[发明专利]分布式全景监控系统及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及全景影像素材的制作，尤其涉及多摄像机图像的同步获取以及图像内容的拼接等。

背景技术

近年来，全景视频监控系统逐步兴起，主要的做法分为三种：

（1）使用单摄像机，通过特殊的镜头设计得到全景影像。受镜头性能的影响，这类方法的缺陷是全景视频图的分辨率不高且图像存在一定的畸变。即使通过图像处理算法对畸变进行矫正，图像失真仍在一定程度上不可避免。

（2）通过电动机在垂直和水平两个自由度上的转动，由一组图像近视产生一个全景图像。这类方法的缺陷在于得到的图像是不连续的，可能存在一定的盲区。此外相机运动会造成机械磨损，且获得的图像有一定程度的抖动。

（3）在全景摄像机上安置多个摄像头，这些摄像头安装在固定位置，且画面彼此交错。较前两种方法，该方法的清晰度高、失真小，且无机械运动部分。目前与之相关的专利文献被公开的包括：中国发明专利说明书CN1706195A（公开于2005年12月7日）揭示一种具有对个摄像机的全景可视系统；中国发明专利说明书CN102137229A（公开于2011年07月27日）公开了一种嵌入式高清全景摄像机的设计方法；中国发明专利说明书CN102355545A（公开于2012年02月15日）公开了一种360度实时全景摄像机的设计方法；中国发明专利说明书CN101102514A（公开于2008年1月9日）公开了实时全景无缝无失真视频摄像机；中国发明专利说明书CN101568018A（公开于2009年10月28日）公开了一种无旋转全景摄像装置及其构成的监控系统；中国发明专利说明书CN101630117A（公开于2010年1月20日）公开了涉及多摄像机同步获取360度高清全景系统；中国发明专利说明书CN101753849A（公开于2008年12月01日）公开了复眼全景摄像机；中国发明专利说明书CN101866482A（公开于2010年10月20日）提出一种基于摄像设备自动标定技术的全景图拼接方法。

然而，上述的这些专利方法中，摄像头以轴为中心，被近似均匀的安置在全景摄像机的机壳上。这类系统无法应对复杂场景，当存在遮挡时，全景重建存在阻塞区域。受限于摄像头的景深，由上述方法重构的全景图像的清晰度不尽理想。

鉴于以上的几种问题，一种新的效果好、性价比高的全景视频监控系统的发明是势在必行的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：现有的多种视频监控系统存在的图像失真、存在一定的盲区且获得的图像有一定程度的抖动以及全景图像的清晰度不尽理想等问题。

本发明的目的是提供一种由多摄像机组成的全景可视系统。本发明采用分布式摄像机布局可以很好的解决遮挡问题，且能提高全景摄像机的可视范围及清晰度。

为了达到上述目的，本发明提供了一种分布式全景监控系统，其包括：

视频信号获取模块，分布式布局的获取多路视频信号；

视频信号转换模块，对单路视频信号进行显示和存储，并提取单路视频信号的特征，将特征信息与视频信号交织和同步；

图像拼接模块，对多路视频信号进行同步及其图像拼接。

所述视频信号转换模块，其包括：

信号转换器单元：顺序对视频进行打包，每个数据包由视频帧和与其对应的特征拼接而成；

解码器单元：实现对摄像头视频编码信号的解码，恢复出像素域图像；

特征提取单元：对解码视频信号逐帧提取特征；

数据交织单元：实现对视频帧信号与特征信号的数据重新组织。

所述图像拼接模块，其包括：

数据同步单元，实现视频数据帧同步；

特征点匹配单元，实现相邻视频中的特征点进行匹配，全局仿射矩阵计算；

奇异点排除单元，对奇异特征点去除；

仿射优化和细化单元，实现仿射变换校正，仿射矩阵细化；

图像拼接单元，进行拼接全景图像；

所述数据同步单元包含多个乒乓缓存器，每路输入的视频信号使用一路缓存器，数据流传输至乒乓缓存器，当一个完整的数据帧被导入乒或者乓缓存器后，后继图像帧数据存入另一个缓存器。

所述特征点匹配单元采用特征向量遍历或者二叉树分裂匹配算法将所有的特征点配对，找到毗邻视频帧中特征点的对应关系。

所述仿射优化和细化单元首先对特征点仿射变换求精，再估计非特征点的仿射变换。

所述图像拼接单元根据计算出的仿射场，对相邻视图的图像进行扭转，且在做图像拼接时，对不同视频获取造成的差异进行校正。