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视频拼接方案介绍

视频拼接方案介绍
视频拼接方案介绍

1视频拼接概述

视频拼接功能是指将多个监控前端摄像机传过来的视频进行拉伸、切割、合成,去除重合部分,校正变形部分,最后拼接成一幅高分辨率视频图像的功能。主要由前端采集子系统、后端管理子系统等组成。

2适用场景

视频拼接系统目前主要应用于以下区域:

1、大型广场、水库、风景区、火车站台、码头、港口等具有开阔视野和需

要大范围呈现监控画面的场所。

2、加油站、收费站、超市收银等连续的场所。

3系统介绍

3.1拼接形式

3.1.1横向拼接

适用于广阔视野的场所,如风景区、火车站、广场等。

太湖风景区

火车站拼接

3.1.2纵向拼接

适用于加油站、收费站等场所。

加油站纵向拼接

3.2前端选择

3.2.1前端类型

◆接入平台2.0

支持科达IPC、国标IPC、通过G网关接入的IPC;

科达IPC支持拼接的专用版本,即可以根据客户端配置的拼接画面要求,前端重新裁剪编码,相比外厂商IPC拼接后的画面更清晰。支持通过解码器进行上墙显示。(外厂商不支持)

◆接入NVR

支持科达IPC、外厂商ONVIF协议IPC;

3.2.2推荐配置

一)优选支持电动变焦摄像机

●变焦镜头摄像机灵活性较强,通过现场调节可有效避免安装精度带来的

误差

●视频拼接需要各摄像机的焦距基本一致,因此采用支持电动变焦的摄像

机可有效免除现场反复手动调焦的困扰

二)选择定焦摄像机

最有效的方式是采用定焦摄像机,因为每个摄像机焦距完全一致,安装过程中只需调节摄像机位置即可;但是灵活性较差,尤其是在初步涉及拼接时,对现场环境了解不足,很难完全确定摄像机焦距。

表格 1 推荐相机列表

产品形态型号备注

枪机

IPC185-AN 4K

IPC123 1080P

红外枪IPC2251 1080P IPC2250 1080P

3.3后端选择

平台2.0或者NVR2881

3.4解码上墙

◆4K摄像机+平台2.0

每个4K摄像机对应4路1080P码流,配置4台KDM2510-D01E或者KDM201-D01E。

◆1080P摄像机+平台2.0

仅支持科达IPC,每个IPC对应一台解码器。

◆1080P摄像机+NVR

支持编成1个通道上墙显示。

3.5录像回放

◆平台2.0

4K拼接:存储每个4K摄像机的4路1080P视频码流,回放时支持同步放像功能。不支持合成编码功能。

1080P拼接:3台摄像机裁剪后的码流各自单独存储,回放时支持同步放像功能。不支持拼接合成编码。

◆NVR station

1080P拼接:存储每个前端摄像机的原始码流、存储合成编码的码流。回放时支持同步放像功能。

3.6客户端展示

◆平台2.0客户端

定制化UI:CU客户端本地显示,常见UI界面如下图所示。

实际画面展示

NVR station

定制化UI:客户端本地显示,常见UI界面如下图所示。

4拼接方案介绍

4.1基于4K摄像机的拼接方案

4.1.1系统架构

本方案由2台4K摄像机IPC185-AN、平台2.0(或NVR2881)、CU客户端(或

NVR Station)、8个解码器(KDM2510-D01E)、电视墙组成,如下图所示。

4K横向拼接

4.1.2系统功能

●N*N全景拼接:2台4K摄像机通过简单操作即可完成1080P视频(2*2)

*N拼接。

●端到端的4K:看清全景,且兼顾细节。

●超宽视场角:两台4K摄像机覆盖大约150°-175°视场角。

●录像存储,同步放像:存储每个4K摄像机的4路1080P视频码流,回放

时支持同步放像功能。不支持合成编码功能。

●多种展示方式:CU(或NVR Station)客户端本地显示、电视墙大屏显

示。

4.1.3方案特色

●架设更简单:前端架设难度与摄像机数量成正比,两台4K摄像机比2*4

台1080P摄像机的架设难度低很多。

●清晰度更高:4K像素数是1080P的4倍,在相同视野下,可以看的更精

细;相同清晰度情况下,可以看的更广阔。

●系统利旧:将4K转成4路1080P,有效分散了带宽和显示的压力,利用

原有1080P系统即可实现4K超高清监控。

●大屏展示拼接效果:解码上墙时可以8路码流上8个电视机,保证了每

个窗口1080p的效果。

4.1.4适用场景

●湖面、水库、风景区、广场等视场角在150°-175°左右的室外大场景

监控,建议被监控主体距离摄像机50米远以上。

该方案侧重于白天监控,或夜间补光条件较好的应用场景。

4.1.5 设备选型

名称 型号

数量 备注

1 4K 摄像机 IPC185-AN

2 工作在三辅流模式

2 镜头 DV2.2x4.1SR4A-SA2L 2 富士能,4.1-9mm ,1/1.8″

3 监控平台(或NVR )

