深海AUV圖像序列拼接關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、21世紀(jì)是海洋的世紀(jì)，隨著陸地資源的日趨枯竭，人類對蘊(yùn)藏在大洋深處的豐富資源越來越渴望。另一方面，由于技術(shù)的限制，人類無法對深海進(jìn)行實地勘探。為了深入了解海底環(huán)境，依靠人類目前的普通設(shè)備難以滿足深海探測和作業(yè)的需要，運用自主式水下機(jī)器人（AUV）進(jìn)行海底探測是常用的手段。在AUV獲取的各類數(shù)據(jù)中，圖像數(shù)據(jù)具有簡潔明了的優(yōu)點。而普通相機(jī)采集的圖像通常局限于一定視場和分辨率，通過圖像拼接技術(shù)，可以將深海圖像序列拼接成具有較大視場和高分辨率的

2、海底圖像。本文針對深海圖像序列，進(jìn)行了以下研究：
　?。?）本文在保證圖像拼接準(zhǔn)確性的前提下，以提高拼接的效率為目標(biāo)而展開研究。在分析 AUV拍攝的深海圖像序列具有時間和空間的連續(xù)性的基礎(chǔ)上，提出了一種穩(wěn)定的深海圖像序列的快速匹配方法。首先，利用匹配檢測到的特征點對，計算得到圖像序列中待拼接圖像配準(zhǔn)到參考圖像的坐標(biāo)變換模型的參數(shù)。然后以這些參數(shù)為目標(biāo)建立 Kalman濾波器，預(yù)測下一幀待拼接圖像的坐標(biāo)變換模型的參數(shù)。最后，利用上述

3、估計的坐標(biāo)變換矩陣，將檢測到的特征點進(jìn)行區(qū)域匹配，減少特征點的匹配次數(shù)，提高匹配效率。實驗結(jié)果顯示，對于一般深海圖像序列，當(dāng)網(wǎng)格大小取為128×128，網(wǎng)格放大系數(shù)為1.5時，該方法在保證較好的配準(zhǔn)效果的同時，可以將特征點匹配的耗時減小到全局匹配的50％左右。
　　（2）在深入分析并總結(jié)現(xiàn)有圖像質(zhì)量評價方法的基礎(chǔ)上，針對深海圖像序列的特點以及對圖像信息提取的側(cè)重點，提出了一種基于邊緣差分互信息的拼接圖像評價方法。該方法首先對兩幅原

4、始圖像與拼接圖像的邊緣圖分別進(jìn)行差分，并計算兩差分圖的歸一化互信息，通過該值對拼接圖像的質(zhì)量進(jìn)行評價。經(jīng)大量圖像測試，該方法評價結(jié)果較為符合人眼的主觀感受，能較真實地對拼接圖像的質(zhì)量進(jìn)行評價。
　　（3）在對深海圖像序列應(yīng)用及需求分析的基礎(chǔ)上，開發(fā)了近底連續(xù)拍攝相片處理與鑲嵌系統(tǒng)，并將上述提出的快速匹配算法和拼接圖像質(zhì)量評價方法應(yīng)用到系統(tǒng)中，該系統(tǒng)可實現(xiàn)對深海圖像序列的處理、拼接和拼接圖像質(zhì)量評價，以及生成AUV航跡等功能。本軟件