第二章 單中心圓柱型環場影像

2.2 影像接合

以定點為中心水平旋轉鏡頭 的影格(frame)重疊的影像區域 合(image stitching)以拼接出

當影像經由攝影機或相機拍攝完成後 的光學變形(optic distortion

從影像中心向影像邊緣產生 變形(pincushion distortion

(magnification)的縮小 光軸(optical axis)的距離 常使用廣角鏡頭或魚眼鏡頭 重疊的影像區域(image registration),再將此重疊

拼接出一幅環場影像。

當影像經由攝影機或相機拍攝完成後,有時候在影像的外圍區域 distortion)或光學像差(optical aberration),即 向影像邊緣產生桶狀的變形(barrel distortion)(圖 2-6 pincushion distortion)(圖 2-6 B),影像桶狀變形的產生是由於

縮小,即焦距(focal length)的縮短,縮小的效果 的距離遞增,即離影像的中心越遠,縮小的效果

在尋找影像重疊區域的時候,若影像資訊是以相機水平旋轉固定角度拍攝取 得的,由於拍攝的張數有限,通常是 10 ~ 30 張左右,此時影像疊合的區域會落 在影像的左邊區域或右邊區域,當兩張影像要接合的時後,需要先校正比較嚴重 的光學像差,再將影像變形,這部分會在接下來的 2.3 小節說明,接著進行特徵 點的比對,找出兩張影像疊合的位置,做些微的平移校正,即算出最小平均像素 差之和後,合成此兩張影像,理論上經過相機參數校正和影像變形後的兩張影像,

能夠完全的疊合在一起,最後接合成環場影像後,再調整由於不同水平角度拍攝 所造成的影像亮度不均,就成為一張完整地環場影像。

當影像資訊是由攝影機拍攝的影片中取得的時候,兩張要合成的影像中會有 非常充足的影像資訊可以用來接合,即有非常大的影像重疊區域會疊合,理論上 兩張影像有足夠地影像重疊區域的情況下,無論影像重疊的區域多大,接合而成 的環場影像都是相同的(圖 2-7),故影像重疊的區域過多只是增加運算的時間,

即接合成環場影像的時間,因此若只取影格的正中間數欄做為影像資訊,使相鄰 地影像資訊有足夠的影像重疊區域得以接合,以此方法拼接而成的環場影像,由 於光學像差較不明顯,影像變形也較少,不但可以大幅地減少接合的時間,且接 合的結果也令人滿意。

圖 2-7 環場影像接合重疊區域

影像接合時,可以讓使用者決定每張影格要用來接合的欄位像素,通常我們 是取最中間 11 個欄位的像素作為影像資訊,根據接合的經驗,以旋轉攝影機一 圈 70 ~ 100 秒的影片,兩張相鄰的影格偏移的影像資訊不會超過 11 個像素,因 此我們的實驗取每張影格最中間 11 個欄位像素做接合,接著以此 11 個欄位和相 鄰影格的 11 個欄位做比較,重疊 1 個至 11 個欄位,比較方法為分別計算重疊部 分的 RGB 像素值的差,即每個像素會產生三個差值,將重疊區域的差值加總,

再除以重疊的欄數,即為該重疊欄數的差值,找出 11 個重疊欄數最小的差值之 後,再以該欄位數將兩張影像疊合,可拼接成一張較大的影像,如(圖 2-8)中 間列兩個範例,環場影像合成方法為取重疊區域的左邊非疊合部分之影像資訊接 合成環場影像,如(圖 2-8)下列,重複此步驟直至形成一張完整的環場影像。

圖 2-8 環場影像接合示意圖

frame 1 frame 2 frame 3

panorama

重疊欄位

In document 國立宜蘭大學資訊工程研究所 碩士論文 Department of Computer Science and Information Engineering , National Ilan University Master Thesis (Page 20-23)