分布式全景監控系統及其方法技術方案

本發明專利技術提供了一種分布式全景監控系統及方法，其包括：視頻信號獲取模塊，分布式布局的獲取多路視頻信號；視頻信號轉換模塊，對單路視頻信號進行顯示和存儲，并提取單路視頻信號的特征，將特征信息與視頻信號交織和同步；圖像拼接模塊，對多路視頻信號進行同步及其圖像拼接；該系統多個攝像頭的安置要求低，根據場景情況，可分別安置在距離較遠的不同位置，此種多攝像機全景可視系統可根據用戶需求選擇攝像機的取景方向，以規避遮擋問題；攝像機的分布式安放提高了全景圖的可視范圍和清晰度。該系統能夠對不同聚焦圖像進行拼接組合，并對幾何失真進行補償。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及全景影像素材的制作，尤其涉及多攝像機圖像的同步獲取以及圖像內容的拼接等。
技術介紹
近年來，全景視頻監控系統逐步興起，主要的做法分為三種(I)使用單攝像機，通過特殊的鏡頭設計得到全景影像。受鏡頭性能的影響，這類方法的缺陷是全景視頻圖的分辨率不高且圖像存在一定的畸變。即使通過圖像處理算法對畸變進行矯正，圖像失真仍在一定程度上不可避免。(2)通過電動機在垂直和水平兩個自由度上的轉動，由一組圖像近視產生一個全景圖像。這類方法的缺陷在于得到的圖像是不連續的，可能存在一定的盲區。此外相機運動會造成機械磨損，且獲得的圖像有一定程度的抖動。(3)在全景攝像機上安置多個攝像頭，這些攝像頭安裝在固定位置，且畫面彼此交錯。較前兩種方法，該方法的清晰度高、失真小，且無機械運動部分。目前與之相關的專利文獻被公開的包括中國專利技術專利說明書CN1706195A(公開于2005年12月7日)揭示一種具有對個攝像機的全景可視系統；中國專利技術專利說明書CN102137229A (公開于2011年07月27日)公開了一種嵌入式高清全景攝像機的設計方法；中國專利技術專利說明書CN102355545A(公開于2012年02月15日)公開了一種360度實時全景攝像機的設計方法；中國專利技術專利說明書CN101102514A(公開于2008年I月9日)公開了實時全景無縫無失真視頻攝像機；中國專利技術專利說明書CN101568018A(公開于2009年10月28日)公開了一種無旋轉全景攝像裝置及其構成的監控系統；中國專利技術專利說明書CN101630117A(公開于2010年I月20日)公開了涉及多攝像機同步獲取360度高清全景系統；中國專利技術專利說明書CNlO1753849A(公開于2008年12月01日)公開了復眼全景攝像機；中國專利技術專利說明書CN101866482A(公開于2010年10月20日)提出一種基于攝像設備自動標定技術的全景圖拼接方法。然而，上述的這些專利方法中，攝像頭以軸為中心，被近似均勻的安置在全景攝像機的機殼上。這類系統無法應對復雜場景，當存在遮擋時，全景重建存在阻塞區域。受限于攝像頭的景深，由上述方法重構的全景圖像的清晰度不盡理想。鑒于以上的幾種問題，一種新的效果好、性價比高的全景視頻監控系統的專利技術是勢在必行的。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是現有的多種視頻監控系統存在的圖像失真、存在一定的盲區且獲得的圖像有一定程度的抖動以及全景圖像的清晰度不盡理想等問題。本專利技術的目的是提供一種由多攝像機組成的全景可視系統。本專利技術采用分布式攝像機布局可以很好的解決遮擋問題，且能提高全景攝像機的可視范圍及清晰度。為了達到上述目的，本專利技術提供了一種分布式全景監控系統，其包括視頻信號獲取模塊，分布式布局的獲取多路視頻信號；視頻信號轉換模塊，對單路視頻信號進行顯示和存儲，并提取單路視頻信號的特征，將特征信息與視頻信號交織和同步；圖像拼接模塊，對多路視頻信號進行同步及其圖像拼接。所述視頻信號轉換模塊，其包括信號轉換器單元順序對視頻進行打包，每個數據包由視頻幀和與其對應的特征拼接而成；解碼器單元實現對攝像頭視頻編碼信號的解碼，恢復出像素域圖像；特征提取單元對解碼視頻信號逐幀提取特征；數據交織單元實現對視頻幀信號與特征信號的數據重新組織。