本發(fā)明專利技術(shù)適用于圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種利用單攝像機(jī)實(shí)時(shí)生成半球全景視頻圖像的方法及系統(tǒng)。本發(fā)明專利技術(shù)利用現(xiàn)使用的普通單攝像機(jī)，在水平360度、俯仰90度范圍旋轉(zhuǎn)的云臺(tái)上，隨云臺(tái)的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行連續(xù)的視頻采集，將連續(xù)采集的多幀圖像，經(jīng)計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)合成半球全景視頻圖像，計(jì)算、拼接和成像速度快，設(shè)備簡(jiǎn)單，成本低，可廣泛應(yīng)用于車站候車廳和機(jī)場(chǎng)候機(jī)廳等大場(chǎng)面場(chǎng)景視頻監(jiān)控及交通監(jiān)控、全景安防監(jiān)控等使用。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
利用單攝像機(jī)實(shí)時(shí)生成半球全景視頻圖像的方法及系統(tǒng)
本專利技術(shù)屬于圖像處理
，尤其涉及一種利用單攝像機(jī)實(shí)時(shí)生成半球全景視頻圖像的方法及系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
實(shí)時(shí)生成半球全景視頻圖像對(duì)于在安防監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用有著非常重要的意義， 同時(shí)也可用于其它使用，現(xiàn)有技術(shù)中，生成半球全景視頻圖像的方法有1992年,美國(guó)Alabama大學(xué)使用全景環(huán)形透鏡PAL,利用它的平面圓柱透鏡現(xiàn)象提出了半球成像和跟蹤系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的接近半球視場(chǎng)范圍(160° )內(nèi)尋的制導(dǎo)和跟蹤的全新方案。2001年中國(guó)科學(xué)院計(jì)算所實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于固定視點(diǎn)的球面全景圖室內(nèi)漫游系統(tǒng)， 該系統(tǒng)能夠?qū)⑺椒较虻膱D像投影到球面上，并實(shí)現(xiàn)漫游功能。該系統(tǒng)只是針對(duì)靜態(tài)圖像， 并且沒(méi)有完整的實(shí)現(xiàn)整個(gè)半球模型。2005年浙江大學(xué)CAD&CG國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)了一套桌面型虛擬建筑環(huán)境實(shí)時(shí)漫游系統(tǒng)，該系統(tǒng)讀取多幅靜態(tài)圖像，然后進(jìn)行水平拼接和垂直拼圖兩種操作，生成全景圖， 并實(shí)現(xiàn)漫游功能。該系統(tǒng)是針對(duì)靜態(tài)圖像，實(shí)時(shí)性不強(qiáng)，并且能夠覆蓋的視角有限。“中國(guó)安防”年2006年12月出版的第3期中，文中介紹其“全景視頻監(jiān)控” 是指只用一個(gè)攝像頭不用機(jī)械移動(dòng)部件，也不用圖像拼接，能夠捕捉涵蓋整個(gè)半球 (180° X 360° )，單文中并未給出具體的實(shí)現(xiàn)方法。綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)中，利用單個(gè)普通攝像機(jī)實(shí)時(shí)生成整個(gè)半球全景視頻圖像的方法處于空白。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)所要解決的第一個(gè)技術(shù)問(wèn)題在于提供一種利用單攝像機(jī)實(shí)時(shí)生成半球全景視頻圖像的方法，旨在實(shí)現(xiàn)利用單個(gè)普通攝像機(jī)實(shí)時(shí)生成整個(gè)半球全景視頻圖像。本專利技術(shù)是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種利用單攝像機(jī)實(shí)時(shí)生成半球全景視頻圖像的方法，包括下述步驟步驟A，在半球面上選定一條經(jīng)線作為0°經(jīng)線，沿0°經(jīng)線方向在俯仰90度的范圍內(nèi)設(shè)置若干個(gè)預(yù)置點(diǎn)，相鄰預(yù)置點(diǎn)之間緯度差基本一致；步驟B，在各個(gè)預(yù)置點(diǎn)處，將攝像機(jī)光軸的俯仰角方向調(diào)整為預(yù)置點(diǎn)所在的緯線的緯度方向，從預(yù)置點(diǎn)開(kāi)始繞垂直軸在水平360度的范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)攝像機(jī)，并在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中每隔一定時(shí)間間隔采集圖像，將即時(shí)采集的每幀視頻圖像預(yù)處理；步驟C，將預(yù)處理后的與同一個(gè)預(yù)置點(diǎn)緯度相同的視頻圖像拼接為一沿水平方向設(shè)置的條帶全景；各個(gè)預(yù)置點(diǎn)的條帶全景沿豎直方向排列；步驟D，對(duì)各條帶全景中嵌入的每幀視頻圖像，對(duì)其與左、右?guī)曨l圖像的重疊區(qū)域進(jìn)行光線一致性調(diào)整；步驟E，將各條帶全景進(jìn)行0°經(jīng)度對(duì)齊后拼接為一半球展開(kāi)圖像；步驟F，將所述半球展開(kāi)圖像正投影成圓盤顯示；步驟G，將所述半球展開(kāi)圖像正側(cè)投影成半球顯示。