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