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科技日新月异的当下,数字电子产品充斥着我们的生活,创造着一个又一个新的经济增长点。随着计算机硬件、视频采集、视频压缩与传输等技术的发展,视频信息在人们日常信息获取中占据的地位越来越重要,全景视频拼接技术也随之产生,并在大场景的虚拟现实、视频监控、卫星遥感、资源探测、视频编辑等方面具有广泛的需求。
全景视频拼接技术是计算机图形学、计算机视觉的分支,其发展基于静态图像的拼接技术,技术要点同样涉及数据采集、图像配准、图像重投影、图像融合等方面。然而由于视频信息本身的复杂性,视频拼接也区别于图像拼接:首先,视频信息数据量大,提高算法效率是视频拼接技术投入实际使用所必须解决的问题;其次,视频中常包含有动态前景物体,由于景深不同,在多摄像机成像中会产生视差进而引起错误匹配和拼接鬼影,这也成为视频拼接技术的一大难点。本文在深入研究目前众多视频拼接技术成果之上,设计并实现了一套较为灵活的针对不同应用的视频拼接系统,主要完成的工作包括以下几方面:
1)对多摄像机成像几何原理进行研究,设计了不同应用条件下的多摄像机的大场景视频采集系统;针对不同的拍摄模式相应选择了适当的重投影模型,完成算法整体设计,实现了基于特征匹配的视频自动拼接系统;
2)对数种经典的图像局部特征提取和描述子进行研究,得出不同算法的算法效果和效率比较,并对SURF算法在视频拼接系统中的应用进行了详细研究和实现;
3)对简单运动目标的多摄像机视频拼接提出前景分离的算法,有效消除了近景物体在不同视点下的视差,避免了拼接鬼影的产生,同时提高了拼接效率;
4)对有复杂运动目标的交通视频,提出了基于差分图像统计矩阵信息熵的方法,分析车辆的运动情况寻找最佳拼接线以达到消除视觉误差所造成的鬼影的效果,并使拼接视频在重叠区域达到平滑的过度。