平台2.0(或NVR2881) 1

4

CU 客户端(或NVR Station ) 1

5 解码器 KDM2510-D01E 8

或KDM201-SH-E + 8块KDM201-D01E 6 电视墙

7

安装支架

4.2 1080P+平台2.0 横向拼接

4.2.1 系统架构

本方案由3台1080P 前端IPC 、平台2.0、CU 客户端、3个KDM2510-D01E 解码器、电视墙组成,如下图所示。

IPC + 平台2.0拼接

图中,3台1080P 摄像机将视频码流发送给平台2.0,用户在CU 客户端调用视频拼接上墙预案,设置前端IPC 对图像进行裁剪,拼接完成后,平台2.0将前

端IPC裁剪后的码流转发给解码器上墙显示。

随着前端数量的增加,架设难度更高,推荐使用3台1080P摄像机,最多不超过4台。

4.2.2系统功能

●超宽视场角:3台1080P摄像机覆盖视场角可达160°以上。

●录像存储,同步放像:3台摄像机裁剪后的码流各自单独存储,回放时

支持同步放像功能。不支持拼接合成编码。

●多种展示方式,定制化UI:CU客户端本地显示、电视墙大屏显示。常见

UI界面如下图所示。

1+4+1画面实际效果

4.2.3方案特色

●高清全景监控:1080P全高清全景拼接,保证高清监控的同时,看的更

广阔。

●大屏展示拼接效果:解码上墙时,可以3路码流上3个电视机,保证了

每个窗口1080p的效果。

●前端选型丰富:星光级超低照度枪机、红外枪机等,显著提高夜晚监控

效果,实现全天候监控。

4.2.4适用场景

●全天候监控

●湖面、水库、道路、机场跑道、风景区、广场等

4.2.5设备选型

名称型号数量配件备注

1 摄像机

型号3选

1

IPC123-EN 3

富士能,4-15.2mm,

1/1.8″或

富士能,12.5-50mm,

1/1.8″

星光级超低照度,适

用于夜晚有照明的监

控场景

IPC2251 3

内置3-10.5mm电动调焦

镜头

红外枪,支架可选,

适用于光照条件较差

的监控场景IPC2250-AN-IR2 3

内置7-22mm电动调焦镜

红外枪,支架可选,

适用于光照条件较差

的监控场景

2 监控平

台平台2.0 1

3 CU 1

4 解码器KDM2510-D01E 3 或KDM201-SH-E + 3块KDM201-D01E

5 电视墙

6

安装支

*注意:请确认IPC软件版本支持智能拼接。

4.31080P+ NVR 横向拼接

4.3.1系统架构

本方案由3台1080P前端IPC、NVR2881、NVR station组成,如下图所示。

IPC+NVR拼接

图中,3台1080P摄像机将视频码流发送给NVR2881,用户在NVR Station 上对视频图像进行裁剪、拼接,拼接完成后,在本地显示。

随着前端数量的增加,架设难度更高,推荐使用3台1080P摄像机,最多不超过4台。

4.3.2系统功能

●合成编码:NVR对拼接好的视频进行合成编码,分辨率为1080P;3路1080P

合成1路1080P时,有效图片区域分辨率为1920*360。

●超宽视场角:3台1080P摄像机覆盖视场角可达160°以上。

●录像存储,同步放像:存储每个前端摄像机的原始码流、存储合成编码

的码流。回放时支持同步放像功能。

●多种展示方式,定制化UI:客户端本地显示,常见UI界面如下图所示。

4.3.3方案特色

●高清全景监控:1080P全高清全景拼接,保证高清监控的同时,看的更

广阔。

●全景画面存储:合成编码功能使得远程查看全景画面时占用带宽更低,

同时也为全景画面的存储、回放提供了方便。

●前端选型丰富:星光级超低照度枪机、红外枪机等,显著提高夜晚监控

效果。

4.3.4适用场景

●全天候监控

●湖面、水库、道路、机场跑道、风景区、广场等

4.3.5设备选型

名称型号数量配件备注

1 摄像机

型号3选

1

IPC123-EN 3

富士能,4-15.2mm,

1/1.8″或

富士能,12.5-50mm,

1/1.8″

星光级超低照度,适

用于夜晚有照明的监

控场景

IPC2251 3

内置3-10.5mm电动调焦

镜头

红外枪,支架可选,

适用于光照条件较差

的监控场景IPC2250-AN-IR2 3

内置7-22mm电动调焦镜

头,不含支架

红外枪,支架可选,

适用于光照条件较差

的监控场景

2

NVR NVR2881 1

3 NVR Station 1

4

安装支

*注意:请确认IPC软件版本支持智能拼接。

4.41080P+NVR+平台2.0 横向拼接

4.4.1系统架构

本方案由3台1080P前端IPC、NVR2881、NVR station、平台2.0、CU客户端、4个KDM2510-D01E解码器、电视墙组成。

IPC+NVR+平台2.0拼接

图中,IPC通过VSIP注册到平台2.0、通过ONVIF注册到NVR2881;用户在CU客户端调用视频拼接上墙预案进行拼接设置,并将图像裁剪参数发送给前端,由前端对图像进行裁剪。

拼接完成后,前端将裁剪好的视频码流分别发送到平台 2.0和NVR2881。NVR2881对裁剪后的码流进行合成编码,并将合成码流和各路IPC码流存储、转发给平台2.0。最终,平台2.0将各路码流转发至解码器上墙显示。

