邹超洋研究了基于多摄像头全景图像拼接的实时视频监控技术。

简介：
在视频监控系统中，确保在宽视场范围内完整获取视频内容是至关重要的关键功能。本文着重研究针对多摄像头硬件平台，360 度全景视频拼接技术的实现方法。核心目标是在保证拼接图像高质量的前提下，满足实际应用场景对实时性的严格要求。针对视频监控领域中全景拼接所展现的优势与限制，本文进行了详尽的分析，并探索了在控制成本的同时，通过采用多个广角镜头进行视频图像采集，实现摄像头数量与单个镜头视角之间合理平衡的策略，从而有效实现水平方向 360 度无盲区监控。 为了提升全景视频拼接算法的性能和视觉效果，本文主要围绕以下几个方面展开了深入的研究：首先，我们利用普通的监控 CCD 单板机和广角镜头组装摄像单元，并采用多线程同步视频采集技术来处理多个摄像单元通道。同时，针对普通监控镜头采集图像质量不佳的问题，提出了基于颜色校正板的颜色校正方法，对输入图像进行预处理以显著改善其质量。此外，我们还运用基于灰度均值的方法对相邻图像的重叠区域进行亮度调整。 其次，本文基于经典的直线标定法原理，设计了一种两步法的镜头矫正方案。该方案首先利用直线标定法对镜头进行一次矫正操作，随后通过手动设置和调整畸变参数对矫正后的图像进行二次校准。这种算法能够保证良好的镜头矫正效果。 再次, 我们深入研究了柱面投影模型的理论基础, 并提出了一种将柱面映射的投影中心修正为镜头畸变中心的创新方法, 从而有效地克服了由于畸变和透视失真等因素造成的重叠区物体成像尺寸不一致的问题. 随后, 我们引入了所提出的坐标映射表的方式, 实现了一次性完成镜头畸变矫正和柱面映射, 显著提高了算法执行速度. 此外, 本文还分析了基于 Harris 特征和 SIFT 特征的配准算法原理. SIFT 特征配准算法具有较高的鲁棒性, 但难以满足硬件系统实时性要求; 而基于 Harris 特征的配准算法虽然复杂度较低, 但难以应对广角镜头畸变引起的图像质量问题以及匹配性能较差的情况. 最终, 我们采用了基于积分图像的快速归一化互相关配准方案, 通过实验验证了该方案的可行性和有效性. 最后, 在图像融合方面, 我们结合线性融合的思想优化了一种多分辨率线性融合方法, 在保证融合质量的同时提升了运算速度. 关键词：多镜头多传感器；图像配准；全景拼接；实时监控；广角镜头