影像拼接是將多個視角重疊的影像結合在一起，以產生一個單張無縫影像的過程，簡單來說，即是找出任兩張影像相同的特徵點(Feature points)，去做縫合(Stitching)的動作。它經常被用於攝影和電腦視覺領域，以建立全景影像或影像鑲嵌。
無人機開啟新「視」界，21世紀新千里眼誕生
隨著近年無人機技術迅速發展，空拍技術是種能夠透過遠距離蒐集資訊的方法。在農業規劃上的應用日益廣泛，能夠幫助我們有效提升土地使用效率，並在突發事件的搜救行動中提供協助。透過空拍資料，亦可以深入了解油輪污染、土石流、洪水威脅以及海嘯等事件對水土的影響範圍。有些人將無人機空拍視為科學領域，也有人認為它是一種技術。不管怎麼看，它都是一種實用工具，能夠幫助我們更好地了解世界，並做出更明智的決策。
影像拼接到底多麻煩？
影像拼接涉及多個層面，包括影像校準（對齊要拼接的照片）和影像混合（將照片組合成單張融合照片）。影像校準通常使用特徵匹配等技術來完成，特徵匹配涉及辨認和匹配不同照片中的對應點。影像混合可以使用各種技術（例如平均化或羽化）來執行，這些技術可以平滑影像之間的過渡。常見的拼接工具如付費版Photoshop軟體，需要透過極為複雜的人工手動模式，才能將一張張照片組合而成，可以參考下面示範影片。
SfM 與 SLAM 之爭
Structure from Motion (SfM) 運動推斷結構
Structure from Motion（SFM）是一種電腦視覺技術，藉由相機的移動，根據不同角度和位置的平面影像，經過數學運算重建出物體的三維結構。簡而言之，就是利用拍攝環繞同一物體高度重疊（70~80%）的照片，並分析不同影像間的特徵和關聯，若能在兩張或以上的照片找到同樣的特徵，就可以藉此建立影像中的特徵點，包含被拍攝物體的三維空間資訊，而後就能利用這些特徵點建立3D模型，再以3D模型為底，產生地表數值表面模型(Digital Surface Model, DSM)，再將DSM搭配鑲嵌演算法，從多張重疊的UAV影像產製高精度正射影像，再以高精度正射影像，產製數值地形資料。
Simultaneous localization and mapping (SLAM) 同時定位與地圖構建
SLAM 是一種新的概念，用於機器人和電腦視覺的技術，與 SfM 運用特徵與關連算出結構不同，它利用設備在未知環境中導航，同時創建周圍環境的地圖。 該技術通常用於自動駕駛汽車、無人機和機器人應用。
在測繪學中，SLAM（同時定位和建地圖）是一種技術，可用於從一系列2D圖像建立環境的3D地圖。它通過分析拍攝圖像的相機的運動並同時確定相機在3D地圖中的位置來運作。
SLAM演算法可用於從無人機或手持相機拍攝的圖像建立3D地圖。它們也可用於從三腳架或建築物或橋上安裝的相機拍攝的圖像建立3D地圖。
SLAM可用於各種應用，例如建立建築物或景觀的3D模型，產生文化遺產應用的3D點雲，或建立虛擬現實或增強現實應用的3D模型。它可以使用各種演算法和軟體包來實現，並且通常需要從同一場景的不同觀點拍攝的一組圖像。
爭奪戰
| SfM | SLAM |
資料來源 | SFM 需要 2D 影像作為輸入，僅限於影像中包含的訊息 | SLAM 可使用光達、相機或 IMU 等感測器的組合來收集有關環境的資料 |
輸出資料 | 場景 3D 模型及正射影像，適合需要更詳細場景 3D 模型應用 | 可產生正射影像 (Orthophoto)適合需要環境地圖和即時定位的應用。 |
拼接速度 | 需要更強大的算力來處理影像資料和產製3D模型，這會導致拼接速度變慢 | SLAM技術可以即時運行，允許無人機在環境中移動時不斷更新其位置和方向。這可以帶來更快的拼接速度和更自然流暢的影像。 |
精準度 | 可以產生高品質的全景影像，有控制點會更精準 | 可以產生高品質的全景影像，不考慮加控制點情況下，SLAM算法在追蹤無人機的位置和方向方面往往相對準確，可產生更加無縫和逼真的最終影像 |
綜合來說，選擇哪種技術用於影像拼接將取決於決策者的具體要求和環境限制。SFM和SLAM能提供正射影像等強大功能，但SLAM具有一些額外的優勢，使其特別適合某些應用場景中。
1. 即時操作
如前所述，SLAM的主要優點之一是它可以實現即時操作。這意味著無人機在環境中移動時可以不斷更新其位置和方向，從而產生更自然、更流暢的最終圖像。這在動態場景或無人機需要不斷變化的場景中特別有用，例如搜索和救援行動或環境監測。
2. 提高效率
SLAM技術透過自動捕捉和對齊照片的過程，可以大大提高影像拼接的速度。這可以為飛手節省時間和精力，並能夠以最小的努力獲得更大或更複雜的場景。
總之，隨著 SLAM 算法能力的不斷提高，慢慢形成趨勢，它的即時操作和更高的效率對於廣泛應用在影像拼接上，具有相當的吸引力，應用甚至包括機器人導航、AR和無人機航空攝影，可以期待看到該技術在影像拼接領域的應用越來越廣泛。
快速拼圖技術在這些應用中起著至關重要的作用。透過將多張圖影像結合在一起，可以創建一張完整的地圖，並獲得有關環境的更多訊息。例如，在消防應用中，快速拼圖可以幫助消防人員了解火情的情況，並確定最佳的路徑進入火場；在尋找失蹤人員應用中，快速拼圖可以幫助搜救人員了解周圍環境，並推論失蹤人員可能的位置。此外，在調查潛在威脅應用中，快速拼圖可以幫助保安人員了解場所的情況，並確定潛在威脅的位置。
總而言之，無論是消防、協尋失蹤人員，還是調查潛在威脅，快速拼圖技術都在保護和拯救層面上發揮著其重要性。這些快速拼圖應用場景可以提供更多的訊息，協助人員更好地了解周圍環境，進而更有效地執行任務。
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