4.4.2系统功能

●超宽视场角:3台1080P摄像机覆盖视场角可达160°以上。

●合成编码:NVR对拼接好的视频进行合成编码,分辨率不超过1080P。

●录像存储,同步放像:存储每个前端摄像机的原始码流、存储合成编码

的码流。回放时支持同步放像功能。

●多种展示方式,定制化UI:客户端本地显示、电视墙大屏显示。UI界面

同NVR、平台2.0的客户端。

4.4.3方案特色

●高清全景监控:1080P全高清全景拼接,保证高清监控的同时,看的更

广阔。

●大屏展示拼接效果:解码上墙时可以3路码流上3个电视机,保证了每

个窗口1080p的效果。

●全景画面存储:合成编码功能使得远程查看全景画面时占用带宽更低,

同时也为全景画面的存储、回放提供了方便。

●前端选型丰富:星光级超低照度枪机、红外枪机等,显著提高夜晚监控

效果。

4.4.4适用场景

●全天候监控

●湖面、水库、道路、机场跑道、风景区、广场等

4.4.5设备选型

名称型号数量配件备注

1 摄像机型号3

选1

IPC123-EN 3

富士能,4-15.2mm,

1/1.8″或

富士能,12.5-50mm,

1/1.8″

星光级超低照度,适

用于夜晚有照明的监

控场景

IPC2251 3

内置3-10.5mm电动调焦

镜头

红外枪,支架可选,

适用于光照条件较差

的监控场景

IPC2250-AN-IR2 3

内置7-22mm电动调焦镜

红外枪,支架可选,

适用于光照条件较差

的监控场景

2

监控平台平台2.0 1

3 CU客户端 1

4

NVR NVR 2881 1

5 NVR Station 1

6

解码器KDM2510-D01E 4

或KDM201-SH-E + 4

块KDM201-D01E

7 电视墙

8 安装支架

*注意:请确认IPC软件版本支持智能拼接。

4.5纵横兼顾,竖屏拼接

4.5.1系统架构

本方案由6台1080P前端IPC、NVR2881、NVR station组成,如下图所示。

竖屏拼接

图中,每个枪机都工作在竖屏模式,并将视频码流发送给NVR2881,用户在NVR Station上对视频图像进行裁剪、拼接,拼接完成后,在本地显示。

4.5.2系统功能

●超大视场角:将三组竖屏&竖屏的拼接图像并排展示,横向、纵向视角

均能兼顾。

●合成编码:NVR对拼接好的视频进行合成编码,分辨率不超过1080P。

●录像存储,同步放像:存储每个前端摄像机的原始码流、存储合成编码

的码流。回放时支持同步放像功能。

●多种展示方式,定制化UI:客户端本地显示,定制化UI界面如下图所

示。

监控实景

4.5.3方案特色

●纵横兼顾:拼接画面横向、纵向视野均得到拓展。

●全景画面存储:合成编码功能使得远程查看全景画面时占用带宽更低,

同时也为全景画面的存储、回放提供了方便。

●高清全景监控:1080P全高清全景拼接,保证高清监控的同时,看的更

广阔。

4.5.4适用场景

●全天候监控

●加油站、高速公路收费站等

4.5.5设备选型

名称型号数量备注

1080P摄像机IPC2251 6 内置3-10.5mm电动调焦镜头。

2

NVR NVR2881 1

3 NVR Station 1

4 安装支架

4.6枪球联动系统拼接

4.6.1系统架构

本方案由2套“一枪一球智能跟踪系统(IPC121-BI5N + 3-8mm手动变焦镜

头+ IPC421-A020-N1)”、NVR2881、NVR station组成,如下图所示。

枪球联动系统拼接

图中,前端的两台枪机、两台球机分别将视频码流发给NVR,用户在NVR Station上对2台枪机的视频图像进行裁剪、拼接,拼接完成后,在NVR Station 本地显示。

4.6.2系统功能

●超宽视场角:2台枪机拼接后,理论覆盖视场角可达到160°。

●智能跟踪:球机对运动目标进行放大、跟踪。

●合成编码:NVR对枪机拼接好的视频进行合成编码,分辨率不超过1080P。

●录像存储,同步放像:存储每个前端摄像机的原始码流、存储合成编码

的码流。回放时支持同步放像功能。

●定制画面风格:如下图所示。

4.6.3方案特色

●全景与细节兼顾:枪机高清全景拼接,看的更自然、更广阔;球机智能

跟踪,看的更清晰。

●全景画面存储:合成编码功能使得远程查看全景画面时占用带宽更低,

同时也为全景画面的存储、回放提供了方便。

4.6.4适用场景

●全天候监控

●机场跑道、周界防范、广场等

4.6.5设备选型

名称型号数量备注

1 智能枪机IPC121-BI5N

2 镜头:M13VM308,腾龙,1/3,3-8mm 手动变焦

2 跟踪球机IPC421-A020-N1 2

3

NVR NVR2881 1

4 NVR Station 1

5 枪机安装支架CM-W10 2

6 球机安装支架DM-W43 2

5前端选择及架设

5.1前端架设原则

一)安装示意图

视频拼接时,所有参与拼接的摄像机呈圆周排列,高度保持一致,按拍摄四周场景的方式摆放。实际操作时,根据需要监控的视角,确定摄像机数量,拍摄场景不必覆盖整个圆周。

二)安装调试基本原则

1)参与拼接的N个摄像机光轴相交于同一点

光轴相交同一点

2) 参与拼接的N 个摄像机处于同一平面(水平或垂直)