本專利技術(shù)所要解決的第二個(gè)技術(shù)問(wèn)題在于提供一種利用單攝像機(jī)實(shí)時(shí)生成半球全景視頻圖像的系統(tǒng)，包括一攝像機(jī)，其放置在一個(gè)俯仰90度、水平360度的范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)的云臺(tái)上；云臺(tái)控制單元，用于控制云臺(tái)將攝像機(jī)光軸的俯仰角方向調(diào)整為預(yù)置點(diǎn)所在的緯線的緯度方向，帶動(dòng)所述攝像機(jī)從預(yù)置點(diǎn)開(kāi)始繞垂直軸在水平360度的范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)；所述各個(gè)預(yù)置點(diǎn)沿半球面上選定的一條0°經(jīng)線方向設(shè)置，且相鄰預(yù)置點(diǎn)之間緯度差基本一圖像采集單元，用于在所述攝像機(jī)旋轉(zhuǎn)過(guò)程中每隔一定時(shí)間間隔采集圖像，并將即時(shí)采集的每幀視頻圖像預(yù)處理；條帶全景拼接單元，用于將預(yù)處理后的與同一個(gè)預(yù)置點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的視頻圖像拼接為一沿水平方向設(shè)置的條帶全景，并針對(duì)各條帶全景中嵌入的每幀視頻圖像，對(duì)其與左、右?guī)曨l圖像的重疊區(qū)域進(jìn)行光線一致性調(diào)整；各個(gè)預(yù)置點(diǎn)的條帶全景沿豎直方向排列；半球展開(kāi)圖像拼接單元，用于將所述條帶全景拼接單元拼接成的各條帶全景進(jìn)行 0°經(jīng)度對(duì)齊后進(jìn)一步拼接為一半球展開(kāi)圖像；半球全景視頻圖像生成單元，用于將所述半球展開(kāi)圖像正投影成圓盤顯示、正側(cè)投影成半球顯示。本專利技術(shù)中，半球全景視頻圖像由多幅水平方向和垂直方向的圖像拼接融合生成， 計(jì)算、拼接和成像速度快，設(shè)備簡(jiǎn)單，成本低，可廣泛應(yīng)用于車站候車廳和機(jī)場(chǎng)候機(jī)廳等大場(chǎng)面場(chǎng)景視頻監(jiān)控及交通監(jiān)控、全景安防監(jiān)控等使用。附圖說(shuō)明圖1是本專利技術(shù)實(shí)施例提供的利用單攝像機(jī)實(shí)時(shí)生成半球全景視頻圖像方法的實(shí)現(xiàn)流程圖2是本專利技術(shù)實(shí)施例提供的圖像球面變換示意圖3是本專利技術(shù)實(shí)施例提供的條帶全景向球面投影示意圖4是本專利技術(shù)實(shí)施例提供的半球展開(kāi)圖像示意圖5是本專利技術(shù)實(shí)施例提供的半球展開(kāi)圖像條帶融合示意圖6是本專利技術(shù)實(shí)施例提供的半球展開(kāi)圖像正側(cè)投影行坐標(biāo)示意圖7是本專利技術(shù)實(shí)施例提供的半球展開(kāi)圖像正側(cè)投影列坐標(biāo)示意圖8是本專利技術(shù)實(shí)施例提供的利用單攝像機(jī)實(shí)時(shí)生成半球全景視頻圖像的方法原理圖9是本專利技術(shù)實(shí)施例提供的利用單攝像機(jī)實(shí)時(shí)生成半球全景視頻圖像的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖10是圖9的控制原理圖11是本專利技術(shù)實(shí)施例提供的條帶全景拼接單元的結(jié)構(gòu)原理圖12是本專利技術(shù)實(shí)施例提供的半球展開(kāi)圖像拼接單元的結(jié)構(gòu)原理圖。具體實(shí)施方式為了使本專利技術(shù)的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本專利技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本專利技術(shù)，并不用于限定本專利技術(shù)。本專利技術(shù)利用現(xiàn)使用的普通單攝像機(jī)，在水平360°、俯仰90°范圍旋轉(zhuǎn)的云臺(tái)上， 隨云臺(tái)的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行連續(xù)的視頻采集，將連續(xù)采集的多幀圖像，經(jīng)計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)合成半球全景視頻圖像。半球全景視頻圖像由多幅水平方向和垂直方向的圖像拼接融合生成，本專利技術(shù)實(shí)施例中垂直方向上有9幅圖像條帶，水平方向每個(gè)條帶上有161. I幅圖像。本專利技術(shù)首先選定一條經(jīng)線作為0°經(jīng)線，沿0°經(jīng)線設(shè)置9個(gè)預(yù)置點(diǎn)，對(duì)各個(gè)條帶，以預(yù)置點(diǎn)為起點(diǎn)，沿同一緯度圓在水平旋轉(zhuǎn)過(guò)程中采集圖像，將采集的圖像預(yù)處理后嵌入條帶。