全景图是一种能覆盖大范围场景的宽视角图像。除了用全景相机获取外,目前多采用图像拼接技术,即将普通相机拍摄的两幅或多幅来自不同视点、视角和时间拍摄的具有一定空间重叠的图像拼接起来,形成一幅宽视角的高质量图像。这是当前图像处理领域的一个热点,全景图像拼接技术已成为虚拟现实和计算机视觉的重要场景表示方法。广泛应用于虚拟现实场景的构建、医学图像和卫星照片的处理等领域。本文围绕“图像拼接技术的研究及在虚拟现实中的应用”这个课题,重点研究了基于SIFT特征的全景图像拼接的各个步骤,对虚拟现实及其场景绘制方法、图像的匹配和图像的融合等技术进行了深入的讨论,最后设计了基于全景图的虚拟旅游系统,具体完成工作如下:(1)回顾了国内外对图像拼接技术与虚拟现实技术的研究现状、应用领域,分析了全景图制作存在的问题,得出了基于图像拼接虚拟现实系统的生成流程图。(2)阐述了虚拟现实的含义、特征和分类,分析了目前虚拟现实场景绘制技术的方法和优缺点,重点研究了基于图像绘制的虚拟现实技术,论述了目前常用的基于图像绘制的方法。(3)介绍了图像拼接的关键技术:图像的成像模型、变换模型、配准技术、图像融合等技术。重点研究了图像匹配技术,论述了图像匹配的关键要素与匹配方法。(4)分析了当前的主要全景图像匹配方法的原理和优缺点,采用了基于特征的图像匹配方法,具有拼接效果好,计算量不大等特点。通过对SIFT算法和置信度传播(BP)算法的分析与研究,对SIFT算法进行了改进。首先针对SIFT精确定位时的固定阈值的改进,提出了自适应阈值。对于每个像素的高斯窗口,通过计算极值点与邻域像素点的的灰度差得到高斯窗口的灰度差直方图,然后根据灰度差直方图通过迭代法确定,使得对于不同对比度的图像都能够自适应的计算出每个高斯窗口内适合的t值。解决了采用固定的阈值造成的误匹配问题;其次,针对SIFT只能描述图像特征向量的局部信息,而忽略了全局信息造成误匹配的问题进行了改进,提出了基于置信度的SIFT特征匹配。改进后的算法与原算法相比,在保证匹配速度的前提下,不但大大提高了匹配精度,而且避免匹配后图像的畸变情况。实验证明,改进后的算法匹配准确率较高,而且还具有较快的算法收敛速度,显示出了很好的性能,具有很好的鲁棒性。(5)通过对于多幅图像匹配的研究,发现多幅图像匹配会产生累积匹配误差,所以本文采用捆绑调整法可以避免该问题的出现,并可以防止图像出现扭曲现象;为了去除拼接过程可能产生的裂缝,对融合算法进行研究,最后使用重叠区线性过渡法,消除图像亮度或灰度的不连续性,实现图像的无缝拼接,取得令人满意的视觉效果。(6)最后介绍了基于图像绘制技术的虚拟系旅游系统的结构设计及整个实现过程。