水平拼接

垂直拼接

3) 各摄像机焦距保持一致

为了实现较好拼接,各摄像机在拼接处拍摄的相同目标大小需基本一致,因此各摄像机焦距需要调节为基本一致。 4) 避免使用变焦镜头的广角端

变焦镜头在广角端在图像边缘或多或少存在一些畸变,因此2个摄像机在拼接处会存在相反方向的变形,给拼接带来困难。

5) 单个摄像机视角最大不宜超过60度

60°

6) 摄像机数量确定

一般情况下,推荐每个摄像机视角按45度计算,180度拼接可使用3-4个摄像机。

全景拼接算法简介

全景拼接算法简介 罗海风 2014.12.11 目录 1.概述 (1) 2.主要步骤 (2) 2.1. 图像获取 (2) 2.2鱼眼图像矫正 (2) 2.3图片匹配 (2) 2.4 图片拼接 (2) 2.5 图像融合 (2) 2.6全景图像投射 (2) 3.算法技术点介绍 (3) 3.1图像获取 (3) 3.2鱼眼图像矫正 (4) 3.3图片匹配 (4) 3.3.1与特征无关的匹配方式 (4) 3.3.2根据特征进行匹配的方式 (5) 3.4图片拼接 (5) 3.5图像融合 (6) 3.5.1 平均叠加法 (6) 3.5.2 线性法 (7) 3.5.3 加权函数法 (7) 3.5.4 多段融合法(多分辨率样条) (7) 3.6全景图像投射 (7) 3.6.1 柱面全景图 (7) 3.6.2 球面全景图 (7) 3.6.3 多面体全景图 (8) 4.开源图像算法库OPENCV拼接模块 (8) 4.1 STITCHING_DETAIL程序运行流程 (8) 4.2 STITCHING_DETAIL程序接口介绍 (9) 4.3测试效果 (10) 5.小结 (10) 参考资料 (10) 1.概述 全景视图是指在一个固定的观察点,能够提供水平方向上方位角360度,垂直方向上180度的自由浏览(简化的全景只能提供水平方向360度的浏览)。 目前市场中的全景摄像机主要分为两种:鱼眼全景摄像机和多镜头全景摄像机。鱼眼全景摄像机是由单传感器配套特殊的超广角鱼眼镜头,并依赖图像校正技术还原图像的鱼眼全景摄像机。鱼眼全景摄像机

最终生成的全景图像即使经过校正也依然存在一定程度的失真和不自然。多镜头全景摄像机可以避免鱼眼镜头图像失真的缺点,但是或多或少也会存在融合边缘效果不真实、角度有偏差或分割融合后有"附加"感的缺撼。 本文档中根据目前所查找到的资料,对多镜头全景视图拼接算法原理进行简要的介绍。 2.主要步骤 2.1. 图像获取 通过相机取得图像。通常需要根据失真较大的鱼眼镜头和失真较小的窄视角镜头决定算法处理方式。单镜头和多镜头相机在算法处理上也会有一定差别。 2.2鱼眼图像矫正 若相机镜头为鱼眼镜头,则图像需要进行特定的畸变展开处理。 2.3图片匹配 根据素材图片中相互重叠的部分估算图片间匹配关系。主要匹配方式分两种: A.与特征无关的匹配方式。最常见的即为相关性匹配。 B.根据特征进行匹配的方式。最常见的即为根据SIFT,SURF等素材图片中局部特征点,匹配相邻图片中的特征点,估算图像间投影变换矩阵。 2.4 图片拼接 根据步骤2.3所得图片相互关系,将相邻图片拼接至一起。 2.5 图像融合 对拼接得到的全景图进行融合处理。 2.6 全景图像投射 将合成后的全景图投射至球面、柱面或立方体上并建立合适的视点,实现全方位的视图浏览。

360°全景拼接技术简介

本文为技术简介,详细算法可以参考后面的参考资料。 1.概述 全景图像(Panorama)通常是指大于双眼正常有效视角(大约水平90度,垂直70度)或双眼余光视角(大约水平180度,垂直90度),在一个固定的观察点,能够提供水平方向上方位角360度,垂直方向上180度的自由浏览(简化的全景只能提供水平方向360度的浏览),乃至360度完整场景范围拍摄的照片。 生成全景图的方法,通常有三种:一是利用专用照相设备,例如全景相机,带鱼眼透镜的广角相机等。其优点是容易得到全景图像且不需要复杂的建模过程,但是由于这些专用设备价格昂贵,不宜普遍适用。二是计算机绘制方法,该方法利用计算机图形学技术建立场景模型,然后绘制虚拟环境的全景图。其优点是绘制全景图的过程不需要实时控制,而且可以绘制出复杂的场景和真实感较强的光照模型,但缺点是建模过程相当繁琐和费时。三是利用普通数码相机和固定三脚架拍摄一系列的相互重叠的照片,并利用一定的算法将这些照片拼接起来,从而生成全景图。 近年来随着图像处理技术的研究和发展,图像拼接技术已经成为计算机视觉和计算机图形学的研究焦点。目前出现的关于图像拼接的商业软件主要有Ptgui、Ulead Cool 360及ArcSoft Panorama Maker等,这些商业软件多是半自动过程,需要排列好图像顺序,或手动点取特征点。 2.全景图类型: 1)柱面全景图 柱面全景图技术较为简单,发展也较为成熟,成为大多数构建全景图虚拟场景的基础。这种方式是将全景图像投影到一个以相机视点为中心的圆柱体内表面,