預(yù)置點(diǎn)處于0°緯度的條帶全景為第I個(gè)條帶，垂直向上，與9個(gè)預(yù)置點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的條帶全景編號(hào)依次為1，2，. . .，9。 根據(jù)各個(gè)條帶半徑計(jì)算出各個(gè)條帶全景在半球展開(kāi)圖像中的位置，將條帶全景進(jìn)行O經(jīng)度對(duì)齊后嵌入半球展開(kāi)圖像，對(duì)相鄰條帶全景重疊區(qū)域進(jìn)行光線一致性調(diào)整。將半球展開(kāi)圖像正投影成圓盤顯示，正側(cè)投影成半球顯示。圖I示出了本專利技術(shù)提供的利用單攝像機(jī)實(shí)時(shí)生成半球全景視頻圖像方法的實(shí)現(xiàn)流程，詳述如下步驟A，在半球面上選定一條經(jīng)線作為0°經(jīng)線，沿0°經(jīng)線方向在俯仰90度的范圍內(nèi)設(shè)置若干個(gè)預(yù)置點(diǎn)，相鄰預(yù)置點(diǎn)之間緯度差基本一致。步驟B，在各個(gè)預(yù)置點(diǎn)上，將攝像機(jī)光軸的俯仰角方向調(diào)整為預(yù)置點(diǎn)所在的緯線的緯度方向，從預(yù)置點(diǎn)開(kāi)始繞垂直軸在水平360度的范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)攝像機(jī)，并在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中每隔一定時(shí)間間隔采集圖像，將即時(shí)采集的每幀視頻圖像預(yù)處理。預(yù)處理包括視頻奇偶場(chǎng)景鋸齒消減，刪除每幀視頻圖像中變形較大的視頻圖像左、右邊界垂直條帶，保留變形較小的視頻圖像中間垂直條帶。視頻奇偶場(chǎng)鋸齒消減的具體方案和目的是對(duì)于逐行掃描的攝像機(jī)可以省略這一步驟；對(duì)于隔行掃描的攝像機(jī)，只取每一幀視頻圖像的奇數(shù)場(chǎng)，對(duì)奇數(shù)場(chǎng)的每一行，計(jì)算每一個(gè)奇數(shù)列像素與后續(xù)相鄰偶數(shù)列像素的平均值，然后將偶數(shù)列像素丟棄。該步驟的目的是為了消除某些攝像機(jī)由于運(yùn)動(dòng)帶來(lái)的圖像奇偶場(chǎng)鋸齒偏移。保留變形較小的視頻圖像中間垂直條帶的標(biāo)準(zhǔn)是，一般攝像機(jī)會(huì)在邊界處有一些非成像的黑條帶，并在四周邊界處變形較大。根據(jù)攝像機(jī)質(zhì)量的差異，剪切掉視頻圖像每幀左右各10至30個(gè)像素寬度的垂直條帶。步驟C，將預(yù)處理后的與同一個(gè)預(yù)置點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的緯度圓上的視頻圖像拼接為一沿水平方向設(shè)置的條帶全景；各個(gè)預(yù)置點(diǎn)的條帶全景沿豎直方向排列。在預(yù)置點(diǎn)所在的同一緯度圓的水平方向本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種利用單攝像機(jī)實(shí)時(shí)生成半球全景視頻圖像的方法，其特征在于，包括下述步驟：步驟A，在半球面上選定一條經(jīng)線作為0°經(jīng)線，沿0°經(jīng)線方向在俯仰90度的范圍內(nèi)設(shè)置若干個(gè)預(yù)置點(diǎn)，相鄰預(yù)置點(diǎn)之間緯度差基本一致；步驟B，在各個(gè)預(yù)置點(diǎn)處，將攝像機(jī)光軸的俯仰角方向調(diào)整為預(yù)置點(diǎn)所在的緯線的緯度方向，從預(yù)置點(diǎn)開(kāi)始繞垂直軸在水平360度的范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)攝像機(jī)，并在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中每隔一定時(shí)間間隔采集圖像，將即時(shí)采集的每幀視頻圖像預(yù)處理；步驟C，將預(yù)處理后的與同一個(gè)預(yù)置點(diǎn)緯度相同的視頻圖像拼接為一沿水平方向設(shè)置的條帶全景；各個(gè)預(yù)置點(diǎn)的條帶全景沿豎直方向排列；步驟D，對(duì)各條帶全景中嵌入的每幀視頻圖像，對(duì)其與左、右?guī)曨l圖像的重疊區(qū)域進(jìn)行光線一致性調(diào)整；步驟E，將各條帶全景進(jìn)行0°經(jīng)度對(duì)齊后拼接為一半球展開(kāi)圖像；步驟F，將所述半球展開(kāi)圖像正投影成圓盤顯示；步驟G，將所述半球展開(kāi)圖像正側(cè)投影成半球顯示。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：裴繼紅，謝維信，楊烜，楊焰，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：深圳大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
還沒(méi)有人留言評(píng)論。發(fā)表了對(duì)其他瀏覽者有用的留言會(huì)獲得科技券。