[发明专利]一种提高能见度和可视距离的图像拼接重建及全局监控方法

说明书

技术领域

本发明涉及到一种提高能见度和可视距离的图像拼接重建及全局监控方法，属于图像处理、模式识别、计算机视觉和计算机图形学技术领域，具体涉及一系列图像拼接、场景重建、智能监控的应用算法。

背景技术

视频监控系统在现实生活中已经取得了广泛的应用，如城市交通视频监控系统、楼宇视频监控系统、铁路视频监控系统等。从技术层面上讲，可以把视频监控技术分为人工监控和计算机智能监控两种，而智能监控主要是利用计算机视觉的各种技术来自动监控特定环境中的异常事件、行为等，具有不需要人力和自动报警的优点，其应用的数字图像处理是对图像进行去除噪声、分割、提取特征等处理的方法和技术，而应用计算机视觉则能够智能检测特定的物体和运动，从而达到异常信息检测和自动报警的功能。现有的视频矩阵一般用于各类监控场合，通过阵列切换的方法将m路视频信号任意输出至n路监看设备上的电子装置，一般情况下矩阵的输入大于输出即m＞n。但一台视频终端只能对应显示或切换一台摄像机的一幅图像，监视范围小，监控不能获得无缝的全局图像。对于陆路车辆运行和飞机起降，则要求驾驶员具有足够的能见度和可视距离，而在恶劣天气条件时，驾驶员的能见度和可视距离很小，影响陆路车辆运行和机场的飞机起降，以高速铁路列车为例，高铁的控制系统虽然可以使驾驶员获得一定距离的前方道路信息，但基本上是属于“盲跑”，在能见度不好的恶劣天气时，驾驶员根本瞭望不到前方线路状况，如车速是300公里/小时，80米的低能见度只能满足驾驶员瞭望1秒时间的运行距离，而高速列车刹车距离则需要数公里，所以解决高速列车驾驶员获得超视距的实景线路路况和解决在能见度不高的恶劣天气时达到安全距离的线路瞭望是非常必要的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提出一种提高能见度和可视距离的图像拼接重建及全局监控方法，在需要的视频监控区域全局布置摄像机，图像传输给计算机完成场景重建，包括提取相邻图像间重合区域特征，将提取的特征进行匹配，对图像进行几何变换，将相邻图像拼接重建，并利用增强现实技术将拼接重建图像显示出来，获得无缝的全局图像，并对其进行异常事件检测和报警处理；在能见度良好的天气条件下，可以使驾驶员获得大于能见度范围以外的场景重建道路图像，相当于提高了驾驶员的可视距离；在能见度不高的天气条件下，由于每台摄像机能拍摄到各自能见度范围内的图像，当能见度大于各台摄像机之间的距离时，把各台摄像机获得的各自能见度的图像拼接重建，可以获得足够能见度或超视距的全局重建图像，特别对于重要视频监控场所、铁路线路和机场等可以提高驾驶员的能见度，掌握运行区间前后列车的运行状况，使调度员获得全局的实景图像，为列车或飞机的安全运行提供重要的辅助信息。

为解决上述问题，本发明提出了一种提高能见度和可视距离的图像拼接重建及全局监控方法，具体包括如下步骤：1、按给定的能见度间隔距离布置摄像机；2、每台摄像机分别摄取给定方向、范围的监视区域图像，分别传输给计算机，进行去除噪声、去雨去雾、去除畸变、图像增强、特征提取、异常事件检测等一系列前期处理；3、由计算机的图像处理系统对每台摄像机至相邻摄像机间的区段范围图像拼接重建成全局监控图像，并根据已知信息利用增强现实技术修改拼接后的图像，获得全局监控图像和异常事件检测。

上述一种提高能见度和可视距离的图像拼接重建及全局监控方法，图像拼接重建及全局监控方法步骤可以由多层计算机网协同处理，可以根据工作层次进行多层计算机图像处理的任务分配，一般底层级计算机对图像进行去噪、去雨去雾、异常事件检测等前期预处理，中层级计算机接受底层级计算机已经过前期预处理的图像，负责图像汇集、拼接重建等处理，中层级计算机站的拼接重建图像与监控报警信息可以输出供对分片区域或路段监控报警，实现分区域监控；高层级计算机接受中层级计算机已经过拼接处理的分区域图像，再拼接重建成全区监控图像与处理监控报警信息，实现全局监控。当然，这样的计算机布置方式并不唯一，可以根据工作层次进行多层计算机图像处理的任务分配。

本发明能够获得大范围和长路段的场景重建图像，利用智能监控技术来检测全区段内突发异常事件，如线路或跑道异常，移动物体侵入等。

在能见度良好条件下，可以大幅提高可视距离，并全局监控场景事件；在能见度受天气影响时，仍能获得具有足够能见度和可视距离的视频监控全局图像，应用除雾、除雨的图像处理技术，更能提高图像的清晰度。其可用于重要视频监控场所，特别适用于铁路列车运行和机场的飞机起降解决能见度不足问题，并为列车或飞机的安全运行提供重要的辅助信息。

附图说明