视线的旋转运动即转化为柱面上的坐标平移运动。这种全景图可以实现水平方向360度连续旋转,而垂直方向的俯仰角度则由于圆柱体的限制要小于180度。柱面全景图有两个显著优点:一是圆柱面可以展开成一个矩形平面,所以可以把柱面全景图展开成一个矩形图像,而且直接利用其在计算机内的图像格式进行存取;二是数据的采集要比立方体和球体都简单。在大多数实际应用中,360度的环视环境即可较好地表达出空间信息,所以柱面全景图模型是较为理想的一种选择。 2)立方体全景图 立方体全景图由六个平面投影图像组成,即将全景图投影到一个立方体的内表面上。这种方式下图像的采集和相机的标定难度较大,需要使用特殊的拍摄装置,依次在水平、垂直方向每隔90度拍摄一张照片,获得六张可以无缝拼接于一个立方体的六个面上的照片。这种方法可以实现水平方向360度旋转、垂直方向180度俯仰的视线观察。 3)球面全景图 球面全景图是指将源图像拼接成一个球体的形状,以相机视点为球心,将图像投影到球体的内表面。与立方体全景图类似,球面全景图也可以实现水平方向360度旋转、垂直方向180度俯仰的视线观察。球面全景图的拼接过程及存储方式较柱面全景图大为复杂,这是因为生成球面全景图的过程中需要将平面图像投影成球面图像,而球面为不可展曲面。因此这是一个平面图像水平和垂直方向的非线性投影过程,同时也很难找到与球面对应且易于存取的数据结构来存放球面图像。目前国内外在这方面提出的研究算法较其他类型全景图少,而且在可靠性和效率方面也存在一些问题。 3.主要内容

360度全景摄像技术原理介绍

360度全景摄像技术原理介绍 通常只有在必须的情况下,我们才费尽周折地试图在狭小空间安装视频监控设备。就当人们开始将要习惯忍受这样的架设行为时(固有的需求矛盾所制),悄然产生一种新生力量---- 360度全景摄像。 以往我们在狭小空间试图构建监控系统,无外乎会采用几种方案:短焦距镜头摄像机、调整安装位置、或多摄像机联动对射等。但以上几种方式都存在着不同的应用缺陷;选择短焦距镜头摄像机时,水平可视范围小于80度(广角也超不过90度),因而监控范围较小;调整安装位置,往往受到客观环境的制约而影响稳定安装(例如一面是玻璃、一面是门、顶上有电线或无法承重的装饰吊顶等等);选择多摄像机联动对射,不仅增加了设备投入的成本,也使得施工变得更加繁琐。 一360度全景摄像技术简介 顾名思义,360度全景摄像就是一次性收录前后左右的所有图像信息,没有后期合成,更没有多镜头拼接。其原理依据仿生学(鱼眼构造如图1)采用物理光学的球面镜透射加反射原理一次性将水平360度,垂直180度的信息成像(如图2),再采用硬件自带的软件进行转换,以人眼习惯的方式呈现出画面。 图1 鱼眼结构 图2 鱼眼镜头的硬件示意图 鱼眼镜头是一种超广角的特殊镜头,其视觉效果类似于鱼眼观察水面上的景物。鱼的眼睛类似人眼构造,但是相对于扁圆形的人眼水晶体,鱼眼水晶体是圆球形,虽然只能看到比较近的物体,但却拥有更大的视角。 图3中,人眼看水中实物,由于实物反射的光线在水中发生折射,使人误以为物体处于虚像的位置(例如水中筷子弯曲现象)。根据折射原理,光从空气斜射入水等介质中时,折射角小于入射角;光从水等介质斜射入空气中时,折射角大于入射角。也可以概括为,光从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向一般会发生变化。鱼眼镜头就是利用折射原理,本着拥有更大的球面弧度(类似鱼眼的球形水晶体),成像平面离透镜更近(鱼眼的水晶体到视网膜距离很近)的设计思想,进行开发制造的。 一般来说,焦距越短,视角越大,而视角越大,因光学原理产生的变形也就越强烈。为了达到水平360度,垂直180度的超大视角,鱼眼镜头允许桶形畸变合理存在,除了画面中心的景物保持不变,其他本应水平或垂直的景物都发生了相应的变化。为了把畸变后的图象转化为适合于人眼观看的正常图像,需要通过软件对图像进行坐标变换,并进行图像修正等处理。 图4是以日本FXC鱼眼镜头为例,简要介绍360摄像头软件处理的基本流程:

图像拼接算法及实现(一).

