[發明專利]利用單攝像機實時生成半球全景視頻圖像的方法及系統

有效

• 申請號: 201210430511.8
• 申請日: 2012-11-01
• 公開（公告）號: CN102984453A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 裴繼紅;謝維信;楊烜;楊焰
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: H04N5/232
• 分類號: H04N5/232;G06T5/50;G03B37/00
• 代理公司: 深圳市恒申知識產權事務所(普通合伙) 44312
• 代理人: 陳健

技術領域

本發明屬于圖像處理技術領域，尤其涉及一種利用單攝像機實時生成半球全景視頻圖像的方法及系統。?

背景技術

實時生成半球全景視頻圖像對于在安防監控系統中的應用有著非常重要的意義，同時也可用于其它使用，現有技術中，生成半球全景視頻圖像的方法有：?

1992年，美國Alabama大學使用全景環形透鏡PAL，利用它的平面圓柱透鏡現象提出了半球成像和跟蹤系統，實現實時的接近半球視場范圍(160°)內尋的制導和跟蹤的全新方案。?

2001年中國科學院計算所實現了一個基于固定視點的球面全景圖室內漫游系統，該系統能夠將水平方向的圖像投影到球面上，并實現漫游功能。該系統只是針對靜態圖像，并且沒有完整的實現整個半球模型。?

2005年浙江大學CAD&CG國家重點實驗室開發了一套桌面型虛擬建筑環境實時漫游系統，該系統讀取多幅靜態圖像，然后進行水平拼接和垂直拼圖兩種操作，生成全景圖，并實現漫游功能。該系統是針對靜態圖像，實時性不強，并且能夠覆蓋的視角有限。?

“中國安防”年2006年12月出版的第3期中，文中介紹其“全景視頻監控”是指只用一個攝像頭不用機械移動部件，也不用圖像拼接，能夠捕捉涵蓋整個半球（180°×360°），單文中并未給出具體的實現方法。?

綜上所述，現有技術中，利用單個普通攝像機實時生成整個半球全景視頻圖像的方法處于空白。?

發明內容

本發明所要解決的第一個技術問題在于提供一種利用單攝像機實時生成半球全景視頻圖像的方法，旨在實現利用單個普通攝像機實時生成整個半球全景視頻圖像。?

本發明是這樣實現的，一種利用單攝像機實時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線作為0°經線，沿0°經線方向在俯仰90度的范圍內設置若干個預置點，相鄰預置點之間緯度差基本一致；?

步驟B，在各個預置點處，將攝像機光軸的俯仰角方向調整為預置點所在的緯線的緯度方向，從預置點開始繞垂直軸在水平360度的范圍內旋轉攝像機，并在旋轉過程中每隔一定時間間隔采集圖像，將即時采集的每幀視頻圖像預處理；?

步驟C，將預處理后的與同一個預置點緯度相同的視頻圖像拼接為一沿水平方向設置的條帶全景；各個預置點的條帶全景沿豎直方向排列；?

步驟D，對各條帶全景中嵌入的每幀視頻圖像，對其與左、右幀視頻圖像的重疊區域進行光線一致性調整；?

步驟E，將各條帶全景進行0°經度對齊后拼接為一半球展開圖像；?

步驟F，將所述半球展開圖像正投影成圓盤顯示；?

步驟G，將所述半球展開圖像正側投影成半球顯示。?

本發明所要解決的第二個技術問題在于提供一種利用單攝像機實時生成半球全景視頻圖像的系統，包括：?

一攝像機，其放置在一個俯仰90度、水平360度的范圍內旋轉的云臺上；?

云臺控制單元，用于控制云臺將攝像機光軸的俯仰角方向調整為預置點所在的緯線的緯度方向，帶動所述攝像機從預置點開始繞垂直軸在水平360度的范圍內旋轉；所述各個預置點沿半球面上選定的一條0°經線方向設置，且相鄰預置點之間緯度差基本一致；?

圖像采集單元，用于在所述攝像機旋轉過程中每隔一定時間間隔采集圖像，并將即時采集的每幀視頻圖像預處理；?

條帶全景拼接單元，用于將預處理后的與同一個預置點相對應的視頻圖像拼接為一沿水平方向設置的條帶全景，并針對各條帶全景中嵌入的每幀視頻圖像，對其與左、右幀視頻圖像的重疊區域進行光線一致性調整；各個預置點的條帶全景沿豎直方向排列；?

半球展開圖像拼接單元，用于將所述條帶全景拼接單元拼接成的各條帶全景進行0°經度對齊后進一步拼接為一半球展開圖像；?

半球全景視頻圖像生成單元，用于將所述半球展開圖像正投影成圓盤顯示、正側投影成半球顯示。?

本發明中，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，計算、拼接和成像速度快，設備簡單，成本低，可廣泛應用于車站候車廳和機場候機廳等大場面場景視頻監控及交通監控、全景安防監控等使用。?

附圖說明

圖1是本發明實施例提供的利用單攝像機實時生成半球全景視頻圖像方法的實現流程圖；?

圖2是本發明實施例提供的圖像球面變換示意圖；?

圖3是本發明實施例提供的條帶全景向球面投影示意圖；?

圖4是本發明實施例提供的半球展開圖像示意圖；?