[發明專利]一種用于視頻監控的多尺度柱面投影全景圖像生成方法

在審

• 申請號: 201510066110.2
• 申請日: 2015-02-09
• 公開（公告）號: CN104574339A
• 公開（公告）日: 2015-04-29
• 發明（設計）人: 仇成林;錢玲玲
• 申請（專利權）人: 上海安威士科技股份有限公司
• 主分類號: G06T5/50
• 分類號: G06T5/50;G06T3/40
• 代理公司: 上海國智知識產權代理事務所(普通合伙) 31274
• 代理人: 潘建玲

技術領域

本發明涉及圖像處理與視頻處理技術領域，特別涉及一種用于視頻監控的多尺度柱面投影全景圖像生成方法。

背景技術

圖像拼接的關鍵技術在于準確找到圖像序列之間的重疊區域和范圍，并實現對應點之間的對應關系模型，即圖像配準。根據目前提出的圖像配準算法，可以將圖像拼接技術分為三大類：基于變換域的方法，基于圖像特征的方法和基于圖像灰度的方法。基于變換域的方法很難處理鏡頭存在旋轉和縮放情況，要求待配準圖像之間有較大重疊比例，同時搜索整個圖像空間，計算代價高昂。而基于圖像灰度的方法要求兩幅圖的各項屬性變化不大，否則會造成較大誤差。而且計算復雜，計算量大?；趫D像特征的方法對圖像變形和遮擋等有良好的適應能力，可以提高配準的精確程度，因此有著大量的研究，例如Harris算法和SURF算法。

經過多年的研究，國內外許多學者提出了不同的圖像配準方法，在圖像拼接技術方面取得了很多研究成果。如：Szeliski R在Proceedings of the 24th annual conference on Computer graphics and interactive techniques上發表的“Creating full view panoramic image mosaics and environment maps”以手動確定至少4對特征點，并以特征點像素的亮度誤差構造優化函數來估計圖像間的點變換關系，但是采用此方法得到的特征點數過少，配準效果并不理想。

又經檢索發現，姜代紅等人的專利“一種礦井監控圖像快速拼接方法”中采用Harris算法提取角點，并求角點的SIFT描述符，但是這種方法中求取SIFT描述符時，描述符的維數較大，所需的計算時間和存儲空間均較大，且當圖像邊緣因攝像頭角度問題產生畸變時無法克服。

上述的各方法并未考慮到對圖像因為拍攝角度造成的邊緣的畸變進行修正，同時對圖像配準和融合的精度以及計算速度需要綜合考慮。此外用于視頻監控的圖像拼接方法需要進一步考慮實時性的問題，同時因為攝像頭方向造成的圖像光照和色度的差異在拼接之后的全景圖像之中應該能夠消除。

因此，圖像處理與視頻處理技術領域急需一種極大的消除因為攝像頭拍攝角度引起的圖像邊緣畸變，采用預設重疊區域的方式提高處理速度和算法穩定性，對求得的匹配點進行過濾，采用漸進調整系數的方式進行圖像色差的調整，形成最終色度一致、無接縫全景圖像的用于視頻監控的多尺度柱面投影全景圖像生成方法。

發明內容

本發明為了解決如上問題，提供了一種用于視頻監控的多尺度柱面投影全景圖像生成方法，技術方案如下：

一種用于視頻監控的多尺度柱面投影全景圖像生成方法，包括如下步驟：

步驟一、截取待拼接圖像的預設重疊區域并投影到柱面，獲得柱面投影圖像；

步驟二、針對步驟一中得到的柱面投影，利用不同尺度的高斯濾波建立圖像在各尺度下的子圖像，對各尺度的圖像采用改進的Harris方法尋找特征點，并根據特征點所在的子圖像尺度信息采用SURF算子求這些特征點在該尺度下的特征向量；

步驟三、針對步驟二中求出的特征點，求得各特征點的特征向量之間的歐氏距離，尋找匹配的特征點對，并采用多次迭代求內點數的方法對特征點對進行過濾，求得最優單應性矩陣；

步驟四、根據最優單應性矩陣及所述單應性矩陣下的各內點坐標，求得拼接接縫的坐標以及待拼接圖像實際重疊區域；

步驟五，針對步驟四中拼接接縫左右實際重疊區域內的待拼接圖像像素點進行色度的調整以消除待拼接圖像之間的接縫，求得待拼接圖像之間的相對位移并將各待拼接圖像拼接在一起經裁剪得到最終的全景圖像。

優選的，在一種用于視頻監控的多尺度柱面投影全景圖像生成方法中，步驟一中對柱面投影圖像的獲取過程，具體步驟如下：

首先，對于待拼接圖像上的一點 ，假設其投影后在柱面圖像上的對應點為，根據柱面投影算法，已知待拼接圖像的寬度和高度，求出投影后的圖像寬度和高度，具體公式如下：

；

；

其中，為拍攝焦距，表示待拼接圖像的寬度，表示待拼接圖像的高度；

將待投影圖像橫向邊緣坐標即和代入的計算公式，求得投影圖像的橫向邊緣坐標，從而可以得到投影后的圖像寬度為；

將待投影圖像橫向邊緣坐標即，縱向邊緣坐標即代入的計算公式，求得投影后的圖像高度為；