图像拼接算法及实现(一) 论文关键词:图像拼接图像配准图像融合全景图 论文摘要:图像拼接(image mosaic)技术是将一组相互间重叠部分的图像序列进行空间匹配对准,经重采样合成后形成一幅包含各图像序列信息的宽视角场景的、完整的、高清晰的新图像的技术。图像拼接在摄影测量学、计算机视觉、遥感图像处理、医学图像分析、计算机图形学等领域有着广泛的应用价值。一般来说,图像拼接的过程由图像获取,图像配准,图像合成三步骤组成,其中图像配准是整个图像拼接的基础。本文研究了两种图像配准算法:基于特征和基于变换域的图像配准算法。在基于特征的配准算法的基础上,提出一种稳健的基于特征点的配准算法。首先改进Harris角点检测算法,有效提高所提取特征点的速度和精度。然后利用相似测度NCC(normalized cross correlation——归一化互相关),通过用双向最大相关系数匹配的方法提取出初始特征点对,用随机采样法RANSAC(Random Sample Consensus)剔除伪特征点对,实现特征点对的精确匹配。最后用正确的特征点匹配对实现图像的配准。本文提出的算法适应性较强,在重复性纹理、旋转角度比较大等较难自动匹配场合下仍可以准确实现图像配准。 Abstract:Image mosaic is a technology that carries on the spatial matching to a series of image which are overlapped with each other, and finally builds a seamless and high quality image which has high resolution and big eyeshot. Image mosaic has widely applications in the fields of photogrammetry, computer vision, remote sensing image processing, medical image analysis, computer graphic and so on. 。In general, the process of image mosaic by the image acquisition, image registration, image synthesis of three steps, one of image registration are the basis of the entire image mosaic. In this paper, two image registration algorithm: Based on the characteristics and transform domain-based image registration algorithm. In feature-based registration algorithm based on a robust feature-based registration algorithm points. First of all, to improve the Harris corner detection algorithm, effectively improve the extraction of feature points of the speed and accuracy. And the use of a similar measure of NCC (normalized cross correlation - Normalized cross-correlation), through the largest correlation coefficient with two-way matching to extract the feature points out the initial right, using random sampling method RANSAC (Random Sample Consensus) excluding pseudo-feature points right, feature points on the implementation of the exact match. Finally with the correct feature point matching for image registration implementation. In this

视频拼接综述

视频拼接全景摄像机综述 作者:上海凯视力成信息科技有限公司 随着摄像机从模拟走向网络,“高清”日渐成为市场关注的热点,它的出现让人们可以看得更清楚,获得更多的细节。但是,客户在从之前“只能看见人脸”到现在“能看清人脸”的同时,又提出了另一方面的要求,那就是“看得更广”,即在同一个场景中能看到更多的东西。对此,原来是通过用几只摄像头覆盖一个区域,或用快球来回巡航扫描去解决。但在某些场合,这些方案还不能完全满足客户的要求,比如客户需要在同一个画面里确定人的移动,或需要用同一个场景中监看到的事物去说明一些问题,这个时候就需要全景摄像机,本文试图对全景摄像机做一综述。作者:上海凯视力成信息科技有限公司 1.全景摄像机的好处 全景摄像机可以带来如下好处: (1)超宽监控视角。一枚鱼眼镜头尽收360度全景,四周的影像一次尽收眼底,完全消灭死角。 (2)降低成本。一台好的全景摄像机可以替代多台传统摄像机的应用,这种360度实时全景监控能力,使得无需为涵盖整个监控区域而安装多台摄像机,因 而节省了摄像机硬件投资。监控摄像机路数大大减少,可以节省配套设备, 如镜头、防护罩、布线、电源、录像、显示等相应配件和设备的成本,还可 降低施工布线难度,节省安装时间、人工费用以及后续维护费用。 (3)虚拟PTZ技术。采用虚拟PTZ技术,可以放大或移动监控视野内的图像区域,当转变方向观察另一个图像区域时,不会发出任何噪音,隐秘且不易察觉。 由于没有机械移动部件,不需要时刻的进行机械化运转,全景摄像机不会发 生任何磨损,产品结实耐用,使用寿命大大延长。全景环视的图像失真矫正 可对多个图像区进行,这样,与机械PTZ摄像机不同,全景摄像机能同时观 察和摄录多个不同的区域。作者:上海凯视力成信息科技有限公司

高清图像全景拼接

高清图像全景拼接 Company Document number:WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998

全景拼接白皮书

目录

1 方案概述 1.1 市场需求 全景拼接系统,是以画面拼接技术为基础,将周围相邻的若干个摄像机画面拼接成一幅画面。传统视频监控系统,用户如果要实时监控一片连续的大范围区域,最常见的做法是,安装多个摄像机,每个负责一小片区域,该方案的主要缺陷是,用户没有画面整体感,很难连续追踪整个区域内的某个目标。全景拼接系统,能很好的解决上述问题。 传统意义上的全景拼接系统,虽然解决了“看的广”、“看的画面连续”的问题,但并没有解决“看的清”的问题。因此宇视的全景拼接系统中,增加了球机联动功能,以解决“看的清”的问题,一台10倍以上光学放大的球机可以看清100米甚至更远的目标。球机联动功能,是以枪球映射技术为基础,将全景画面坐标系和球机画面坐标系关联映射起来,用户只要在全景画面中拉框,球机就自动转动和变倍到指定位置,对用户来说这是一个设备,而不是孤立的两个设备。 全景拼接系统,主要应用于大范围监控,如广场、公园、景区、机场停机坪、机场大厅、物流仓库、大型生产车间、交通枢纽等。 1.2 方案特点 ●画面拼接:支持3个高清相机(最高1080P)的拼接。 ●画面拼接:拼接后最高分辨率可以达到5760×1080。 ●球机联动:支持1个球机(最高1080P)的联动。 ●球机联动:支持在全景画面中拉框放大,自动联动球机转动和变倍到指定位置。 2 组网模型 2.1 全景拼接 2.1.1 逻辑框图(或拓扑图) 2.1.2 原理描述 拼接原理: 拼接前提:用于拼接的摄像机,在图像内容上,两两相交。

