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影象拼合中的漸暈校正模型

在影象拼合中,原始影象因曝光引數不統一或漸暈退化造成的色調不統一需要進行調節。

曝光差異可以通過簡單的增益和偏置調節進行;漸暈是影象成像點距離中心的非線性退化,漸暈衰減與畫素點偏離光心的距離有關,本文使用的是

V(r) = 1.0 + v1 * r^2 + v2 * r^4 + v3 * r^6

該模型描述了距離中心距離為r的畫素點,漸暈衰減的大小。r是經過歸一化[0-1]的距離,根據魚眼影象和普通影象的有效成像區域來進行歸一化。

影象之間的曝光可以根據增益係數來調節。 

在影象拼合中,我們可以根據影象之間重新取樣的投影重疊區域,取樣出同名點的RGB數值,這些點可以稱為色彩控制點對。(如採用拼合特徵點獲取拼合引數,這些座標控制點的RGB本身也可以作為色彩控制點)。色彩控制點,描述了同名點在不同影象上的RGB數值。求解增益模型和漸暈衰減,可以視為一個非線性全域性優化問題。

我們的目的是找到一個漸暈和增益模型,使得全體色彩控制點經過函式對映後,RGB數值的差異最小。基於這個優化模型,即可求得非線性最小二乘意義下的影象漸暈衰減引數和各個影象的增益係數。

在實際實現的時候,增益和衰減可以視為簡單的乘法運算 即   R1/Gain1*v(r1) = R2/Gain2*v(r2) 是我們的約束,即兩幅影象經過自身增益和漸暈調整後的 RGB通道值接近。

R1,R2是色彩控制點的R通道數值,Gain1,Gain2為所在影象上的增益引數(R通道),v(r1),v(r2)分別為色彩控制點的漸暈衰減數值。

每張參與拼合的影象有三通道的增益係數,所有影象共享三通道的漸暈衰減引數。若影象張數為N ,則基於本文模型的優化引數個數為 3N + 3 * 3 (3指RGB三個通道)

要求色彩控制點個數 M   滿足3*M > 2 * (3N + 9),實際操作上,這個條件非常容易滿足。

本文介紹的演算法實現的效果是比較理想的,拋棄了基於emor模型的做法,純粹依靠優化模型和改進的控制點來進行非線性優化,實用而簡單,並適合於魚眼影象的模型。

下面是實際執行的測試資料和結果


直接融合結果


漸暈+增益校正結果


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