[发明专利]一种超高分辨率全景高速球一体机系统

权利要求书

1.一种超高分辨率全景高速球一体机系统，其特征在于：包括机座元件、全景拼接视频摄像机、高速球、控制器、壳体和支架；所述全景拼接视频摄像机包括多个均匀分布的摄像机，用于获取360度全景视频图像；所述机座元件为圆形，用于固定所述多个摄像机；所述高速球位于机座元件中心的下方，与所述全景拼接视频摄像机具有相同的安装轴；所述壳体安装在全景拼接视频摄像机与高速球的外部，所述支架设置在机座元件上方，用于与外部固定；相邻摄像机形成的图像之间重叠部分的宽度满足图像拼接的要求，并且所述摄像机的数量满足使所有摄像机有效图幅的水平边长对应的视角叠加后不小于360度；所述控制器用于接收所述多个摄像机的图像并完成拼接，并且通过空间配准实现全景拼接视频摄像机与高速球的配准联动。

2.根据权利要求1所述的超高分辨率全景高速球一体机系统，其特征在于：每个所述摄像机分别旋转90度后再固定安装，即每个摄像机有效图幅的水平边长小于其有效图幅的竖直边长；每个所述摄像机均采用CMOS或者CCD元件。

3.根据权利要求2所述的超高分辨率全景高速球一体机系统，其特征在于：每个所述摄像机均为1080P摄像机，共有14个，每个摄像机的视角为30度，每组相邻摄像机的重叠视角为5度；每个摄像机与水平轴的角度为30度。

4.一种用于权利要求1或2所述超高分辨率全景高速球一体机系统的视频实时拼接方法，其特征在于包括以下步骤：

S101.对各摄像机进行配准，计算各相邻摄像机之间的查找表；

S102.计算相邻摄像机图像的重叠区域以及各重叠区域的缝合线；

S103.采用金字塔融合方法对图像进行融合。

5.根据权利要求4所述的视频实时拼接方法，其特征在于所述步骤S101的具体方法为：

（1）通过SIFT特征点检测与匹配，得到初始匹配特征点集合；

（2）利用RANSAC算法滤除误匹配点，获得最终匹配特征点集合；

（3）根据所述最终匹配特征点集合求解变换关系，获得查找表，并根据全景拼接图像的尺寸对查找表进行裁剪。

6.根据权利要求4所述的视频实时拼接方法，其特征在于所述步骤S102的具体方法为：

（1）确定相邻摄像机图像的重叠区域；

（2）计算各重叠区域的图像差异；

（3）采用动态规划算法计算查找各重叠区域的缝合线。

7.一种用于权利要求1或2所述超高分辨率全景高速球一体机系统的空间配准方法，其特征在于包括以下步骤：

S201.建立全景拼接图像坐标系：全景拼接图像左上方顶点为坐标原点O，水平向右为X轴正向，竖直向下为Y轴正向；

S202.将全景拼接图像平均分成若干个矩形区域：全景拼接图像的大小记为U_pano×V_pano，将全景拼接图像平均分成M×N个矩形区域，M是列数，N是行数，则每个矩形区域的大小为(U_pano/M)×(V_pano/N)；

S203.采样并计算采样点的映射关系：选取每个矩形区域四个顶点位置像素点作为采样点，则得到(M+1)×(N+1)个采样点；对于每一个采样点P_i(x_i,y_i)，其中下标i表示采样点的序号，x_i,y_i分别表示该采样点的坐标，控制高速球转动到该采样点对应的实际目标点位置，使该实际目标点位置调整到高速球图像的中心位置，记录此时高速球的旋转角度表示偏航角，θ_i表示俯仰角；这样就得到了每个采样点对应的高速球旋转角度；

S204.采用双线性插值方法计算非采样点映射关系：对于任意一个非采样点P(x,y)，先判断该非采样点所在矩形区域；再通过其所在矩形区域的四个采样点来计算该非采样点对应高速球摄像机的旋转角度

设对应的四个采样点分别为求解的具体公式为：

则：

θ′=x2-xx2-x1θ1+x-x1x2-x1θ2;]]>

θ′′=x2-xx2-x1θ3+x-x1x2-x1θ4;]]>

则：θ=y2-yy2-y1θ′+y-y1y2-y1θ′′;]]>

其中θ'和θ''为计算过程中的中间变量。