二维图像拼接技术

专业设计报告 设计题目:基于机器人视觉的图像处理方法研究 ——二维图像处理 姓名:学号: 学院:专业: 指导教师: 同组人姓名:

摘要: 在实际应用中,经常会用到超过人眼视野范围甚至是全方位的高分辨率图像,普通数码相机的视野范围往往难以满足要求。为了得到大视野范围的图像,人们使用广角镜头和扫描式相机进行拍摄。但这些设备往往价格昂贵、使用复杂,此外,广角镜头的图像边缘会难以避免的产生扭曲变形,不利于一些场合的应用。为了在不降低图像分辨率的条件下获取大视野范围的图像,人们提出了图像拼接技术,将普通图像或视频图像进行无缝拼接,得到超宽视角甚至360度的全景图,这样就可以用普通数码相机实现场面宏大的景物拍摄。利用计算机进行匹配,将多幅具有重叠关系的图像拼合成为一幅具有更大视野范围的图像,这就是图像拼接的目的。 图像拼接解决的问题一般式,通过对齐一系列空间重叠的图像,构成一个无缝的、高清晰的图像,它具有比单个图像更高的分辨率和更大的视野。最初主要是对大量航拍或卫星的图像的整合,也可运用于军事领域网的夜视成像技术,。利用图像拼接技术,拼接机器人双目采集的图像,可以增大机器人的视野,给机器人的视觉导航提供方便。在虚拟现实领域中,人们可以利用图像拼接技术来得到宽视角的图像或360 度全景图像,用来虚拟实际场景。在医学图像处理方面,把相邻的各幅图像拼接起来是实现远程数据测量和远程会诊的关键环节圆。在遥感技术领域中,图像拼接技术的应用也日益广泛。 通过本课题的研究,初步了解图像拼接技术的基本应用,并了解sift语言的应用,将两幅具有相同特征点的图拼接在一起,实现二维图像的初步拼接处理。 关键词: 图像获取,图像配准,图像融合,图像合成,SIFT。 一、设计的任务和目的 二维和三维图像测量方法,具有非接触,自扫描,高精度的优点,已得到广泛应用。但在保证高精度的条件下,要实现大范围,多参数测量,单纯提高摄像机性能往往受到限制,而且成本高。图像拼接技术能够实现上述测量目的,达到较高的性能价格比。二维图像拼接是利用已获得的多幅被测物图像,提取图像间的公共特性,并通过公共特征将多图数据统一到同一坐标下,从而挖掘出数据中的深层次信息。 二维图像拼接依据特征信息提取方法的不同,可以分为基于区域和基于特征两种。基于区域的拼接一般通过求相关系数实现,计算量大,运行时间长。基于特征的拼接可以提取有旋转,平移,缩放不变性的不变量,具有快速,准确的特点,在工业测量中还可人为加入特制标记,使测量更有实用性。 图像拼接的关键是精确找出相邻图像中重叠部分的位置,然后确定两张图像的变换关系,然后进行拼接和拼缝融合。但是由于照相机受环境和硬件等条件影响,所要拼接的图像往往存在平移、旋转、大小、色差及其组合的形变与扭曲等差别。本设计采用基于特征的图像拼接技术,首先对图像进行轮廓提取,然后再对提取的轮廓进行匹配,从

虚拟现实全景视频技术详解

虚拟现实全景视频技术详解 虚拟现实全景视频就是可以上下左右360度任意角度拖动观看的动态视频。360度全景视频的每一帧画面都是一个360度的全景,观看视频的时候可以360度任意角度拖动观看视频,让我们有一种真正意义上身临其境的感觉,另外通过佩戴VR眼镜观看会有更强的沉浸感。可以让观众无死角的任意选择自己喜欢的角度,缩小或放大视频的一种互动型很强的新观影形式。想拍虚拟现实全景视频这些问题你想过吗? 1..拍摄设备覆盖范围 拍摄使用的全景拍摄设备都是经过相机参数标定的。而在拍摄过程中,我们还需要解决多相机的采集同步的问题。常见的同步方式有:闪光同步(Flash),即检测所有相机视频帧内的“闪光”,如明亮帧,白色帧,利用这个信号进行同步;运动同步(Motion),即检测所有相机视频帧内的运动信息,通过匹配各帧运动量进行同步;声音同步(audio spectrum),即分析所有相机采集到的声音频谱进行同步;以及手动同步(manual),即根据某一个时刻的所有相机采集的视频帧手动进行微调。 2.相机同步方式 完成同步采集后,需要将多相机采集的视频帧进行拼接,而在拼接之前,考虑到各帧是相机在不同角度下拍摄得到的,所以他们并不在同一投影

