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研究生:黃禎福
研究生(外文):Huang Jen-Fu
論文名稱:環場影像接合之研究
論文名稱(外文):Panoramic Image Mosaics
指導教授:洪一平洪一平引用關係
指導教授(外文):Yi-Ping Hung
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣大學
系所名稱:資訊工程學研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:67
中文關鍵詞:環場影像球型環場魚眼圓柱環場
外文關鍵詞:panoramic imagespherical mosaicfisheyecylindrical mosaic
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本篇論文首先介紹圓柱環場系統,並且針對合成影像的部分提出改進的演算法。接著介紹兩種產生球型環場影像的技術。第一種技術是修改Shum 和 Szeliski 的方法[10]。輸入一系列的影像,並將輸入之影像接合成一球型環場影像(spherical mosaic)。該系列的每張影像均需經過同一點光學中心 (common optical center)來拍攝,可任意角度取景,但相鄰的影像需要適當的重疊。要接出環場,傳統的作法是將所有影像先行投影到某一共同曲面,例如:柱狀面 (cylindrical surface),然後在該曲面上進行接圖。但此種方式在俯仰角過大時,存在著相當大的限制。在此採用的方法,是求出每張影像相對於球面上的旋轉矩陣、鏡頭的焦距長度,然後根據這些參數來計算影像接合的確切參數。計算旋轉矩陣、焦距長度時,為求所有影像變動時能夠一致,使用一全域最佳化(global optimization)的演算法來微調旋轉矩陣以及焦距長度。此種方法在輸入影像時需要給予較正確的影像參數,才能夠接出精確、清晰的球型環場影像。因此實作了一個包含自動與手動的整合接圖環境,讓使用者能夠方便的定義影像的大致關係。
第二種技術是使用魚眼鏡頭來產生球型環場。由於製作球型環場需要拍攝大量的影像,也需要使用者定義較詳細的初始值。因此希望能夠借助魚眼廣角鏡頭來減少拍攝影像的次數。此種技術分為兩個步驟:(1) 先藉由圓柱環場以及魚眼影像,先行求出魚眼鏡頭的參數。(2) 根據事前求得的參數,將兩張或多張的魚眼影像投影至一共同曲面,接合後輸出環場影像。其中第(1)步驟僅需要作一次即可,之後要接出球型環場僅需要拍攝幾張魚眼影像,接著程式會自動接合並產生球型環場影像。
目錄
1. 簡介 1
1.1 相關工作 2
2. 圓柱環場影像 3
2.1 概說 3
2.2 鏡頭扭曲校正 4
2.3影像扭曲 6
2.4 相鄰影像之對齊 8
2.5水平偏移之修正 8
2.6 相鄰影像之融合 9
2.6.1 依比例融合影像 9
2.6.2 視情況融合影像 10
2.6.3 依亮度融合影像 11
2.7 實驗結果 14
3. 球型環場影像 18
3.1 概說 18
3.2 手動輸入影像鄰居關係 20
3.3 以區塊比對估算對應點 22
3.4 使用八個參數之透視投影轉換法 23
3.5 影像的旋轉矩陣 25
3.6 估算焦距長度 26
3.7 估算旋轉矩陣 27
3.8 旋轉矩陣的重新正規化 28
3.9全域最佳化 29
3.9.1針對旋轉矩陣作全域最佳化 31
3.9.2針對焦距長度作全域最佳化 32
3.9.3針對旋轉矩陣、焦距長度作全域最佳化 33
3.10 接圖 35
3.11 實驗結果 36
3.12 輸出影像 38
4. 以魚眼鏡頭製作球型環場 39
4.1 概說 39
4.2 對應點編輯系統 40
4.3 以圓柱環場影像校正魚眼鏡頭 41
4.4 以魚眼鏡頭拍攝影像並接合 45
4.5 求魚眼影像之半徑、圓心 46
4.6 自動影像接合 51
4.7 手動影像接合 54
4.8 輸出影像 55
4.9 球型環場瀏覽器 58
5. 結論 60
5.1 總結 60
5.2 未來發展 61
6. 參考資料 62
[1] P. Heckbert. “Fundamentals of texture mapping and image warping”, Technical Report UCB/CSD 89/516, CS Division, UC Berkeley, 1989.
[2] O. Faugeras. “Three-Dimension of stationary cameras”. IJCV, 22(1):5-23, 1997.
