[发明专利]一种超高分辨率全景高速球一体机系统

说明书

技术领域

本发明涉及图像信息处理技术，特指一种超高分辨率的全景高速球一体机的装置与配准方法。

背景技术

目前，在军事侦查领域，大量的摄像机被安装在无人机等侦查装备上。随着军事侦查对视频图像的分辨率以及视频图像中的目标信息要求越来越高，传统摄像机的不足日益显现。由于拍摄视角范围有限，传统摄像机只能侦查前方某一固定角度空间内的场景，这很大程度上限制侦查范围，降低了侦查效率。

近年来，随着视频监控技术的发展，利用鱼眼镜头获取180°全景图像的技术越来越成熟。全景摄像机是采用鱼眼镜头装置，生成包含空间180°场景信息的全景视频图像，使得军事侦查可以实现全景全方位。虽然全景图像可以给用户提供大范围的侦查监控，但是较低的分辨率成为侦查过程中的短板。

高速球是现今市场中的高端一体化摄像设备。这种摄像机能够快速精准的聚焦定位、缩小放大和快速平稳的环视浏览，使得用户可以快速侦查目标的细节如可疑目标的特征等。但高速球的观察范围有限，不能同时兼顾多个不同的场景。因此，仅仅利用单一的高速球摄像机无法满足侦查需求。

发明内容：

为了克服以上缺陷，本发明提出了超高分辨率全景摄像机与高速球相配合的超高分辨率全景凝视摄像机装置。超高分辨率全景摄像机采用视频实时拼接技术，将多路视频拼接成大视角、高分辨率的视频，克服了鱼眼镜头摄像机分辨率低的缺点。高速球可以对侦查目标快速精准的聚焦定位、缩小放大和快速平稳环视浏览。本发明它创新性的将全景实时拼接超高分辨率摄像机和高速球摄像机一体化相结合，充分发挥两者在侦查领域的优势，达到最佳的侦查效果。本发明提出的装置可以安装到无人机等高空侦查设备上，实时获取地面的大范围、高分辨的视频图像，实现对地面的监控侦查。

本发明采用的技术方案是：

一种超高分辨率全景高速球一体机系统，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。

进一步地，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。

进一步地，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。

本发明还提供了一种用于上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，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。

进一步地，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。

进一步地，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。

本发明还提供了一种用于上述超高分辨率全景高速球一体机系统的空间配准方法，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)；