高清图像全景拼接.docx

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高清图像全景拼接

全景拼接白皮书

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。

首先，用户在第一幅图像中的相交区域选取一个明显的特征点，然后在与该幅图像相交的图像上找到同一个位置的特征点，完成一组特征点的标定。

每对两两相交图像都要有若干对特征点。

其次，完成标定之后，拼接算法将根据各图像的投射模型计算拼接图像的插值映射表。

最后，根据插值映射表，对图像进行插值、矫正处理，最后形成了拼接图像。

球机联动原理：

首先，用户在全景画面中，选取一个明显的特征点，然后将球机倍率放大至最大，球机的中心点，正好和该特征点重合，这样完成一组标定。

完成好若干组标定后，就完成了全景和球机的坐标映射标定。

其次，完成标定后，枪球映射算法将根据球机参数、全景画面坐标，计算出全景和球机映射关系。

最后，当用户在全景画面中拉框放大，根据映射关系，发送球机转动指令和倍率指令至球机。

2.1.3功能介绍

拼接功能：

拼接前三个摄像机图像：

拼接后的全景图像：

球机联动功能：

2.1.4方案特点

2.1.5典型应用

3摄像机安装要求

3.1安装指导

3.1.1覆盖范围

全景画面覆盖宽度在100米~1000米之间，视场角最大达到180度。

3.1.2摄像机要求

枪机：

HIC5421、HIC5401、HIC5421-E、HIC5401-E

枪机镜头：

推荐富士能3.8×3.4变焦镜头

枪机角度：

相邻摄像机画面内容有20%~40%的重叠区域

球机：

HIC6621-E

分辨率：

720P或1080P

3.1.3摄像机安装要求

IPC安装设置方法：

1、为保证全景效果，IPC的支架尽量保证架设在所需拍摄画面的中间点。

2、支架的安装必须保证IPC呈一定的俯视角度拍摄全景画面，而不能选择平视的角度。

3、三台IPC需要安装在同一水平线上，相互间隔40cm左右。

4、室外建议使用一对鸭嘴来调整角度；室内可以使用万向节。

IPC焦距调节方式：

1、三台IPC的焦距保证基本相同

2、三台IPC的画面能覆盖180度视野

3、在视野范围和图像畸变中选择一个较好的平衡点

畸变较小、视野较窄

畸变较明显、视野较广

IPC视野选择方式：

调整中间IPC的画面位置，要求：

1）将客户关注的重点区域保持在画面的正中间（图像的上下边缘在拼接时会出现裁剪的情况）。

2）保证重点区域在画面中处于水平的状态，尽量不要出现倾斜的情况。

中间画面出现倾斜容易影响到整体的画面效果

参考点选择：

1、6对参考点能尽量覆盖整个重叠区域

2、参考点选择容易识别，容易标定的点

3、参考点尽量选择画面的中上部分

4、参考点尽量不选择有较高高度的点（如旗杆顶端等）

5、各参考点之间不要距离太近

6、当高度物体已遮挡后面的视野，可以在该物体上选点，如其后面还有视野，尽量不要选择在该物体上标定。

7、参考点尽量选择所关注的目标

参考点举例说明（红色表示合理参考点，黑色表示不合理）

参考点尽量覆盖整个重叠区域

选择容易识别、容易标注的点

参考点尽量选择画面的中上部分

参考点尽量不选择有较高高度的点

各参考点之间不要距离太近

当高度物体已遮挡后面的视野，可以在该物体上选点，如其后面还有视野，尽量不要选择在该物体上标定

参考点尽量选择所关注的目标（中间区域是我们主要关注的区域，可以将大部分参考点选择在中间区域，以保证中间区域的拼接效果。

而上下部分可以选择性的标定一两个参考点，用于减少误差产生的影响）

通过参考点的位置判断IPC视野选择是否合适（黑色的点表示所选择的参考点，黄色的线表示参考点所覆盖的范围。

可以观察到，两幅图中参考点所组成的图形在位置和形状上都是比较接近的，这也能从侧面反映出IPC所拍摄的角度和焦距是比较合适的）

3.2全景拼接客户端要求

3.2.1硬件要求

全景拼接工控机，推荐华北工控RPC-600C机型，CPUi7/4显卡输出。

可以选择单显卡输出，也可以选择4显卡输出，从清晰度角度考虑，推荐4显卡输出。

3.2.2操作系统要求

Win7/XP

4典型应用

4.1应用场景1

4.1.1应用原理图

5限制与约束

1、拼接画面接缝处，可能会存在明显的色差。