[3] I. Zoghiami, O. Faugeras, and R. Deriche. “Using geometric corners to build a 2D mosaic from a set of images”, In CVPR97, pages 420-425, 1997.
[4] R. Szeliski. “Video mosaics for virtual environments”, IEEE computer Graphics and Applications, 16(2): 22-230, March 1996.
[5] H. Huang and Y. Hung, “Panoramic Stereo Imaging System with Automatic Disparity Warping and Seaming”, Graphics Models and Image Processing, Vol. 60 No. 3 May, pp. 196-208, 1998.
[6] H. Huang and Y. Hung, “Adaptive Early Jump-Out Technique for Fast Motion Estimation on Video Coding”, Graphics Models and Image Processing, Vol. 59 No. 6 November, pp. 388-394, 1997.
[7] L. McMillan and G. Bishop. “Plenoptic modeling: An image-based rendering system”, In SIGGRAPH’95 Conference Proceedings, pages 39-46, August 1995.
[8] R. Szeliski and H. Shum. “Creating full-view panoramic mosaics and texture-mapped 3D models”, In SIGGRAPH’97 Conference Proceedings, pages 251-258, August 1997.
[9] H. Shum and R.Szeliski. “Construction and refinement of panoramic mosaics with global and local alignment”, In Proceedings of Sixth ICCV, page 953-958, January 1998.
[10] H. Shum and Richard Szeliski, “Panoramic Image Mosaics, Microsoft Research Technical Report”, MSR-TR-97-23,1997.
[11] S. Teller, “Spherical Mosaics with Quaternions and Dense Correlation”, in the International Journal of Computer Vision, 37(3): 259-273, June 2000.
[12] H. Huang and Yi-Ping Hung, “Adaptive Early Jump-Out Technique for Fast Motion Estimation on Video Coding”, Technique report, TR-IIS-96-008, Institute of information science, Academia Sinica, Taipei, Taiwan, ROC,1996.
[13] S. Mann and R. W. Picard. Virtual bellows: “Constructing high-quality images from video”, In First IEEE International Conference on Image Processing (ICIP94), volume I, pages 363-367, Austin, Texas, November 1994.
[14] M. Irani, P. Anandan, and S. Hsu. “Mosaic based representations of video sequences and their applications”, InFifth International Conference on Computer Vision (ICCV’95), pages 605-611, Cambridge, Massachusetts, June 1995.
[15] 洪志坤. “An Editing System of Constructing Panoramic Image Mosaics”, 台大資訊工程學系 碩士論文,1999
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1. 龔鵬程 〈論俠客崇拜〉臺北《中國學術年刊‧第7期》 1989年
2. 林保淳 〈從「通俗」的角度談武俠小說〉 臺北《文訊‧第27期》1986年
3. 龔鵬程 〈鴛鴦蝴蝶與武俠小說〉臺北《聯合文學‧2卷‧11期》1986年9月
4. 吳宏一 〈漫談武俠與武俠小說〉臺北《中國論壇‧17卷‧8期》1984年1月
5. 葉洪生 〈冷眼看現代武壇〉《文藝月刊》 1974.8頁6-115、1974.9 頁137-14
6. 林保淳 〈民國以來武俠小說研究評議〉臺北《古典文學‧第13集》1995年
7. 黃濤鈞 〈唐傳奇女俠內容探析與男女俠之比較〉 臺北《輔大中研所學刊‧第5期》 1995年9月
8. 蔡明真 〈談唐豪俠小說中的恩與仇〉《輔大中研所學刊‧第6期》民國1996年6月
9. 葉洪生 〈淺談武俠小說的來龍去脈〉臺北《歷史月刊‧第1986期》1996年11月
10. 林保淳 〈中國古典小說中的「女俠」形象〉 臺北《中國文哲研究集刊‧第11期》 1997年9月 
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12. 王澄霞(民85):化學領域之STS師資培育課程架構,化學期刊,54(2),103-114。
13. 王澄霞、陳國華(民83):STS主題-「的油脂與生活」之開放性思考的評量。化學,52(1),107-114。
14. 石明卿(民82):九0年代美國科學課程改革,花師數理教育季刊,2,63-83。
15. 何榮桂、吳正己、賴錦緣、籃玉如(民88):各國資訊教育課程實施概況及其對九年一貫資訊課程的啟示。課程與教學季刊,4(2),43-60。
 
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