所述圖像拼接模塊，其包括數據同步單元，實現視頻數據幀同步；特征點匹配單元，實現相鄰視頻中的特征點進行匹配，全局仿射矩陣計算；奇異點排除單元,對奇異特征點去除；仿射優化和細化單元，實現仿射變換校正，仿射矩陣細化；圖像拼接單元，進行拼接全景圖像；所述數據同步單元包含多個乒乓緩存器，每路輸入的視頻信號使用一路緩存器，數據流傳輸至乒乓緩存器，當一個完整的數據幀被導入乒或者乓緩存器后，后繼圖像幀數據存入另一個緩存器。所述特征點匹配單元采用特征向量遍歷或者二叉樹分裂匹配算法將所有的特征點配對，找到毗鄰視頻幀中特征點的對應關系。所述仿射優化和細化單元首先對特征點仿射變換求精，再估計非特征點的仿射變換。所述圖像拼接單元根據計算出的仿射場，對相鄰視圖的圖像進行扭轉，且在做圖像拼接時，對不同視頻獲取造成的差異進行校正。所述分布式全景監控系統還包括顯示器和硬盤存儲器，所述視頻信號轉換模塊的一路連接至所述硬盤存儲器并通過所述顯示器提供獨立的預覽顯示，另一路連接至所述圖像拼接模塊。一種分布式全景監控方法，其包括如下步驟獲取多路分布式布局的視頻信號；對單路視頻信號進行顯示和存儲，并提取單路視頻信號的特征，將特征信息與視頻信號交織和同步；對多路視頻信號進行同步及其圖像拼接。所述對單路視頻信號進行顯示和存儲，并提取單路視頻信號的特征，將特征信息與視頻信號交織和同步的步驟具體包括順序對視頻進行打包，每個數據包由視頻幀和與其對應的特征拼接而成；實現對攝像頭視頻編碼信號的解碼，恢復出像素域圖像；對解碼視頻信號逐幀提取特征；實現對視頻幀信號與特征信號的數據重新組織。所述對多路視頻信號進行同步及其圖像拼接的步驟具體包括進行視頻數據幀同步；對相鄰視頻中的特征點進行匹配，全局仿射矩陣計算；對奇異特征點去除；實現仿射變換校正，仿射矩陣細化；進行拼接全景圖像；所述修正后的仿射矩陣滿足兩個條件I)使得兩幅圖像彼此覆蓋區域中的可匹配的特征點的誤差為最小；2)求取的特征點的仿射矩陣間是平滑的。所述在做圖像拼接時首先檢測相鄰圖像的交匯區域，再根據交匯區域圖像直方圖的不同，計算直方圖色度變換矩陣，根據計算出的色度變換矩陣對圖像做色度歸一化處理，最終拼接成無亮度和色彩差異的全景圖像。所述特征點進行匹配時采用特征向量遍歷或者二叉樹分裂匹配算法將所有的特征點配對，找到毗鄰視頻幀中特征點的對應關系。所述實現仿射變換校正，仿射矩陣細化時首先對特征點仿射變換求精，再估計非特征點的仿射變換。所述拼接全景圖像時根據計算出的仿射場，對相鄰視圖的圖像進行扭轉，且在做圖像拼接時，對不同視頻獲取造成的差異進行校正。本專利技術的有益效果是該系統的特點在于它對多個攝像頭的安置要求低，根據場景情況，可分別安置在距離較遠的不同位置。此種多攝像機全景可視系統可根據用戶需求選擇攝像機的取景方向，以規避遮擋問題。攝像機的分布式安放提高了全景圖的可視范圍和清晰度。該系統能夠對不同聚焦圖像進行拼接組合，并對幾何失真進行補償。附圖說明通過以下對本專利技術的實施例結合其附圖的描述，可以進一步理解其專利技術的目的、具體結構特征和優點。其中，附圖為圖I分布式全景監控系統的應用效果示意圖；圖2視頻信號轉換模塊組織結構示意圖；圖3圖像拼接模塊結構示意圖。攝像頭I、視頻信號轉換模塊2、轉換器3、；顯示器4、硬盤存儲器5、圖像拼接模塊6、數據同步單元31、特征點匹配單元32、奇異點排除單元33、仿射優化和細化單元34、圖像拼接單元3具體實施例方式本專利技術涉及全景影像素材的制作，尤其涉及多攝像機圖像的同步獲取以及圖像內容的拼接。該技術可以廣泛適用于廣場、大型倉庫、商場、機場、交通管理等安防領域，實現對復雜環境下全場景的360度實時觀察和監控，是在對現有的全景視頻監控系統的基礎上作出的重大改進，具有非常重要的實踐意義。本專利技術提供一種由多攝像機組成的全景可視系統。該系統的特點在于它對多個攝像頭的安置要求低，根據場景情況，可分別安置在距離較遠的不本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種分布式全景監控系統，其包括：視頻信號獲取模塊，分布式布局的獲取多路視頻信號；視頻信號轉換模塊，對單路視頻信號進行顯示和存儲，并提取單路視頻信號的特征，將特征信息與視頻信號交織和同步；圖像拼接模塊，對多路視頻信號進行同步及其圖像拼接。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：吳東方，王慈，葛小榮，徐景明，
申請(專利權)人：上海光亮光電科技有限公司，
類型：發明
國別省市：