一种针对长巷道安全监控场景的视频拼接方法技术

本发明专利技术公开了一种针对长巷道安全监控场景的视频拼接方法，包括：获取监控场景的若干摄像机，对若干摄像机进行参数标定得到若干标定后的摄像机；基于若干标定后的摄像机获得视频流，对视频流进行解码得到若干视频图像；对若干视频图像进行处理得到若干前景图像；基于若干前景图像得到若干最佳缝合线；基于若干最佳缝合线采用改进的渐入渐出融合算法对若干前景图像的重叠区域进行融合得到宽视场无缝融合全景图像。本发明专利技术将多台摄像机监控画面融合成一张具有良好视觉效果的无缝高分辨率宽视场全景图像，通过视频融合算法有效地解决了因为运动物体的存在而导致的融合图像中出现重影、错位、模糊和拼接缝的问题。模糊和拼接缝的问题。模糊和拼接缝的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种针对长巷道安全监控场景的视频拼接方法


[0001]本专利技术涉及图像融合
，特别涉及一种针对长巷道安全监控场景的视频拼接方法。

技术介绍

[0002]煤矿工作面环境复杂，有效的视频监控能够保证煤矿安全生产。目前，部分煤矿面对长巷道安全监控场景基本实现可视化监控，但仍然采用传统的监控模式，采用多个摄像机共同组成的监控网络画面，导致重叠部分较多，只能呈现出局部视角的分镜头画面监控，而无法对大场景进行全局实时性监控，容易造成视频利用率较低，影响相关人员观测效率。所以为了提高视频监控的高效性、全局性、实时性、实用性，寻求一种更高效的视频拼接技术就显得尤为重要。

