[發明專利]一種復雜場景下固定攝像機監控視頻與三維模型配準方法

無效

• 申請號: 201110385497.X
• 申請日: 2011-11-29
• 公開（公告）號: CN103136738A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發明（設計）人: 周翔;蔡功;晁桂強;陳宏福;房浩
• 申請（專利權）人: 北京航天長峰科技工業集團有限公司
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;H04N7/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種圖像與三維模型的配準方法，尤其是復雜場景下固定攝像機監控視頻與三維模型的配準方法

背景技術

隨著社會對安全需求的日益重視和提高，監控在現實世界中應用越來越廣，作用也越來越重要。傳統監控中，要求監控人員持續的實時監視屏幕，通過人工解釋獲得的視頻信息，然后做出相應的決策。然而，讓監控人員長期、枯燥地盯著眾多的視頻監視器是一項非常繁重的任務，特別在一些監控點較多的地方，監控人員幾乎無法做到完整全面的監控。這不僅造成巨大的人力浪費，而且很容易由于監控人員思想松懈而導致漏報，在一些對安全要求敏感的場合(如銀行、軍用等)，這種差錯是不能容忍的。因此，用攝像機代替人眼，用計算機協助人甚至于替代人來完成監視或控制任務，從而提高監控的效率，發展智能視覺監控系統的要求變得越來越迫切。

在多攝像頭視頻監控系統中，攝像頭在安裝過程中受地理環境和實際監控需要的影響，安裝高度、俯仰角度各異，使同一場景在不同攝像頭視域內的視覺特征存在較大差異。

隨著多源圖像融合技術的發展，將在同一時間、或不同時間獲取的關于某個具體場景的多源圖像信息加以綜合，以生成一個新的有關此場景的描述，而這個描述是從單一圖像的信息中無法得到的。復雜場景下監控視頻與三維模型配準技術，是解決監控視頻空時融合的關鍵技術，通過這種配準技術可以將多路視頻與監控區域三維模型進行融合，通過對多源圖像的融合，可克服單一圖像存在的局限性，提高多源圖像的使用效率，并有利于對物理現象和事件進行定位、識別和解釋。

發明內容

本發明的目的在于針對視頻融合存在視角多樣、場景復雜、攝像頭運動等問題，提供一種復雜場景下監控視頻與三維模型配準方法，采取視頻與模型紋理特征匹配法建立視頻到三維模型的映射關系，實現復雜場景下視頻與三維模型的融合問題以及攝像頭運動情況下的視頻融合問題。

本發明的技術方案如下：

一種復雜場景下固定攝像機監控視頻與三維模型配準方法，其特征在于包括以下步驟：

(1)搭建視頻監控管理系統，所述視頻監控系統包括媒體控制模塊、視頻轉發模塊、視頻存儲模塊、資源請求模塊、通信控制模塊，其中，

所述媒體控制模塊是AVSS視頻監控系統整體方案中的核心服務，可支持多級多域、用于管理視頻監控業務和控制的中心服務器；

所述視頻轉發模塊，進行實時音視頻流的轉發、分發；

所述視頻存儲模塊，實現多路視頻的穩定存儲功能，并提供客戶端歷史視頻檢索回放支持。滿足了實際應用中視頻海量存儲、并發訪問的需求；

所述資源請求模塊，實現數據庫代理的功能，為客戶端提供數據訪問服務，減少數據庫連接數量和保證數據訪問的安全性；

所述通信控制模塊，實現對不同廠家的編解碼器進行管理、對不同廠家編解碼器設備進行支持及獲取不同廠家設備的參數及配置；

(2)建立監控區域的三維立體模型，通過三維建模技術，搭建監控區域范圍內的三維模型；

(3)攝像機標定，標定攝像機在模型中的相對位置和角度，實現攝像機視頻與三維模型配準。

上述步驟(3)進一步包括如下步驟：

(31)根據監控視頻的覆蓋范圍，有特征選擇算法提取模型紋理中具有明顯結構特征的紋理子圖，提取并優化紋理子圖在模型中的映射關系，將子圖及映射信息寫入數據庫，作為視頻精確配準的基準參考點，提高融合過程的運算速度；

(32)對預處理后的實時圖像和紋理子圖運用結構不變特征匹配算法提取場景結構不變特征并進行場景匹配，建立實時圖像與紋理子圖的配準關系；

(33)結合紋理子圖映射信息庫，利用實時圖像與紋理子圖的配準關系，計算實時圖像的映射信息。

本發明針對監控攝像機的安裝角度與高度各異、視頻場景復雜等特點，通過監控視頻與監控區域三維場景模型的動態配準技術，解決了監控視頻與三維模型的精確映射問題。在足夠數量的攝像頭支持情況下，提供在特定高度和角度模式下監看區域內安全態勢的功能，實現監控區域的三維模型、監控視頻及其它信息的融合顯示。

附圖說明

圖1是固定攝像機監控視頻虛實配準處理流程

具體實施方式

本發明為了實現復雜環境下視頻與三維模型融合，首先提取并優化三維模型的紋理及場景結構信息，然后實時計算視頻圖像的場景結構不變特征，建立場景結構不變特征與三維模型的匹配關系，最后利用三維投影技術實現全景視頻與三維模型的無縫融合。具體包括以下步驟：