Ｉｍａｇｅ［ｊ，ｉ，ｋ］表示 向 量 序列 ， ｊ 表 示 垂直 方 向 上 的 可 能 交 叠 像 素 数
量。首先假定一个最小值 ｘ＿ｄｉｓ，ｙ＿ｄｉｓ 分别为水平和垂直方向上
的 交 叠 量 ， 其 中 ｄｉｓ［ｉ，ｊ］＝
，ｊ 的 取 值 范 围
是 ０～４０， ｉ 的取值范围是 ０～１６０。
图 ２ 交叠距离计算的过程
在实 验 中 ， 由 ＣＣＤ 摄 像 头 采 集 到 的 两 幅 图 像 的 分 辨 率 为
３２０×２４０。实现的流程图如下。其中， Ａ 表示第 ３００ 列像素的灰
度值 ， Ｂ 表 示 ３２０ 列 像 素 的灰 度 值 。 Ｃ 表示 前 一 列像 素 的 灰 度
值 ， Ｄ 表 示 相 距 ２０ 列 的 后 一 列 的 对 应 行 上 的 像 素 的 灰 度 值 。
为最大值。事实上， 互相关系数是一个非常有效的相似性 度量参量， 对完全不同（正交）的特征， 它等于 ０。对于完全相同的 特征， 它的最大值为 １。相似性的测量应对亮度变化不敏感。通 过搜索， 找出使两个部分最相似的位置， 实现重叠范围的确定。
对数字图像来说， 计算公式如下：
证了该法的正确性。
２ 图像重叠区域的算法
创 １／２ 图像宽度）。
新
（３） 求出 ｘ 与向量序列中任一之欧氏距离， 并求出最小值。 （４） 水平、垂直交叠区域的计算。
该 法 的 特 点 是：计 算 量 小 、环 境 照 度 对 图 像 的 合 成 影 响 小 。
但 关 键 参 数 的 确 定 随 图 像 内 容 而 变 化 。且 当 一 幅 图 像 内 容 相 差
马令坤：副教授 硕士 基 金 项 目 ： 本 课 题 得 到 陕 西 省 自 然 科 学 基 金 资 助 （２００４Ｆ ４４）
基于互相关的技术若选取的特征不合理时， 存在着计算量
较大的问题， 事实上模板匹配可归为它的一种实现。因此， 在实
际应用中， 寻找合适的图像特征成为实现最佳结果和减少运算
量 的 关 键 。图 像 特 征 应 具 备 如 下 四 个 特 点 ①可 区 分 性② 可 靠 性
后求出对应像素的灰度比， 产生一个灰度变化率向量 。对于 ２４
位彩色图像， 要进行三基色到亮度的转 换 ， 即 亮度 方 程：ｙ＝０．３Ｒ＋
技 ０．５９Ｇ＋０．１１Ｂ． （２） 向量序列 Ｘｎ 的建立。
术
取和前面相同的列间隔距离和像素总数， 在可能重叠的图
像 区 域 进行 计 算（一般 认 为 图 像 的 重 合 区 间 的 最 大 范 围 为 １／３～
您的论文得到两院院士关注 文章编号：１００８－ ０５７０（２００７）０２－ ３－ ０３０３－ ０３
图像处理
图像拼接算法的研究
ＴＨＥ ＡＬＧＯＲＩＴＨＭＩＣ Ｓ ＴＵＤＹ ＯＦ ＩＭＡＧＥ ＯＶＥＲＬＡＰ ＲＥＧＩＯＮ ＰＡＴＣＨＩＮＧ ＵＰ
（陕西科技大学）马 令 坤 张 震 强
Ｍ Ａ ＬＩＮ Ｇ Ｋ Ｕ Ｎ Ｚ Ｈ Ａ Ｎ Ｇ Ｚ Ｈ Ｅ Ｎ Ｇ Ｑ ＩＡ Ｎ Ｇ
４ 距离判别法的实现
４．１ ＤＤＢ 位图的像素颜色结构 在图 像 的处 理 中 ， 必须 取 出 图 像 中 各 像 素 点 中 的 ＲＧＢ 值 ， 然后加以计算， 最后才能进行图像 合成 处 理 。ＤＤＢ 位图 的 组 成 结构如图 ２．６．４， 该图是一张 １０×５ 位图结构。
图 ３ 向量 ｘ 的形成流程图
术 图像 上 找到 第 一 幅图 像 的 特征 ， 从 第 一幅 图 像 中取 出 一 小 部 分