技术实现思路

[0003]针对目前部分煤矿面对长巷道安全监控场景采用多个摄像机共同组成的监控网络画面，导致重叠部分较多，只能呈现出局部视角的分镜头画面监控，而无法对大场景进行全局实时性监控的情况，本专利技术通过视频拼接技术将多台摄像机监控画面融合成一张具有良好视觉效果的无缝高分辨率宽视场全景图像。在保证安全生产监控条件下，有效提高了地面工作人员的观测效率以及观测的便利性，为保证安全生产提供了一定的有利条件。
[0004]本专利技术提供的一种针对长巷道安全监控场景的视频拼接方法，包括：
[0005]获取监控场景的若干摄像机，对若干所述摄像机进行参数标定得到若干标定后的摄像机；
[0006]基于若干所述标定后的摄像机获得视频流，对所述视频流进行解码得到若干视频图像；
[0007]对若干所述视频图像进行处理得到若干前景图像；
[0008]基于若干所述前景图像得到若干最佳缝合线；
[0009]基于若干所述最佳缝合线采用改进的渐入渐出融合算法对若干前景图像的重叠区域进行融合得到宽视场无缝融合全景图像。
[0010]可选地，对所述视频流进行解码得到若干视频图像的过程还包括同时采用sensor同步曝光技术和特征点匹配技术对解码后的视频流进行配准对齐得到若干所述视频图像。
[0011]可选地，对若干所述视频图像进行处理得到若干前景图像的过程包括：
[0012]对若干所述视频图像进行下采样处理得到若干下采样图像；
[0013]基于高斯混合模型分离算法对若干所述下采样图像进行处理得到若干前景图像。
[0014]可选地，获得最佳缝合线的过程包括：
[0015]定义相似函数，基于所述相似函数计算相邻两幅前景图像的相似度；
[0016]基于所述相似度采用动态规划算法计算相邻两幅前景图像的重叠区域的最佳缝合线；
[0017]其中，所述相似函数的公式如下：
[0018][0019]其中，ξ
I
(i,j)和分别为相邻两幅前景图像在重叠区域同一像素位置的强度差和梯度差，w1和w2分别为强度差和梯度差的权重，且w1+w2＝1。
[0020]可选地，所述动态规划算法的计算公式如下：
[0021][0022]其中，E(x,y)表示沿着缝合线从缝合线起点到像素点(x,y)的累积相似度度量，mask为视频图像经过背景去除后得到的二值化的前景图像，l为每行的探测范围，l的值取1。
[0023]可选地，基于最佳缝合线对前景图像的重叠区域进行融合的过程包括：
[0024]基于最佳缝合线将相邻两幅前景图像的重叠区域划分为第一部分、第二部分和第三部分；
[0025]基于改进的渐入渐出融合算法对所述第一部分和第三部分进行融合，得到初融合图像；
[0026]基于所述初融合图像和所述最佳缝合线得到最终的融合图像；
[0027]其中，所述改进的渐入渐出融合算法的计算公式如下：
[0028][0029]其中，I1∩L
seam
表示第一部分区域中的像素点，L
seam
∩I2表示第二部分区域中的像素点，d1、d
seam1
、d2和d
seam2
均表示权重，且有d1+d
seam1
＝1、0＜d1＜1、d
seam2
+d2＝1以及0＜d2＜1。
[0030]可选地，权重计算公式如下：
[0031][0032]其中，x
i
表示当前像素点的横坐标，x
l
和x
r
分别表示重叠区域左右边界上点的横坐标，x
seam
表示最佳缝合线上点的横坐标。
[0033]本专利技术具有如下技术效果：
[0034]本专利技术利用视频拼接技术将多台摄像机监控画面融合成一张具有良好视觉效果的无缝高分辨率宽视场全景图像，通过视频融合算法有效地解决了因为运动物体的存在而导致的融合图像中出现重影、错位、模糊和拼接缝的问题，在得到具有良好视觉效果的无缝融合视频图像同时保证了视频融合的速度。提高了煤矿生产系统安全监管能力，对重要的生产和运输系统进行实时监视、预警，为工业生产运行的稳定提供了可靠的技术保障。
附图说明
[0035]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0036]图1为本专利技术实施例中的流程示意图。
具体实施方式
[0037]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0038]实施例一
[0039]如图1所示，本实施例公开了一种针对长巷道安全监控场景的视频拼接方法，包括以下步骤：
[0040]通过获取摄像机光学中心坐标位置、畸变系数等参数，进行摄像机标定，为图像预处理和配准提供数据参数。
[0041]通过使用工作面监控摄像头拉取视频流，利用OpenCV库中的视频解码模块从视频流中获取视频帧图像，视频流解码后，对视频图像进行预处理，以解决普通广角镜头拍摄的图像产生的畸变问题。
[0042]通过参考合适的摄像机成像模型，建立图像像素点位置和空间位置之间的对应关系，求解出摄像机的参数，通过参数来矫正图像桶形畸变。通过对视频帧矫正后的图像进行插值矫正，完成对图像像素值的矫正，改善图像质量。由于摄像机不同镜头之间的位置都是相对固定的，因此同一路视频流中的每一帧视频图像在此预处理过程中使用到的参数都是固定不变的，视频图像的预处理过程极大地简化了视频拼接的流程，省去了很多不必要的计算，进一步保证了视频拼接系统的实时性。
[0043]经过视频图像预处理模块的处理之后，多张视频图像都被映射到一个大的公共成像面上进行配准对齐，采用多sensor同步曝光技术，解决多个视频画面拼接出现的画面明暗不一致本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种针对长巷道安全监控场景的视频拼接方法，其特征在于，包括：获取监控场景的若干摄像机，对若干所述摄像机进行参数标定得到若干标定后的摄像机；基于若干所述标定后的摄像机获得视频流，对所述视频流进行解码得到若干视频图像；对若干所述视频图像进行处理得到若干前景图像；基于若干所述前景图像得到若干最佳缝合线；基于若干所述最佳缝合线采用改进的渐入渐出融合算法对若干前景图像的重叠区域进行融合得到宽视场无缝融合全景图像。2.根据权利要求1所述的针对长巷道安全监控场景的视频拼接方法，其特征在于，对所述视频流进行解码得到若干视频图像的过程还包括同时采用sensor同步曝光技术和特征点匹配技术对解码后的视频流进行配准对齐得到若干所述视频图像。3.根据权利要求1所述的针对长巷道安全监控场景的视频拼接方法，其特征在于，对若干所述视频图像进行处理得到若干前景图像的过程包括：对若干所述视频图像进行下采样处理得到若干下采样图像；基于高斯混合模型分离算法对若干所述下采样图像进行处理得到若干前景图像。4.根据权利要求1所述的针对长巷道安全监控场景的视频拼接方法，其特征在于，获得最佳缝合线的过程包括：定义相似函数，基于所述相似函数计算相邻两幅前景图像的相似度；基于所述相似度采用动态规划算法计算相邻两幅前景图像的重叠区域的最佳缝合线；其中，所述相似函数的公式如下：其中，ξ
I
(i,j)和分别为相邻两幅前景图像在重叠区域同一像素位置的强度差和梯度差，w1和w2分别为强度差和梯度差的权重，且w1+w2＝1。5.根据权利要求4所述的针对长巷道安全监控场景...

【专利技术属性】
技术研发人员：史猛猛，尚剑，杨涛，庄虎，潘大海，齐高彬，马纪龙，
申请(专利权)人：徐州宏远通信科技有限公司，
类型：发明
国别省市：