[發(fā)明專利]一種基于光流法的海空背景監(jiān)控視頻圖像拼接方法

有效

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• 申請日: 2018-04-12
• 公開（公告）號: CN108520496B
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發(fā)明（設計）人: 何艷敏;黃建平;甘濤;彭真明
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G06T3/40
• 分類號: G06T3/40;G06T5/00;G06T1/00;G06T5/20;G06T5/40;G06T5/50
• 代理公司: 成都虹盛匯泉專利代理有限公司 51268
• 代理人: 王偉

本發(fā)明公開一種基于光流法的?？毡尘氨O(jiān)控視頻圖像拼接方法，針對目前?？毡尘氨O(jiān)控視頻圖像拼接技術存在的難點，本發(fā)明將光流法運用到海空背景監(jiān)控視頻圖像拼接中，利用光流法計算出光流場，再利用直方圖統(tǒng)計出x，y方向上的光流值，最后計算出變換矩陣，從而完成?？毡尘氨O(jiān)控視頻圖像的拼接；本發(fā)明方法具有拼接速度快，拼接得到的圖像質量佳等優(yōu)點。

技術領域

本發(fā)明屬于圖像拼接領域，特別涉及一種海空背景監(jiān)控視頻圖像拼接技術。

背景技術

監(jiān)控系統(tǒng)是一種重要的安防手段，監(jiān)控系統(tǒng)能夠為決策者提供實時、直觀、準確、豐富的現場信息，對監(jiān)控視頻的全景圖像拼接，可以解決單個攝像頭視角較小的局限性，能夠為觀察者提供全方位、無間隙的實時監(jiān)控。目前的?？毡尘氨O(jiān)控視頻圖像，其圖像拼接有以下幾個難點：(1)監(jiān)控視頻圖像分辨率較低、圖像質量不高、像素值以灰度值為主，色彩不夠豐富、圖像特征不明顯；(2)視頻圖像上加載有比較明顯的水印字幕，對圖像拼接有很大的影響；(3)?？毡尘爸械暮Ｃ娌ɡ思y理和天空紋理具有高度相似性、重復性，使得圖像特征不明顯、圖像配準難度較大；(4)視頻每秒的圖像幀數比較多，對圖像拼接算法速度要求較高；雖然已有很多視頻圖像拼接方面的專利，但是，針對上述4個難點的?？毡尘氨O(jiān)控視頻，還未有很好的解決方案。

發(fā)明內容

為解決上述技術問題，本發(fā)明提出一種基于光流法的?？毡尘氨O(jiān)控視頻圖像拼接方法，能很好地去除水印字幕，對于低分辨率、特征不明顯的海空背景視頻圖像能很好地實現圖像拼接。

本發(fā)明采用的技術方案為：一種基于光流法的?？毡尘氨O(jiān)控視頻圖像拼接方法，將光流法運用到?？毡尘氨O(jiān)控視頻圖像拼接中，利用光流法計算出光流場，再利用直方圖統(tǒng)計出x，y方向上的光流值，最后計算出變換矩陣，從而完成?？毡尘氨O(jiān)控視頻圖像的拼接；包括以下技術：

1、選擇性中值濾波算法

(1)在圖像上用矩形框選出含有水印字幕的圖像區(qū)域；

(2)選擇一個模板大小S為11×11的中值濾波器，設定一個閾值K為200，在步驟(1)中選出的矩形區(qū)域，用式下面的公式進行選擇性中值濾波。

其中，f(x,y)是原圖像，f(s,t)表示原圖像上點(s,t)的像素值，g(x,y)是中值濾波后的圖像，F(x,y)是選擇中值濾波后的圖像，median(·)為取中值函數，(s,t)∈S表示模板11×11內的點坐標，S、K為閾值是經驗值，本發(fā)明K取值200；

這里的中值濾波具體處理過程為：對于原圖像f(x,y)上的每個像素點，判斷其是否大于K，若大于K，利用中值濾波對其進行處理，若小于K，不處理，最后得到的圖像F(x,y)就是去除水印后的圖像，其中，中值濾波為：對于以原像素點為中心的11×11像素點范圍內，按照圖像灰度值排序，選取排序中的中位數作為濾波后的值。

2、采用光流法計算光流場

使用Opencv庫內部函數Farneback計算第t、t+1幀圖像之間的光流場，為了加快計算速度，先對圖像進行2倍下采樣，縮小圖像的尺寸；

3、距離加權法融合

距離加權法是對兩幅圖像重疊區(qū)域的每個像素點計算加權得到，權值和距離有關系，其具體公式如下：

其中，I₁(x,y)表示圖像1中的重疊區(qū)域，I₂(x,y)表示圖像2中的重疊區(qū)域，I₁、I₂分別為I₁(x,y)、I₂(x,y)的簡寫，m(x,y)和n(x,y)分別是圖像1和圖像2的權值，m(x,y)和n(x,y)計算公式為：