在实际应用中， 由于单台摄像设备技术参数的限制， 要达 到 大 的 视 角 范 围 同 时 保 证 必 要 的 清 晰 度 往 往 是 很 困 难 的 。这 样
ω， 将它与在第二幅图像中特定 搜 索范 围 内 的同 等 尺 寸的 部 分
－ ３０４ － ３６０元 ／年 邮局订阅号： ８２－９４６
《现场总线技术应用 ２００ 例》
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图像处理
图 ４ 向量序列 ｘｎ 的形成流程图 ４．３ 实验结果与分析 ４．３．１ 实验结果 本实验采用 ＭＩＮＴＲＯＮ ＣＣＤ 摄 像 头， 输 出 信 号 ＰＡＬ 方 式 ， 幅度 １Ｖｐ－ｐ。图像采集卡选用 ＳＴＫ－ ２０００。图 ５， 图 ６ 分别给出了 处理前后的图象。
Ａｂｓｔｒ ａｃｔ：Ｉｎ ｔｈｅ ｖｉｓｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｗｉｄｅ ｖｉｓｕａｌ ｓｅｅｉｎｇ ｓｕｒｖｅｉｌｌａｎｃｅ ｓｙｓｔｅｍ ， ｉｔ ｉｓ ａｌｗａｙｓ ｈａｐｐｅｎｅｄ ｔｏ ａｃｔｕａｌｉｚｅ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｉｍａｇｅ， ｎｏｎｅ－ ｓｌｏｔ ｍｅｒｇｉｎｇ． Ｉｎ ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ， ｄｉｓｔａｎｃｅ ａｒｉｔｈｍｅｔｉｃ ａｎｄ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ａｒｉｔｈｍｅｔｉｃ ｗｉｌｌ ｂｅ ｇｉｖｅｎ， ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｉｍｅ ，ｔｈｅ ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ ｐｏｉｎｔ
找到重叠范围后， 在显示时要实现图像的拼接，在水平和 垂直方向上各有两种方案。在水平方向， 一是重叠部分仅取其 一， 对另外一部分不做处理。另一种是先对两幅图像重叠部分 进行过渡处理， 再进行拼接。在垂直方向上， 一是仅取两者之 公共垂直部分， 略去错开部分。另一种是找到交错范围后。对 两 幅 图 像 进 行 某 方 向 行 插 值 （利 用 行 相 关 性）， 使 两 者 补 为 同 高。通常使用所谓的平滑连接， 就是要使重叠区域平滑， 一般 常采用渐入渐出的方法， 即在重叠部分由前一幅图像慢慢过度 到第二幅图像并删去垂直方向错开的图像部分。设渐变因子 为 ０＜ｄ＜１， 对 应的 前 后 ２ 幅 图 像 重 叠 部 分 像 素 值 为 ｉｍａｇｅ１，ｉｍ－ ａｇｅ２， 结 果 为 ｉｍａｇｅ３， 则 ｉｍａｇｅ３＝ｄ＊ｉｍａｇｅ１＋（１－ ｄ）＊ｉｍａｇｅ２ 其 中 ｄ 由 １ 慢慢变化到 ０， 它与图像之间的水平方向重叠距离有关。 垂直 方 向 仅取 相 同 部 分 ， 错 位 部 分 全 部 取 掉（不 仅 是 交 叠 区 域 ， 包括整个图像） 。
图 ５ 未合成的两幅图像
