實時全景視頻拼接技術(shù)研究

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1、為了確保“教學(xué)點數(shù)字教育資源全覆蓋”項目設(shè)備正常使用，我校做到安裝、教師培訓(xùn)同步進(jìn)行。設(shè)備安裝到位后，中心校組織各學(xué)點管理人員統(tǒng)一到縣教師進(jìn)修學(xué)校進(jìn)行培訓(xùn)，熟悉系統(tǒng)的使用和維護(hù)。實時全景視頻拼接技術(shù)研究　　摘要：隨著計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，計算機(jī)視覺得到了廣泛應(yīng)用，并且已經(jīng)越來越接近人眼的認(rèn)知水平。提出了一種全景視頻監(jiān)控系統(tǒng)模型，使用同步鏡頭實時采集圖像幀，將相應(yīng)圖像拼接出全景圖像。研究了基于特征點檢測的圖像拼接算法――surf算法，在實際應(yīng)用中對特征點描述符方式進(jìn)行改進(jìn)，實驗結(jié)果表明，在使用改進(jìn)surf算法后，

2、拼接效率明顯改善，提高了實時播放應(yīng)用的實用價值?！　￡P(guān)鍵詞：全景視頻；視頻拼接技術(shù)；surf算法　　DOIDOI：/　　中圖分類號：　　文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號文章編號：1672--0193-03　　0引言　　?魍車氖悠導(dǎo)囁叵低呈褂枚喔魷嗷?拍攝，然后每個監(jiān)控屏幕依次排列，對應(yīng)監(jiān)控場景的各個角落，在觀測時很不直觀[1-2]。本文旨在選取一種全景圖像拼接算法，并將其應(yīng)用于基于多投影儀的全景視頻監(jiān)控系統(tǒng)。全景視頻智能拼接系統(tǒng)模型如圖1所示，系統(tǒng)由監(jiān)控中心和各分布式攝像頭組成，分布式攝像頭拍攝各角度的視頻，并將其發(fā)送到

3、監(jiān)控中心，在監(jiān)控中心進(jìn)行智能拼接，然后在多媒體設(shè)備上連續(xù)顯示出來，供控制人員觀看?！　?全景視頻拼接算法分析為了充分發(fā)揮“教學(xué)點數(shù)字教育資源全覆蓋”項目設(shè)備的作用，我們不僅把資源運用于課堂教學(xué)，還利用系統(tǒng)的特色欄目開展課外活動，對學(xué)生進(jìn)行安全教育、健康教育、反邪教教育等豐富學(xué)生的課余文化生活。為了確保“教學(xué)點數(shù)字教育資源全覆蓋”項目設(shè)備正常使用，我校做到安裝、教師培訓(xùn)同步進(jìn)行。設(shè)備安裝到位后，中心校組織各學(xué)點管理人員統(tǒng)一到縣教師進(jìn)修學(xué)校進(jìn)行培訓(xùn)，熟悉系統(tǒng)的使用和維護(hù)?！　‰S著計算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，視頻拼接算法已

4、經(jīng)有了一定的研究成果[3-6]，本文對surf算法進(jìn)行了研究，并在實際應(yīng)用中修改了surf算法描述符生成方法，提高了拼接效率，實現(xiàn)了實時播放功能。　　surf算法　　surf是HerbertBay提出的一種特征點檢測算法，分為4步進(jìn)行：　　尺度空間極值點的檢測。surf算法是基于Hessian矩陣找到極值點作為特征點，同時在找極值點的過程中采用了許多加速運算量的方法，因此surf在一定程度上提高了運算速度。定義圖像中某個點的Hessian矩陣為：　　H=LxxLxyLxyLyy　　其中，Lxx是高斯二階偏導(dǎo)在該

5、像素點處與圖像的卷積。　　SURF方法將此高斯二階梯度模板用盒模型近似表示，即圖像進(jìn)行離散化且進(jìn)一步剪裁為9*9的方格，Hessian矩陣在檢測圖像的特征點時是通過計算圖像中所有像素的Hessian矩陣的行列式得到的。因此，通過Hessian矩陣所得到的極值點就是特征點?！　√卣鼽c的精確定位。在每個候選特征點上，使用泰勒級數(shù)插值擬合方法用于確定特性點的位置和尺度。而特征點的最后選取依賴其穩(wěn)定程度。為了充分發(fā)揮“教學(xué)點數(shù)字教育資源全覆蓋”項目設(shè)備的作用，我們不僅把資源運用于課堂教學(xué)，還利用系統(tǒng)的特色欄目開展課外活

6、動，對學(xué)生進(jìn)行安全教育、健康教育、反邪教教育等豐富學(xué)生的課余文化生活。為了確?！敖虒W(xué)點數(shù)字教育資源全覆蓋”項目設(shè)備正常使用，我校做到安裝、教師培訓(xùn)同步進(jìn)行。設(shè)備安裝到位后，中心校組織各學(xué)點管理人員統(tǒng)一到縣教師進(jìn)修學(xué)校進(jìn)行培訓(xùn)，熟悉系統(tǒng)的使用和維護(hù)?！　∵x取特征點的主方向。surf算法通過統(tǒng)計特征點區(qū)域內(nèi)的哈爾小波特征選取特征點的主方向?！　√卣鼽c的描述算子。首先，以特征點為中心，建立以20s為邊長的正方形鄰域，但建立的這個正方形鄰域的方向要求與該特征點的主方向相同。然后將這個鄰域劃分為4*4的子區(qū)域，并且在每個

7、子區(qū)域內(nèi)等間隔采樣出25個采樣像素?！　〗酉聛硇枰獙γ總€子區(qū)域內(nèi)的每個像素點的水平和垂直與主方向的哈爾小波特征值進(jìn)行求解，每個區(qū)域內(nèi)的哈爾小波特征為水平方向之和、水平方向模值之和、垂直方向之和以及垂直方向模值之和，如圖2所示。這里同樣需要對每個像素點的哈爾響應(yīng)值進(jìn)行加權(quán)處理，取方差為。這樣，每個子區(qū)域就可以用一個四維矢量表示?！　∫虼耍總€特征點就可以用一個16*4=64維向量表示，此64維特征向量即為該特征點的描述子?！　urf算法的不足　　由于計算機(jī)是用二值化的形式對數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲和傳輸，對定點數(shù)的計算性能

8、要遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于浮點數(shù)據(jù)。并且在大量浮點運算時還需要增加FPU單元以提升速度，這樣還會增加硬件成本。在實際生產(chǎn)應(yīng)用中，需要針對這一特性對算法進(jìn)行優(yōu)化。為了充分發(fā)揮“教學(xué)點數(shù)字教育資源全覆蓋”項目設(shè)備的作用，我們不僅把資源運用于課堂教學(xué)，還利用系統(tǒng)的特色欄目開展課外活動，對學(xué)生進(jìn)行安全教育、健康教育、反邪教教育等豐富學(xué)生的課余文化生活。為了確保“教學(xué)點數(shù)字教育資源全覆蓋”項目設(shè)備正常使用，我校