[发明专利]固定区域夜雾天况全天候彩色视频成像系统及其构建方法

权利要求书

1.固定区域夜雾天况全天候彩色视频成像系统，其特征在于：包括可见光视频采集系统、可见光图像采集模块、背景图更新模块、可见光背景图库、红外光视频采集系统、红外光图像采集模块、图像预处理模块、红外光背景图库、红外光目标检测模块、图像配准模块、视频融合模块、视频信号发送模块、RTSP传输模块和显示模块；所述的可见光视频采集系统依次经可见光图像采集模块、背景更新模块、和可见光背景图库连接到图像配准模块；所述的红外光视频采集系统依次经红外光图像采集模块、图像预处理模块和红外光背景图库连接到图像配准模块；所述的图像配准模块与视频融合模块连接；所述的视频融合模块分别与可见光背景图库、红外光目标检测模块、视频信号发送模块和RTSP传输模块连接，所述的视频信号发送模块和RTSP传输模块分别与显示模块连接；

所述的背景更新模块、可见光背景图库、图像预处理模块、红外光背景图库、红外光目标检测模块、图像配准模块和视频融合模块组成数据处理中心；

所述的红外图像采集模块和红外光图像采集模块采集可见光视频数据和红外光视频数据，并输入到数据处理中心；

所述的图像预处理模块通过预处理过程消除图像中的孤立噪声点；

所述的红外光目标检测模块，通过构造背景模型，选取合适背景图，进行相关的算法分析，检测出红外光运动目标；

所述的图像配准模块，通过改进的SIFT图像配准技术进行图像配准，为图像融合做准备；

所述的视频融合模块，将红外光目标序列根据配准系数正确的融合在可见光背景图像中，实时的输出彩色视频；

所述的背景图更新模块，利用可见光视频成像系统构建可见光背景图库，并通过对背景图库的调用进行彩色背景的自动更新；

所述的视频信号发送模块，利用数据处理中心对图像数据的处理，最终得到的所需视频通过视频发送模块进行传输；

所述的RTSP传输模块，有效地通过IP网络进行多媒体数据的传送，实现多路视频监控数据的实时传输；

所述的显示模块，通过系统监控界面实时输出显示经数据处理中心处理后的彩色视频。

2.固定区域夜雾天况全天候彩色视频成像系统的构建方法，其特征在于：包括以下步骤：

A、图像采集

基于PC机的图像数据处理中心，通过利用PCI接口，接入一块或者多块视频采集卡，经过红外光图像采集模块和可见光图像采集模块实时捕获前端红外光传感器和可见光传感器阵列输出的视频帧序列，经过简单的模数转换，传输至PC机；

B、图像预处理

在对红外光视频序列运动物体检测前，先通过图像预处理模块对其平滑预处理，去除图像中的孤立噪声，进而通过梯度锐化的方式增强目标轮廓，便于红外光运动目标的提取和红外光图像与可见光图像的配准；

C、红外光运动目标提取

采用混合高斯模型和对称差分法相结合的方法为背景差法建立背景模型，进行背景图像的构造；并通过红外光目标检测模块来提取处红外光视频帧序列中的运动目标，具体步骤如下：

C1、选取视频序列中的连续三帧，两两做差，进而获取相应的两幅差值图像；

C2、根据自适应阈值分割算法设定不同的阈值，对两幅差值图像进行二值化处理，获得二值图像；

C3、对二值图像上的每一个像素点进行图像“与”运算，提取出两幅二值图像中一致的像素点部分，精确获取到运动物体的轮廓信息；

C4、根据运动物体轮廓信息，确定运动变化区域；

C5、根据运动变化区域大小依次对其进行混合高斯模型匹配，判断该区域内的像素点是否为背景像素点；

C6、读入图像当前帧与上述背景模型构造的背景图像进行差分，再通过滤波处理滤除差分图像的噪声点，最终准确地获得红外光运动目标；

D、红外光图像与可见光图像的配准

通过图像配准模块进行红外光图像与可见光图像的配准，具体步骤如下：

D1、增强图像特征：对红外光图像进行灰度线性变换和反相处理，增强图像特征；

D2、特征提取：从待配准的图像中提取特征信息，这里的特征信息特指图像特征点；

D3、特征匹配：通过提取到的特征点进行相似性判断，计算出特征点之间的变换关系，得到的变换模型参数；

D4、坐标变换：根据步骤D3得到的变换模型参数，将待配准的红外光图像映射到可见光图像的空间坐标系下；

E、红外光图像与可见光图像的融合

通过步骤C提取出来的运动目标与可见光的背景图片通过视频融合模块进行逐帧融合，将红外光运动目标按比例地显示在可见光背景中；

F、通过不同时段捕获的可见光背景图和红外光背景图，建立可见光背景图库和红外光背景图库，并根据检测的实际天况通过背景图更新模块进行可见光背景的适应性更新；

G、通过图像预处理、图像配准及视频融合对视频图像数据的处理，最终得到所需的彩色视频图像，再通过视频信号发送模块进行视频信号发送；

H、在同一个局域网内，通过实时流传输协议利用RTSP传输模块实现多个PC机的实时视频流传输；

I、经数据处理中心处理后得到的彩色视频，通过显示模块进行监控界面实时输出显示，实现全天候彩色化视频的实时监控要求。