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基于图切割的图像拼接技术

放大字体  缩小字体 发布日期:2022-01-23 19:14:58 来源: 作者:用户16123    浏览次数:0    
摘要

前人对图切割在图像编辑上的应用已做一些研宄,这些应用的特点都是如何定义合适的权系数以完成特定的应用需求,而所有的这些权系数都是直接利用色彩强度差或梯度强度差进行计算。在泊松融合方面的应用,Ag~ala等A提出的基于纽曼边界条件的泊松融合技术以实现片段间的合成,从而保持两个不同片段间的连续过渡。本文将图切割和泊松融合应用到图像拼接中,提出基于图切割的拼接方法。该方法在相位校正的基础上先利用图切割寻找...

前人对图切割在图像编辑上的应用已做一些研宄,这些应用的特点都是如何定义合适的权系数以完成特定的应用需求,而所有的这些权系数都是直接利用色彩强度差或梯度强度差进行计算。在泊松融合方面的应用,Ag~ala等A提出的基于纽曼边界条件的泊松融合技术以实现片段间的合成,从而保持两个不同片段间的连续过渡。本文将图切割和泊松融合应用到图像拼接中,提出基于图切割的拼接方法。该方法在相位校正的基础上先利用图切割寻找一条*佳缝合线以消除鬼影,再利用泊松融合实现合成以消除曝光差异。为提高算法的稳定性,本文提出新的基于梯度方向直方图统计的权值计算方法,将梯度强度和方向相结合,克服前人只是基于强度得到的权值的不稳定性。本文还提出重叠过渡的泊松融合方法,通过将重叠区划分成两个片段然后分别执行泊松融合,实现平滑过渡。

1基于图切割的*佳缝合线搜索1.1图切割与*大流问题简介在计算机视觉里常常遇到标识(labeling)问题,比如如何对图像分段,如何确定象素的深度等。这样的标识问题,实际上也是*小化问题,即如何保证算法标识的结果和实际观察的数据之间能量差达到*小以保证标识的正确性其中,Esmooth(f)仍表示相邻两个象素间的光滑度,Edata(f)表示标识值与实际观察值下显示如何对图像重叠区进行图切割的初始化。在(a)中,Im和In表示两幅相邻图像,Iovr表示重叠区。首先建立两幅图像间如(b)所示的带权有向图,这里假设重叠区的大小为3x3,Im和In分别作源点(M)和接收点(N)。M和N分别向相邻的重叠区内的象素发出t弧,同时重叠区内的象素向四个邻域象素发出e弧。t弧权值大小为,这样可以保证切割线不穿过重叠区的边界,从而保证切割。e弧权值的定义方法是实现图切割算法的关键。

之差。标识问题中常常要研宄如何进行两个标识的划分问题,比如用s和t两个标识对一幅3x3图像进行*佳的标识划分以到能量差*小。如下所示,解决这幅图像的两个标识划分问题需要建立如图所示的带权有向图,权值的大小在这里简化为边的粗细来表示,用两个分别叫源节点s和接收节点t的终点节点表示这两个标识。在这个图里有两种弧,一种是由源节点或接收节点发出的,叫t弧,权值为Edf);另外一种是相邻象素间互相连接的弧,叫e弧,权值为Eh(f)。图的切割(cut)就是要将这个有向图切成两个部分S和T,s放在S里,t放在T里。*小切割就是要找到代价*小的一个切割,这也就是我们所说的图切割问题。

如中右图的虚线就表示这样的一个切割。

前人的方法都是基于梯度强度或色彩强度进行e弧的权值计算。由于相邻图像存在曝光差异,因此基于色彩强度差是不稳定的。梯度强度差虽然在一定程度上强调几何结构上的相似的,但是由于噪声和配准误差的影响,仅仅梯度强度上的相似性也是不够的,还必须要考虑图像中纹理变化方向的相似性,即梯度方向上的相似性。为此可以对每个象素的邻域进行统计得到该象素的梯度方向直方图,然后将e弧权值的求解建立在相邻象素间的梯度方向直方图比较之上,这样得出的权值结合梯度强度和方向的影响,可以有效表达该象素点及其周围象素的特点。结合所示的两幅带蓝框标识的源图像,具体的。弧权值求解过程如下:初始化:对于图像上的每个点计算相邻区域的梯度方向直方图。梯度方向直方图统计是对周围半径;的圆形区域,以该象素点为中心采用高斯加权的方式统计邻域内所有象素点在各个梯度方向的强度之和。高斯加权一方面降低噪声的影响,另外一方面也强调离中心点近的象素的作用。

