[發(fā)明專利]一種面向森林防火的全景拼接方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710079900.3
• 申請(qǐng)日: 2017-02-15
• 公開（公告）號(hào): CN106952225A
• 公開（公告）日: 2017-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 房勝;李哲;趙建立;崔建明;劉絮絮;高秀陽;李賓
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T3/40
• 分類號(hào): G06T3/40;G06T7/33;G06T7/35
• 代理公司: 青島智地領(lǐng)創(chuàng)專利代理有限公司37252
• 代理人: 肖峰

本發(fā)明公布了一種面向森林防火的全景拼接方法，屬于計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域，對(duì)于輸入的當(dāng)前檢測(cè)范圍的圖像序列，該方法通過使用sift特征點(diǎn)從相鄰的多幅圖像中提取sift特征，使用k?d算法為每個(gè)特征點(diǎn)找到最鄰近的匹配特征點(diǎn)，然后使用RANSAC算法找到幾何一致的特征匹配來得到圖像間的對(duì)應(yīng)矩陣；為了得到更精確的匹配圖像，消除復(fù)雜大場(chǎng)景全景拼接中常見的畸變問題，使用捆綁調(diào)整算法，調(diào)整對(duì)應(yīng)矩陣中各個(gè)參數(shù)后，再使用多波段融合的方法調(diào)整整個(gè)拼接圖像，從而得到更為準(zhǔn)確的全景拼接圖像。本發(fā)明獲得了整個(gè)攝像頭拍攝區(qū)域的全景圖，便于后續(xù)的圖像語義標(biāo)注以達(dá)到降低誤警率的目的，本發(fā)明拼接圖像數(shù)量大，拼接效率較高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域，具體涉及一種面向森林防火的全景拼接方法。

背景技術(shù)

隨著國內(nèi)外圖像拼接技術(shù)研究的興起，更多的國內(nèi)外學(xué)界對(duì)其研究也逐漸得到發(fā)展。在國外，2007年提出了對(duì)一組無序圖像采用概率模型從而得到順序圖像并且檢測(cè)出其中的噪聲圖像，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)拼接圖像。隨后有人提出了基于sift的圖像序列拼接算法，算法通過一個(gè)概率模型驗(yàn)證全景圖像序列，通過假設(shè)圖像特征點(diǎn)不變的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)圖像拼接。近幾年又提出了基于能量譜技術(shù)消除拼接后的重影，該技術(shù)通過使用人眼更加關(guān)注顯著特征這一特點(diǎn)，計(jì)算圖像的灰度提到和能量譜，還原并放大縫隙處的特征點(diǎn)，然后根據(jù)人眼視覺特點(diǎn)消除重影。在國內(nèi)，有人分析了Harris算子的實(shí)現(xiàn)原理及其不足，提出了一種改進(jìn)Harris角點(diǎn)檢測(cè)算法提取圖像的特征點(diǎn)，提高了角點(diǎn)的定位精度，增強(qiáng)了算法抗噪性能，還減少了計(jì)算量，圖像融合采用的是像素加權(quán)的方法，該算法能有效提高配準(zhǔn)精確性，具有較好的使用價(jià)值。2010提出了基于SURF特征配準(zhǔn)的pcb圖像拼接算法，在拼接過程中引入SURF配準(zhǔn)來完成pcb圖像融合，實(shí)現(xiàn)了pcb局部小圖像間的無縫拼接，成像質(zhì)量較高。2010年改進(jìn)了圖像拼接算法中的特征點(diǎn)匹配問題，他使用雙向順序搜尋的方法得到圖像間的最大相關(guān)性角點(diǎn)，有效地提高了圖像拼接的精度和速度。

從圖像拼接理念的提出到現(xiàn)在，圖像拼接技術(shù)得到了極大的重視和較多的研究，國內(nèi)外研究者提出并設(shè)計(jì)了多種多樣的圖像拼接方法，拼接技術(shù)獲得了長足的發(fā)展。但是目前現(xiàn)有的拼接技術(shù)，基本上都是針對(duì)近距離以及鏡頭焦距基本固定的場(chǎng)景。在森林防火中攝像頭監(jiān)測(cè)的距離達(dá)到了5公里以上，監(jiān)測(cè)范圍的變化以及檢測(cè)場(chǎng)景的復(fù)雜為全景拼接帶來了各種新的挑戰(zhàn)，如攝像頭的變焦帶來的圖像模糊，監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)大量植物、山區(qū)的相似性引發(fā)的特征提取的困難等。通過分析研究全景圖像拼接的發(fā)展現(xiàn)狀可知，圖像拼接技術(shù)依然面臨一些需要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種面向森林防火的全景拼接方法，設(shè)計(jì)合理，克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，具有良好的效果。

在面向森林防火復(fù)雜大場(chǎng)景的全景圖像拼接過程中，由于現(xiàn)在要拼接的對(duì)象是從攝像頭獲取的連續(xù)圖像幀，待拼接圖像數(shù)量較大，需要匹配速率較快的算法，直接從視頻中得到待拼接的圖像的話，相鄰兩幀的圖像重疊部分太多，會(huì)降低匹配速率，所以本發(fā)明中每隔N幀來拼接，N的選擇由攝像機(jī)旋轉(zhuǎn)角度等參數(shù)決定，以使相鄰兩幀圖像重疊部分在一半左右為宜；場(chǎng)景復(fù)雜，對(duì)應(yīng)的拼接算法時(shí)要滿足多種場(chǎng)景的拼接，包括森林、天空、道路、湖泊等復(fù)雜場(chǎng)景的拼接，這就對(duì)算法的配準(zhǔn)精度提出了更高的要求；監(jiān)測(cè)距離超過5公里，整個(gè)全景包含的區(qū)域達(dá)到了100平方公里，帶來了各種攝像參數(shù)和圖像質(zhì)量的變化，使得全景拼接的算法更為復(fù)雜。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

1、一種面向森林防火的全景拼接方法，包括如下步驟：

步驟1：啟動(dòng)用于森林防火監(jiān)控的攝像頭，將沿特定方向轉(zhuǎn)動(dòng)過程中獲得的視頻幀經(jīng)過預(yù)處理后輸入給拼接線程，具體包括如下步驟：

步驟1.1：啟動(dòng)拼接線程，在拼接線程啟動(dòng)的同時(shí)啟動(dòng)預(yù)處理線程，裁剪從攝像頭中獲取的一幀圖像的邊緣部分；

步驟1.2：將步驟1.1預(yù)處理完成的一幀圖像傳送到拼接線程中；