平面上,如果对重叠的图像直接进行无缝拼接,会破坏实际景物的视觉一致性。所以需要先对图像进行投影变换,再进行拼接。一般有平面投影、柱面投影、球面投影和鱼眼投影等。 3.投影变换 完成投影变换后,之后的步骤就是拼接,拼接过程主要有特征提取—特征匹配—配准—融合等步骤。常用的特征提取方法有SIFT、SURF、ORB、BRIEF等,下图所示为SIFT特征提取过程。 4.特征点匹配结果 配准的目的是根据几何运动模型,将图像注册到同一个坐标系中,在多幅图像配准的过程中,采用的几何运动模型主要有:平移模型、相似性模型、仿射模型和透视模型等。 完成上述各个步骤后,拼接工作基本完成。但是,由于不同角度的画面是通过不同的相机采集得到,最终全景图像会遇到各个区域的曝光不一致的情况,通过曝光补偿的技术可以使得拼接后的全景图像曝光一致。 对于用户而言,针对编码后的全景视频,要进行终端显示观看。常用的显示设备有PC、Pad、Phone、头显等。显示过程就是将全景视频进行相应投影,如进行柱面、球面投影等。 5.虚拟现实全景视频在旅游行业的应用

视频拼接关键技术

全景视频拼接关键技术 作者:一、原理介绍 图像拼接(Image Stitching)是一种利用实景图像组成全景空间的技术,它将多幅图像拼接成一幅大尺度图像或360度全景图,图像拼接技术涉及到计算机视觉、计算机图形学、数字图像处理以及一些数学工具等技术。图像拼接其基本步骤主要包括以下几个方面:摄相机的标定、传感器图像畸变校正、图像的投影变换、匹配点选取、全景图像拼接(融合),以及亮度与颜色的均衡处理等,以下对各个步骤进行分析。 摄相机标定 由于安装设计,以及摄相机之间的差异,会造成视频图像之间有缩放(镜头焦距不一致造成)、倾 斜(垂直旋转)、方位角差异(水平旋转),因此物理的差异需要预先校准,得到一致性好的图像,便于 后续图像拼接。作者: 相机的运动方式与成像结果之间的关系见下图。

图1:相机的运动方式与成像结果之间的关系 图像坐标变换 在实际应用中,全景图像的获得往往需要摄像机以不同的位置排列和不同的倾角拍摄。例如由于机载或车载特性,相机的排列方式不尽相同,不能保证相机在同一面上,如柱面投影不一定在同一个柱面上,平面投影不一定在同一平面上;另外为了避免出现盲区,相机拍摄的时候往往会向下倾斜一定角度。这些情况比较常见,而且容易被忽略,直接投影再拼接效果较差。因而有必要在所有图像投影到某个柱面(或平面)之前,需要根据相机的位置信息和角度信息来获得坐标变换后的图像。 理论上只要满足静止三维图像或者平面场景的两个条件中的任何一个,两幅图像的对应关系就可以用投影变换矩阵表示,换句话说只要满足这其中任何一个条件,一个相机拍摄的图像可以通过坐标变换表示为另一个虚拟相机拍摄的图像。作者:

高清图像全景拼接

全景拼接白皮书

目录 1 方案概述 (3) 1.1 市场需求 (3) 1.2 方案特点 (3) 2 组网模型 (4) 2.1 全景拼接 (4) 2.1.1 逻辑框图(或拓扑图) (4) 2.1.2 原理描述 (4) 2.1.3 功能介绍 (5) 2.1.4 方案特点 (7) 2.1.5 典型应用 (7) 3 摄像机安装要求 (7) 3.1 安装指导(这一部分由于我不太了解,希望达到的效果是:说清楚在什么位置装,覆 盖哪些范围,摄像机要求) (7) 3.1.1 覆盖范围 (7) 3.1.2 摄像机要求 (7) 3.1.3 摄像机安装要求 (7) 3.2 全景拼接客户端要求 (14) 3.2.1 硬件要求 (14) 3.2.2 操作系统要求 (14) 4 典型应用 (15) 4.1 应用场景1 (15) 4.1.1 应用原理图 (15) 5 限制与约束 (15)

1 方案概述 1.1 市场需求 全景拼接系统,是以画面拼接技术为基础,将周围相邻的若干个摄像机画面拼接成一幅画面。传统视频监控系统,用户如果要实时监控一片连续的大范围区域,最常见的做法是,安装多个摄像机,每个负责一小片区域,该方案的主要缺陷是,用户没有画面整体感,很难连续追踪整个区域内的某个目标。全景拼接系统,能很好的解决上述问题。 传统意义上的全景拼接系统,虽然解决了“看的广”、“看的画面连续”的问题,但并没有解决“看的清”的问题。因此宇视的全景拼接系统中,增加了球机联动功能,以解决“看的清”的问题,一台10倍以上光学放大的球机可以看清100米甚至更远的目标。球机联动功能,是以枪球映射技术为基础,将全景画面坐标系和球机画面坐标系关联映射起来,用户只要在全景画面中拉框,球机就自动转动和变倍到指定位置,对用户来说这是一个设备,而不是孤立的两个设备。 全景拼接系统,主要应用于大范围监控,如广场、公园、景区、机场停机坪、机场大厅、物流仓库、大型生产车间、交通枢纽等。 1.2 方案特点 ●画面拼接:支持3个高清相机(最高1080P)的拼接。 ●画面拼接:拼接后最高分辨率可以达到5760×1080。 ●球机联动:支持1个球机(最高1080P)的联动。 ●球机联动:支持在全景画面中拉框放大,自动联动球机转动和变倍到指定位置。

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