基于Android的全景图像拼接软件的设计与实现开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

全景(panorama)，顾名思义就是给人以三维立体感觉的实景360度全方位图像。人眼所能看到的图像受视角的限制，而全景图像，是指通过专业相机捕获而得到的整个场景的一系列图像，通过图像拼接等技术进一步进行图片拼合，再采用专门的播放工具进行播放，从而得到 360°的全角度视觉观受。。从技术上来说，它是把平面照片，按照某种几何关系进行映射（柱面投影、球形投影等方式）， 模拟成相对真实的三维空间，给使用者营造一个虚拟现实的体验。

基于静态图像的虚拟全景技术作为比较初级的虚拟现实技术，已经在pc平台上取得了很大的发展。而这几年，智能手机作为一个独立，简单，快捷的工具，已经普及到了人们的日常生活中。而智能手机的摄像头分辨率不断提升，硬件的性能日益强大，在智能手机上实现全景图像的拍摄和拼接成为了比起pc机来说更为方便的选择。Android 作为一个性能优秀并且开源的操作系统，结合手机本身方便携带的特点，基于Android的全景图像拼接软件的开发，能够解决目前智能手机拍摄视角太小的问题，带给用户更好的体验。

近些年来，国内外诸多学者围绕全景图像拼接，开展了一系列的研究工作。对于图像自动拼接(AutoStitch)，出现了一些较为成熟的商用软件，包括 AdobePhotoShop 的拼接工具、微软的 ICE (Image Composite Editor)和 OpenCV 的 Stitcher 类。但是，它们通常采用了两个必须满足的假设：一是要求图像重叠区域可近似为一个平面；二是要求各次拍摄的相机具有近似重合的光心，否则可能出现明显的重影和模糊现象。按照不同的分类角度，全景图像拼接技术可以划分为不同的类型。因为图像匹配直接决定拼接后全景图像的质量，图像拼接技术的分类通常根据拼接过程中使用的图像匹配算法作为分类依据。按照拼接时图像匹配算法的不同，全景图像拼接技术分为基于区域相关的拼接算法和基于特征相关的拼接算法两类。国际上，Richard Szeliski 教授于 1996 年设计了一种基于运动的全景图像拼接模型。该模型采用 LM (Levenberg-Marquardt)算法，以图像的频域特性为基础，通过二维傅里叶变换(FFT)计算两幅图像之间位移的横向功率谱，进行图像间的几何变换并实现图像匹配。该模型具有收敛速度快的优点，得到的全景图像质量也比较高。而且，该模型与实际的场景无关，具有普适性。因此，该方法是全景图像拼接的经典算法。在此基础上Matthew Brown 等提出了一种基于不变特征的全自动全景图像拼接算法；诺基亚研究中心的 Xiong Y 等提出了一种适合于移动电话平台的快速全景图像拼接算法。JulioZaragoza 等在CVPR 会议上提出了一种基于运动DLT(DirectLinear Transformation) 的图像拼接算法。在国内，也有一些全景图像拼接的成果。为实现参与全景图拼接的多幅图像自动排序，赵万金等提出了一种基于相位相关法的图像序列自动排序算法。张晓宇等提出了一种基于经验模态分解的图像拼接算法。陈月等提出一种基于尺度不变特征变换(SIFT)特征的矢量图快速图像拼接方法。综上所述，全景图像拼接涉及到包括光学、几何学和数字图像处理在内的多学科交叉知识，目前相关研究仍然处于蓬勃发展的阶段。一些研究围绕图像拼接的原关键技术，包括图像配准和图像融合，开展探索性和前瞻性的研究，另一些则针对实用技术进行研究，包括图像拼接质量的评价、实时视频图像拼接和针对特定应用场景的优化算法等。

2. 研究的基本内容与方案

这次设计的基本内容是实现基于 android 平台的全景图像拼接合成。主要的目标是实现这几个功能：

一是能够通过android手机摄像头进行图像拍摄、录制、存储等功能；

二是能够对分别拍摄的多张照片进行选择并自动拼接；

3. 研究计划与安排

1.2020/1/13—2020/2/28：查阅有关的参考资料并明确选题，确定技术路线，完成并提交开题报告；

2.2020/2/29—2020/3/8：进一步阅读文献，并分析和总结相关技术细节。

3.2020/3/9—2020/3/15: 开始搭建android开发实验环境。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]．明日科技.android开发详解.吉林大学出版社，2018.

[2]．周志华.机器学习.清华大学出版社, 2016.

[3]．ian goodfellow.深度学习.人民邮电出版社, 2017.