【摘 要】
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图像拼接是数字图像领域中一个日益流行的研究方向,解决了由于单一设备拍摄的视角范围有限,无法满足人们对高分辨率、宽广视角图像需求的问题,能够将具有重合区域的多幅图像合成一张具有宽广视角的图像。相比于图像而言,视频能够传递更丰富的内容,满足人们实时获取外界信息的需求。视频是图像在时间维度上的扩展,连续的图像序列构成了一个视频,故视频拼接基于图像拼接,但又不同于图像拼接。目前,视频拼接技术仍面临着两个严
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图像拼接是数字图像领域中一个日益流行的研究方向,解决了由于单一设备拍摄的视角范围有限,无法满足人们对高分辨率、宽广视角图像需求的问题,能够将具有重合区域的多幅图像合成一张具有宽广视角的图像。相比于图像而言,视频能够传递更丰富的内容,满足人们实时获取外界信息的需求。视频是图像在时间维度上的扩展,连续的图像序列构成了一个视频,故视频拼接基于图像拼接,但又不同于图像拼接。目前,视频拼接技术仍面临着两个严峻的问题:1)不同设备时间的不一致导致其获取的视频数据之间的时间信息无法精确同步的问题;2)不同视频在拼接后产生图像失真问题以及在重叠区域内产生虚影、融合效果不自然的问题。因此,本文围绕视频拼接过程中的重要技术环节展开研究,主要内容概括如下:(1)针对不同设备的时间存在差异,导致获得的视频数据时间信息无法精确同步的问题,本文提出了一种设备的时间同步校准方法。首先,引入一个外界信息作为不同设备时间校准的基准。然后,通过获取并识别这个基准信息来计算得到不同设备之间的时间差,并且对这个时间差的准确性进行评估,确保利用时间差能完成不同设备视频帧的匹配。最后,通过实验验证了提出的设备时间校准方法的鲁棒性,保证计算得到的时间差的波动稳定在理论误差值33ms以内,使得来自不同设备的视频数据能够在时间域上进行匹配,提高后续视频拼接的效果。(2)针对现有拼接技术中存在的拼接结果图中存在明显拼接缝、融合效果不自然、图像变换后失真等问题,本文提出了一种基于最佳缝合线自选区域图像融合算法。在完成图像对齐后,首先,采用变形的Laplacian算子对变换后的图像进行卷积运算,增强图像。其次,根据动态规划算法寻找最佳缝合线,并在图像重叠区域内利用最佳缝合线的路径确定一个可进行加权融合计算的融合区域。然后,使用渐入渐出融合算法在该区域内进行加权融合计算,以及针对拼接结果图中存在黑色区域的问题进行了解决,完成视频拼接。最后,与现有的三种融合算法进行对比,基于不同图像融合指标的实验结果证明了本文提出的融合算法能够解决图像融合效果不自然的问题,提高了图像拼接结果质量。在实验结果中,较现有的融合算法,最优实现了指标值近四倍的提升。(3)本文设计并实现了基于设备时间同步校准的视频拼接系统。首先,介绍了视频拼接系统平台的各种硬件设备和整体架构,以及实现视频拼接的方法流程。然后,展示了真实场景下经过设备时间校准后视频帧的匹配结果以及拼接融合后的效果。最后,通过实验数据分析验证了融合算法在视频拼接系统中实际场景下的有效性。
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