv.cvtColor(image,cv.COLOR_BGR2GRAY) sift = cv.xfeatures2d.SIFT_create() (kps,features)=sift.detectAndCompute(image,None)#这里的kps是一个特征点对象,,属性有.pt关键点坐标 #.angle关键点方向 .response响应强度 .size该点的直径大小 kps = np.float32([kp.pt for kp in kps])#此刻得到kps特征点对象中每一个特征点的坐标。 return (kps,features) def matchKeypoints(kpsA,kpsB,features1,features2,ratio): bf = cv.BFMatcher() rawMatches = bf.knnMatch(features1,features2,2)#rawMatcher是一个Dmatch型对象,属性有.distance描述符间距离 #.trainIdx样本图像特征点标识符,.queryIdx测试图像的特征点标识符,.imgIdx训练图像的索引 matches = [] for m,n in rawMatches: if m.distance 4: pts1 = np.float32([kpsA[i] for (_,i) in matches])#将测试图像的坐标储存到Pts1里 pts2 = np.float32([kpsB[i] for (i,_) in matches])#将样本图像的坐标储存到pts2里 # 计算视角变换矩阵H #参数一,测试图像的特征点坐标,参数二,样本图像的特征点坐标,参数三,RANSAC算法: #RANSCA原理, 因为拟合一条直线只需要两个点,因此我们每次随机选取两个点,做出直线,划定一个距离,判断落在直线周围距离范围点的个数, # 不断的迭代,直到找出拟合的直线,使得点落在上面最多的拟合曲线 #参数四:参数范围1~10,原图像的点经过变换后点与目标图像上对应点的误差,超过了就是outlier (H, status) = cv.findHomography(pts1, pts2, cv.RANSAC, 5) return (matches, H, status) return None imageA = cv.imread("E:/opencv/picture/right1.jpg") imageB = cv.imread("E:/opencv/picture/left1.png") (kpsA,features1)=detectAndDescribe(imageA) (kpsB,features2)=detectAndDescribe(imageB) M = matchKeypoints(kpsA, kpsB, features1, features2, 0.75) (matches, H, status) = M # 将图片A进行视角变换,result是变换后图片 result = cv.warpPerspective(imageA, H, (imageA.shape[1] + imageB.shape[1], imageB.shape[0])) cv_show('result1',result) result[0:imageB.shape[0], 0:imageB.shape[1]] = imageB cv_show('result2', result) 经常遇到的一个错误: new style getargs format but argument is not a tuple 针对这句代码:result = cv.warpPerspective(imageA,M,[imageA.shape[1]+imageB.shape[1],max(imageA.shape[0],imageB.shape[0])]) 原因是size那个参数应该是tuple(),而不是list[]。即应该是()而不是[]。 下面讲一下这个案例的大体过程: 1.首先我们是通过SIFT算法找到两张图(right,left)的特征点及特征向量,并把特征点的坐标储存起来。 2.通过蛮力匹配算法的得到kWmatches对象,将kWmatches对象的queryIdx和trainIdx给存起来,其中features1对应的图像为样本图像 3.求出样本图像的特征点坐标和测试图像的特征点坐标,找出这两坐标矩阵的H变换公式(利用RANSAC算法),将H变换公式对right图像做透视变换,得到拼接后的右边图像 4.将left原图赋给result对应的ROI区域,大功告成。