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由于摄像器材的局限性，对于较大的目标场景，普通的摄像机只能采集到其中的一个局部。为了扩大视场范围、获取目标物体的完整信息，需要扫描多幅边界上部分重叠的图像以覆盖整个目标物体，并把多幅重叠图像拼接成一幅高分辨率的完整图像。目前图像拼接已经成为图像处理、计算机视觉中的一个重要的研究课题，在摄影测量、虚拟现实、视频压缩、视频检索、增大视野范围、提高分辨率等方面有着重要的应用。
芯片显微图像拼接技术在集成电路反向设计中有重要的作用。芯片是一种具有多层结构的特殊对象。经显微镜放大采集后的图像，数量庞大且重叠区信息的同构现象突出，从而严重影响图像拼接的质量。考虑到这些因素的影响，本文基于图像的拓扑关系，提出了一种多层显微图像的拼接方法，可以避免这种局部无法对准的情形，从而实现多层显微图像的拼接。首先分别对同层和异层图像对准；其次利用3D拓扑图修正以消除空白区的影响；然后根据修正的3D拓扑图和多层图像投影坐标的误差建立多层图像的全局对准模型；利用非线性最优化方法求解具有全局一致性的多层图像拼接结果。
误差累积是拼接中的关键问题。误差累积的产生是因为图像序列构成回路的原因，基于此，本文还提出了一种基于回路一致的拼接算法，首先把图像的拓扑图分解为回路部分和非回路部分，然后利用回路一致关于旋转和位移的约束，对两部分分别进行优化。该算法可以消除误差的累积效应，提高拼接的质量。
针对芯片电路显微图像拼接过程中遇到“孤立区域”而无法拼接的情形，提出了多倍率的拼接方法。通过采集不同倍率上的对应图像，利用小倍率上的图像信息估计大倍率上相邻图像的对准参数，在设定的对准误差条件下进行优化，可以得到较好的拼接解。最后，设计了整个拼接系统的工作流程，并给出了预处理环节的实现方法和实验结果。