Оптимальный алгоритм создания панорам использует вариационный метод

Панорамные изображения были изобретены как средство преодоления ограничений фотокамер по углу обзора. Два или больше снимков сшиваются по перекрывающимся областям так, что получающаяся панорама полностью включает сцену или объект.

Сшивание изображений включает два этапа: выравнивание и плавное сопряжение или смешивание. На первом определяются соответствующие пары точек на перекрывающихся областях снимков, на втором — они совмещаются и смешиваются. Последний этап наиболее ответственен, поскольку два изображения могут значительно различаться и порождать при смешивании артефакты, такие как полосы на однородном фоне.

В литературе описаны многие способы сопряжения изображений. Наиболее традиционным, является поиск кривой в зоне перекрытия, в которой различия между входными изображениями минимальны. Однако такая кривая не всегда может быть определена достаточно точно из-за несовпадений в интенсивности света, цветопередаче, разницы в параллаксе и перекрывании одних объектов другими.

Проблеме поиска оптимального алгоритма сопряжения посвящена работа «A Variational Approach for Image Stitching», опубликованная в Journal on Imaging Sciences, журнале Общества промышленной и прикладной математики (Society for Industrial and Applied Mathematics, SIAM).

Ее авторы, сотрудники университетов Шанхая (Китай) и Гонконга, используют в обработке панорамы вариационный подход: гладкое сопряжение достигается путем минимизации энергетической функции, базирующейся на разнице интенсивностей или градиентов двух изображений. Значения пикселей перекрывающихся снимков смешиваются с применением взвешенного среднего таких величин, как выдержка, локальная контрастность, насыщенность и т.п.

В статье показано, как конструировать весовую функцию и получать алгоритм минимизации общей энергии математической модели. Такой вариационный метод, основанный на поиске состояния с наименьшей энергией, обеспечивает лучшие визуальные результаты, чем другие существующие техники.

В будущем, исследователи собираются распространить свою методику на сшивание трехмерных изображений в системах медицинской визуализации, а также на сшивание видео в компьютерных приложениях.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365