[发明专利]一种基于视频特征匹配的全景监控与PTZ摄像机联动方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种监控方法，特别是涉及一种视频监控的PTZ摄像机调度方法。

背景技术

全景监控是指将一定范围内的视频资源进行整合，以单一视角提供给用户观测的技术，具有全景、全局的优点,对于指挥调度、掌控全局具有重要的意义。

目前的全景监控实现主要包括两种，一种是基于多摄像头的视频拼接，另一种是通过广角或者鱼眼摄像机实现大范围监控。

多摄像机的视频拼接是指应用若干个摄像机分别在固定视角拍摄后，将所得到的视频图像拼接，形成的视频全景图像。多摄像机的拼接目前以硬拼为主，要求摄像机必须摆放在近似同光心的位置上，通过摄像机的排放实现图像边缘对齐。在此基础上，根据图像特征进行Stitching方式，能够解决一定范围图像重叠情况下的拼接问题，但这种方式同样存在一定的局限性，一是对多摄像机的排放精度要求很高，二是对非同光心的视频无法找到足够的特征进行匹配。

广角或者鱼眼摄像机能够通过单一摄像机实现较广范围的监控，但也存在视频变形的缺点，通过畸变校正可以在一定程度上解决该问题，同时会导致的是图像边缘分辨率分布不均、模糊不清的问题。

如何在实现全景监控的前提下更准确的把握细节，对于视频监控系统有非常重要的意义，通过固定点摄像机联动、调度PTZ摄像机是对于场景进行细致观测的有效手段，目前完成该功能做法主要有两种：第一是通过将PTZ摄像机嵌入固定摄像机里面，形成1+1的模式，这种做法往往是中间嵌入的，固定摄像机会在中心监控区域形成盲区；第二种是分离式以标定形式实现的，通过在全景视频中以离散网格方式实现PTZ或者预置位对应，这种方式需要较大的用户配置工作量，而且准确性并不高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于视频特征匹配的全景监控与PTZ摄像机联动方法，解决目前多摄像机的视频拼接所遇到的局限性问题，实现了基于全景监控的快速PTZ摄像机联动调度部署。

针对上述要解决的问题，本发明提供的一种基于视频特征匹配的全景监控与PTZ摄像机

联动方法，包括以下步骤：

步骤S1、固定摄像机视频图像的拼接，采用部分约束特征的方法，将若干个固定摄像机在不同视角拍摄到的视频图像进行拼接，得到一幅全景监控的固定摄像机视频拼接图像；

步骤S2、PTZ摄像机背景图像的形成，PTZ摄像机按步长进行扫描，得到若干个扫描背景子图像，根据得到若干个扫描背景子图像重建PTZ摄像机背景图像，并实现PTZ摄像机背景图像和PTZ摄像机背景图像PTZ信息的对应；

步骤S3、固定摄像机视频拼接图像与PTZ摄机背景图像进行特征匹配，提取步骤S1和步骤S2分别得到的固定摄像机视频拼接图像和PTZ摄像机背景图像的特征点，进行特征匹配，并得到固定摄像机视频拼接图像与PTZ摄像机背景图像之间的映射关系；

步骤S4、获取固定摄像机视频拼接图像上的点进行PTZ摄像机调度，通过获取固定摄像机视频拼接图像上的点，将PTZ摄像机调度至该点，捕捉该点的信息。

步骤S1、即固定摄像机视频图像的拼接，包括以下步骤：

步骤S11、自动匹配，获取图像特征点后，通过以RANSAC方式将若干个相邻固定摄像机所拍摄的视频图像进行自动匹配，如果无法完成匹配或者匹配结果有问题，则转至步骤S12、手动选择匹配线，否则结束；

步骤S12、手动选择匹配线，手动选择相邻固定摄像机视频拼接图像中的对应匹配线(a)和(a′)，(b)和(b′)；

步骤S13、局部特征点查找，通过诸如SIFT、SURF、ORB等的特征点检测方法在匹配线及附近进行特征点查找，并通过诸如RANSAC的方法，将所查找到的对应特征点进行特征点匹配；

步骤S14、RANSAC匹配，根据步骤S13得到的匹配特征点进行计算，得到图像的映射关系，即图像间的变换矩阵，根据得到的变换矩阵进行处理，得到拼接结果，如果无法完成匹配或者匹配结果有问题，则转至步骤S15、匹配线调整编辑拼接，否则算法结束；

步骤S15、匹配线调整编辑拼接，无法完成有效自动匹配时，则对匹配线进行调整编辑，以对应匹配线为基准，匹配线对齐，对图像进行上下、左右按权重比例拉伸变换，而得到拼接结果。

基于步骤S2中PTZ摄像机背景图像与PTZ摄像机背景图像PTZ信息的对应关系，形成固定摄像机视频拼接图像和PTZ摄像机PTZ之间的映射关系。