python实现全景拼接

最新推荐文章于 2024-08-12 07:00:00 发布

原创

最新推荐文章于 2024-08-12 07:00:00 发布 · 1.9k 阅读

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本文详细介绍了使用Python实现全景图像拼接的原理与步骤，包括图像配准（APAP算法）、图割方法和图像融合。在实验中，作者通过固定点位和更换拍摄位置分析了拼接效果，遇到并解决了图像尺寸不一致、运行时警告等问题。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

文章目录

一、原理
1全景拼接
二、代码
三、实验结果及分析
- 1.固定点位拍摄多张图片
- 2.针对同一场景，更换拍摄位置
四、遇到的问题及解决方法

一、原理

1全景拼接

将SIFT应用到图像拼接上，根据特征点匹配的方式，则利用这些匹配的点来估算单应矩阵（使用上面的RANSAC算法，也就是把其中一张通过个关联性和另一张匹配的方法。通过单应矩阵H，可以将原图像中任意像素点坐标转换为新坐标点，转换后的图像即为适合拼接的结果图像。可以简单分为以下几步：
1.根据给定图像/集，实现特征匹配。
2.通过匹配特征计算图像之间的变换结构。
3.利用图像变换结构，实现图像映射。
4.针对叠加后的图像，采用APAP之类的算法，对齐特征点。(图像配准)
5.通过图割方法，自动选取拼接缝。
6.根据multi-band blending策略实现融合。

1.1图像配准

图像配准是对图像进行变换，使变换后的图像能够在常见的坐标系中对齐。为了能够进行图像对比和更精细的图像分析，图像配准是一步非常重要的操作。图像配准的方法有很多，这里以APAP算法为例：
1.提取两张图片的sift特征点
2.对两张图片的特征点进行匹配
3.匹配后，仍有很多错误点，此时用RANSAC进行特征点对的筛选。筛选后的特征点基本能够一一对应。
4.使用DLT算法，将剩下的特征点对进行透视变换矩阵的估计。
5.因为得到的透视变换矩阵是基于全局特征点对进行的，即一个刚性的单应性矩阵完成配准。为提高配准的精度，Apap将图像切割成无数多个小方块，对每个小方块的变换矩阵逐一估计。
在这里插入图片描述

1.2图割方法

最大流最小割算法原理，在下文博客中有很好的讲解
https://blog.youkuaiyun.com/qq_28739605/article/details/80684704
1.最小割问题
一个有向图，并有一个源顶点（source vertex）和目标顶点（target vertex）.边的权值为正,又称之为容量（capacity）。如下图
在这里插入图片描述
一个st-cut(简称割cut)会把有向图的顶点分成两个不相交的集合，其中s在一个集合中，t在另外一个集合中。
这个割的容量（capacity of the cut）就是A到B所有边的容量和。注意这里不包含B到A的。最小割问题就是要找到割容量最小的情况。

2.最大流问题
跟mincut问题类似，maxflow要处理的情况也是一个有向图，并有一个原顶点（source vertex）和目标（target vertex），边的权值为正,又称之为容量（capacity）。
（1）初始化，所有边的flow都初始化为0。
（2）沿着增广路径增加flow。增广路径是一条从s到t的无向路径，但也有些条件，可以经过没有满容量的前向路径（s到t）或者是不为空的反向路径(t->s)。

1.3图像融合

图像拼接完成以后会发现在拼接的交界处有明显的衔接痕迹，存在边缘效应，所以需要特定的处理解决这种不自然。这时候可以采用blending方法。multi-band blending是目前图像融和方面比较好的方法。

二、代码

# -*- coding: utf-8 -*-
from pylab import *
from numpy import *
from PIL import Image

# If you have PCV installed, these imports should work
from PCV.geometry import homography, warp
from PCV.localdescriptors import sift

np.seterr(invalid='ignore')
"""
This is the panorama example from section 3.3.
"""

# set paths to data folder
featname = ['C:\Python\Pictrue/apap/pic' + str(i + 1) + '.sift' for i in range(5)]  # 图片路径记得修改
imname = ['C:\Python\Pictrue/apap/pic' + str(i + 1) + '.jpg' for i in range(5)]

# extract features and match
l = {
   
   }
d = {