峰值求精:梯度方向直方图峰值反映象素及其周围的主要分布特征,因此需要对其进行求精。求精的方法是首先对峰值方向的强度和其相邻三个方向的强度的进行抛物线拟合,然后用拟合得到的抛物线的峰值替代原峰值。

计算相邻象素的e弧权值:这里分为两步:**步计算不同图像上同一位置处的加权距离向量!。对于p点,其距离向量!p的第i个量3p(i)的计算方法如下:上式用Mp和Np分别表示Im和In的p位置,H(i)表示梯度方向直方图H的第i个分量。!是加权系数,目的是强调梯度方向直方图中主方向的作用,从而增加直方图相似性的度量准确度。第二步根据距离向量,计算相邻两个位置的e弧权值。对于相邻位2重叠过渡的泊松融合如所示,R2上的封闭子集s是一个的图像定义域。"是s上的一个封闭子集,其边界是",假设f是定义在"上未知的标量函数,f*是定义在"上已知的标量函数,那么求解f*简单的方法是用模插值来求解:是一个梯度算子。

中的右图就是指导场v的一个示意,借助这个指导场,模插值的目标就是希望f具有和v―样的变化场。这样,上式的*小化就变成如下的相对于指导场的*小化:/\BQf\dQ具体到图像合成,取指导场为待合成图像区域的梯度场,然后利用上式就可以将被合成的图像无缝融合到待合成图像区域中。

如何利用泊松融合技术实现基于缝合线的图像拼接。

为方便解释,我们将这种实现方法定义为重叠过渡的泊松融合方法。具体执行步聚如下:未知区域划分:将重叠部分划分成两个未知区域以分别进行泊松融合。划分的方法是从重叠区的边界分别向左和右扩展Axm和Xn,这样得到的新边界与缝合线分别定义两个泊松融合参数初始化:"m和"n的指导场分别取两幅源图像相应区域的梯度Gn和Gm.对位于缝合线的两侧的边界G'取在缝合线的一侧Im和In的平均,即对于点a,其象素值为:"M:a户1Ma)+办)不在缝合线的水平一侧的与缝合线相对的边界,取原图上的象素值。两个区域的上下边界则不取任何象素值,即取0.未知区域泊松融合求解。对每个未知区域按前面计算式进行求解就实现重叠区的融合过渡。

重叠过渡的泊松融合2.3高斯一赛德尔方程求解未知区域的每个象素点得到的计算式组合到一起,可以写成UX=v的形式。由于系数U是对称、稀疏的正定矩阵,因此可以用超松驰的高斯一塞德尔迭代方法(SOR)求解,迭代过程如下式所示:对于两个重叠区占到三分之一的640x480的图像来说,每个未知区域通常会有50000左右的象素,这样就会得到一个U为50000x50000左右的超定方程组,显然直接用SOR法计算占用空间太大,计算速度慢。

但是因为每个象素*多4个近邻,所以上式的n个未知解中只存在4个未知数需要更新。假设图像坐标系原点在图像的左下角,逐行逐列编号,则这4个数分别为编号小的左邻和下邻以及编号大的右邻和上邻。因此,假定第i个象素的下邻和上邻的编号分别s和t,结合前面式,可以将上式(简化为:这里表示第i象素的相邻象素的个数,即Np.上述简化计算明显加快计算速度,节约存储空间。

越来越多单位开始应用电子计算机处理会计业务。除了大中型国有企业不同程度地开展会计电算化工作外,一些中小企事业单位,政府机关也在积极推行此项工作。再次,会计软件开发也是一项劳动密集型工作,我国相继出现了一些专门从事会计软件开发、销售、服务的专业性公司,如用友公司等。会计软件走向了商品化道路,加速了电算化发展进程。