图 ６ 合成处理后的图像 ４．３．２ 实验结果分析 由合成图像可以看出， 合成图像包含了原图像所有的信息 量， 证明了算法的正确性。但两幅图像在水平方向上有点错位， 主 要 原 因 在 于 摄 像 时 摄 像 头 的 位 置 在 垂 直 方 向 稍 有 变 化 。改 进 措 施 ① 精 确 调 整 摄 像 头 位 置 ② 提 高 图 像 的 分 解 力 。③ 增 加 图 像 的预处理， 提高图像对比度， 便于最小值的确定。 在 本 实 验 中 两 幅 图 像 的 特 征 差 异 较 大（交 叠 区 域 ） ， 在 实 际 应用中， 当图像特征（ 幅度特征） 较相似时， 距离算法存在一定 的缺陷（ 由于该算法实际上是意在提取两行像素所围区域的信 息特征） 。此时建议使用多种特征综合或相似算法。 本文作者创新点： 本文提出了在图像拼接实现中的相关算 法和距离算法， 并通过对彩色图像的处理验证了其正确性。实验 表明该方法计算量小， 在图像特征比较明显的情况下， 性能好。 参考文献： ［１］阮秋琦 数字图像处理学［Ｍ］ 北京 电子工业出版社 ２００１，１ ［２］何斌，马天予，王运坚，朱红莲 Ｖｉｓｕａｌ Ｃ＋＋数字图像处理［Ｍ］ 北京 人民邮电出版社，２００１，４ ［３］钟力，胡晓峰 重叠图像拼接算法 中国图形图像学报， １９９８．５ 月，３：５．
ｏｆ ｄｉｓｔａｎｃｅ ａｒｉｔｈｍｅｔｉｃ ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ ｗｉｌｌ ｂｅ ｇｉｖｅｎ ｔｏｏ．
Ｋｅｙ ｗｏｒ ｄｓ：ｍｏｄｕｌｅ ｍａｔｃｈ，ｉｍａｇｅ ｐａｔｃｈｉｎｇ ｕｐ，ｃｏｒ ｒ ｅｌａｔｉｏｎ ａｒ ｉｔｈｍｅｔｉｃ．
技
１ 引言
像。设两幅图像的特征函数分别为 ｇ（ｘ，ｙ）和 ｆ（ｘ，ｙ）。为了在第二幅
③独立性④数量要少。在应用中， 还可采用新的算法和硬件提
高运算效率。
２．２ 距离判别法原理
由向量序列的收敛性可知， 当给定了 ｎ 维向量空间 Ｒｎ 中的
向 量 序 列｛ｘ（ｋ）｝， 其 中 ｘ（ｋ）＝｛
｝（ｋ＝１，２，３…），如 果 向 量
序 列 收 敛 于 向 量 ｘ，则 向 量 序 列｛ｘ（ｋ）－ ｘ｝＝｛
像的若干列的灰度或变换作为特征向量， 求解其与第二幅图像
所有可能相关部分对应列向量或变换间的距离， 则最小值所对
应的列即为重叠起始部分。
２．３ 距离法实现图象重叠范围的过程ຫໍສະໝຸດ （１） 特征向量 ｘ 的建立。
取 第 一 幅 图 像 的 若 干 列 的 部 分 像 素 建 立 特 征 向 量 。在 实 际
中 往 往 取 相 隔 若 干 距 离（根 据 图 像 本 身 的 情 况 而 定）的 两 列 ， 然
摘要：在灵 境 技 术 和 宽 视 域 的 实 时 监 视 系 统 中 ， 经 常 涉 及 到 多 幅 （ 帧 ） 图 像 的 无 缝 拼 接 。基 于 模 板 匹 配 是 常 用 的 方 法，但 计 算 量大， 本文提出了相关算法和距离判别法， 实验验证了距离判别法， 并给出了该算法的编程要点。 关键词：模板匹配；图像拼接；相关算法 中图分类号：ＴＮ９４９．２１ 文献标识码：Ａ
一 个 恒 定因 子 α， 则 认 为 两 个 特 征 是 一 样 的 。 在 内 积 矢 量 空 间 中， 这两个特征矢量是平行的。这种 情 况只 是 发 生在 Ｃａｕｃｈｙ－ Ｓｃｈｗａｒｚ不 等 式 中 的 等 号 成 立 时
新
（１）
也可以说互相关系数达到极大值。即 （２）
对应 像 素的 相 似 性， 即 在 ＲＧＢ 或 ＹＵＶ 空 间 上 具 有 基 本 相 同 的
（４）
收敛于零； 反之， 若有一向量序列的欧氏长度收敛于零， 则
它的每一个分量一定收敛零， 从而该向量序列收敛于零向量。
对于 两 个图 像 处 理通 道 得 到的 数 字 图像 存 在 着噪 声 、量 化