虽然我国会计电算化发展很快,但也存在不少问题和不足:2.1应用面还不够广且人才匮乏目前应用电子计算机处理会计业务的主要是大中型企业。从整体看,应用面还很有限,还有相当大比例的中小企业、商业、科研事业单位仍为手工或人机结合操作。另外,会计电算化需要的大批专业人才,如系统分析设计人员、编程、维护人员,操作使用人员及组织管理人员等,目前现状与需求相差较远。

2.2处理内容仍以核算为主,财务管理电算化发展滞后目前有相当一部分单位应用电子计算机处理一些单项或几项会计核算业务,帐务处理、材料、工资、固定资产、成本、销售、报表等全部实现电算化的还不是很多。我们知道,会计电算化的*终目的不是应用计算机代替手工记帐、算帐、报帐,而是要实现财务管理电算化,辅助财会人员管理和决策,以提高经济效益。这方面进展不快,导致部分人认为会计电算化意义不大。

2.3使用效果有待进一步提高目前,试运行的会计软件很多,但有相当一部分软件没有发挥应有的作用。一些企业长时间难以甩掉手工操作,仍停留在计算机与手工双轨运行阶段。其中原因很复杂,有的是基础工作跟不上,有的缺少专业人员,有的软件水平差,有的是维护工作跟不上等。

2.4会计软件设计规范化不够我国目前规模较大的财务软件公司各自使用的程序语言不一样,由于软件的编制过程没有规范的程序,导致财务软件的科目代码等至今没有统一,这种现状对财务信息的管理和计算机审计的发展极为不利。

3我国会计电算化未来发展趋势展望会计电算化随着电子计算机技术的产生而产生,也必将随着电子计算机技术的发展而逐步完善和发展。我国在这个领域也应该同发达国家接轨,形成有自己特色的会计电算化产业体制。

3.1会计信息网络化是必然趋势。

电算化信息处理从形式上看是信息处理手段的变化,实质上却是生产方式的转变,是一种先进的生产力,因而具有广阔的发展前景。随着经济的发展及人们对电子技术认识的加深,它必将获得普遍推广和应用;同时,随着网络技术的发展,大范围的会计信息处理网络也必将建立。

3.2信息处理和分析专业化、智能化。

由于信息处理和分析专业性较强,需要专门的人才,具备多方面的知识,且具有较高的成本,因此为小企业及个体经济提供信息服务的专业部门(类似于目前的代理记帐)将会逐渐出现。此外,随着智能电子技术的发展,信息处理也会朝着智能化发展。

3.3财务软件应当由核算型“向管理型”发展。

1996年4月,中国会计学会召开会计电算化研讨会,首次提出财务软件应当由核算型“向管理型”发展,财务软件不再以财务核算为核心,它将以集中信息技术与先进的管理思想于一身的ERP(EnterpriseResourcePlanning)系统为中心。现行会计体系把会计分为财务会计(含成本会计)和管理会计两个子系统。电算化会计信息处理的代码化、数据共享和自动化,为两个子系统的结合提供了条件和可能。况且,如果电算化一直停留在财务会计子系统,而不涉及管理会计子系统的预测、决策、规划和分析,企业经济活动与效益的评估,内部责任会计和业绩评价等,那么也就限制和失去了发展电算化的意义。因此,从发展的眼光看,企业应同时建立两个子系统并予以有机结合,以便运用财务会计资料,建立适应管理需要的会计模型,使电算化会计从核算型向管理型发展,从而推动整个企业管理信息系统的开发、建立和完善。

3.4会计电算化急待完善和发展。

在我国会计电算化的发展过程中,通用型财务软件起到不可替代的作用,但随着我国加入WTO,许多跨国企业使用不同的会计标准,从而计算出了不同的利润结果。这就要求自助型的会计系统,使每一个用户按照自己的需要,自由选择各种模块进行会计信息收集、处理、分析等。促进会计自身的发展和变革,推动电算化会计在新的基础上进一步完善和发展。突破传统会计观念,对现行会计理论和方法提出新问题、新课题。

我国会计电算化虽然在改革开放后得到了长足的发展,但是由于起步晚,发展相对缓慢,功能相对落后,和国际接轨还需要很长时间,因此还有很大的发展空间。这就需要一代代的会计工作者,计算机工作者乃至各行各业的精英的不懈努力,才能把会计电算化发展的更加完善,为更多的用户服务。

 
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