一種基于圖像空間坐標(biāo)的全景拼圖裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于光電產(chǎn)品應(yīng)用【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于圖像空間坐標(biāo)的全景拼圖方法及裝置。基于圖像空間坐標(biāo)的全景拼圖裝置包括信號(hào)發(fā)生板、攝像機(jī)、圖像采集板、角度傳感器、拼圖軟件和顯示屏；根據(jù)圖像對(duì)應(yīng)的實(shí)際空間坐標(biāo)進(jìn)行拼圖，無需相鄰幀圖像重疊，不受圖像背景信息量影響；只是簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)讀取，不進(jìn)行圖像處理，實(shí)時(shí)性好；所涉及硬件均為光電搜索系統(tǒng)原來硬件，只需把外同步信號(hào)和角度傳感器輸出信號(hào)引到圖像采集板。當(dāng)相臨兩幀圖像有重疊時(shí)，后一幀圖像在拼圖后會(huì)覆蓋前一幀重疊的部分；當(dāng)相臨兩幀圖像沒有重疊或者有間隙時(shí)，拼圖后的每一幀圖像仍然對(duì)應(yīng)其真實(shí)的角位置，不會(huì)因?yàn)閿z像機(jī)的實(shí)際視場(chǎng)與設(shè)計(jì)值有偏差而產(chǎn)生累積誤差。
【專利說明】一種基于圖像空間坐標(biāo)的全景拼圖裝置及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光電產(chǎn)品應(yīng)用【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于圖像空間坐標(biāo)的全景拼圖方法。

【背景技術(shù)】
[0002]視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，全景拼圖可以讓用戶觀看到全方位的景物，使被監(jiān)控區(qū)域一覽無余；光電搜索系統(tǒng)的全景拼圖則可以把人引入到回路中，通過人工輔助檢測(cè)和甄別，提高系統(tǒng)檢測(cè)率、降低虛警率。
[0003]傳統(tǒng)的全景拼圖技術(shù)正如文獻(xiàn)《全景拼圖的實(shí)現(xiàn)技術(shù)》(徐海云等，北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，701.30,2004) 一文所述，是基于對(duì)相鄰兩幀圖像的重疊部分進(jìn)行配準(zhǔn)來實(shí)現(xiàn)的，而且要求重疊的部分較大(《全景拼圖的實(shí)現(xiàn)技術(shù)》一文建議為50%左右)。而在光電搜索系統(tǒng)中，為保證數(shù)據(jù)率，兩幀圖像之間的重疊部分很少或沒有；而且圖像的背景通常為天空，即使圖像有重疊也會(huì)因?yàn)楸尘皢我欢y以配準(zhǔn)；另外，光電搜索系統(tǒng)要求搜索周期短(通常每秒一圈),從而在圖像數(shù)據(jù)量很大，傳統(tǒng)拼圖方法需要進(jìn)行邊緣檢測(cè)、圖像配準(zhǔn)等運(yùn)算，實(shí)時(shí)性難以保證。
[0004]因此，亟需研制一種基于圖像空間坐標(biāo)的全景拼圖方法，從而解決光電搜索系統(tǒng)圖像背景單一、幀間重疊少或無重疊條件下的實(shí)時(shí)全景拼圖問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種基于圖像空間坐標(biāo)的全景拼圖方法，以解決光電搜索系統(tǒng)圖像背景單一、幀間重疊少或無重疊條件下的實(shí)時(shí)全景拼圖問題。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)這一目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是:
[0007]—種基于圖像空間坐標(biāo)的全景拼圖裝置，包括信號(hào)發(fā)生板、攝像機(jī)、圖像采集板、角度傳感器、拼圖軟件和顯示屏；
[0008]其中，信號(hào)發(fā)生板產(chǎn)生用于觸發(fā)攝像機(jī)的外同步信號(hào)、將外同步信號(hào)送到攝像機(jī)和圖像米集板；
[0009]攝像機(jī)為外觸發(fā)模式，接收信號(hào)發(fā)生板產(chǎn)生的外同步信號(hào)，并在接收此信號(hào)后開始曝光；在外同步信號(hào)的作用下，實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)曝光與圖像采集板采集空間坐標(biāo)的同步；
[0010]角度傳感器是用于伺服控制的角位置反饋元件，感應(yīng)測(cè)量攝像機(jī)得到的當(dāng)前幀圖像對(duì)應(yīng)的空間坐標(biāo)；
[0011]圖像采集板讀取角度傳感器實(shí)時(shí)輸出的空間坐標(biāo)，并在攝像機(jī)曝光完畢當(dāng)前幀圖像后，采集該幀圖像并把之前讀取的空間坐標(biāo)寫到圖像數(shù)據(jù)中；
[0012]拼圖軟件讀取圖像采集板輸出的包含空間坐標(biāo)的圖像數(shù)據(jù)，按圖像數(shù)據(jù)中的空間坐標(biāo)把圖像擺放到對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)位置處；
[0013]逐幀處理完成全景拼圖后，通過顯示屏把全景拼圖顯示出來。
[0014]進(jìn)一步的，如上所述的一種基于圖像空間坐標(biāo)的全景拼圖裝置，信號(hào)發(fā)生板產(chǎn)生的外同步信號(hào)為方波，方波的頻率與攝像機(jī)的幀頻一致，幅度根據(jù)攝像機(jī)的輸入要求設(shè)定。
[0015]進(jìn)一步的，如上所述的一種基于圖像空間坐標(biāo)的全景拼圖裝置，角度傳感器采用以下兩種裝置中的一種:光電碼盤、旋轉(zhuǎn)變壓器。
[0016]一種利用如上所述的一種基于圖像空間坐標(biāo)的全景拼圖裝置的基于圖像空間坐標(biāo)的全景拼圖方法，包括以下步驟:
[0017](1)拼圖軟件構(gòu)建一個(gè)坐標(biāo)系，用于對(duì)應(yīng)圖像數(shù)據(jù)中的空間坐標(biāo)并在后續(xù)步驟中將圖像數(shù)據(jù)按照空間坐標(biāo)在構(gòu)建的坐標(biāo)系中擺放；
[0018](2)信號(hào)發(fā)生板產(chǎn)生外同步信號(hào)并同時(shí)送到攝像機(jī)和圖像采集板；
[0019](3)攝像機(jī)在收到信號(hào)發(fā)生板產(chǎn)生的外同步信號(hào)后開始曝光；
[0020](4)角度傳感器感應(yīng)測(cè)量攝像機(jī)得到的當(dāng)前幀圖像對(duì)應(yīng)的空間坐標(biāo)；
[0021](5)圖像采集板讀取角度傳感器實(shí)時(shí)輸出的空間坐標(biāo)；
[0022](6)待攝像機(jī)曝光完畢當(dāng)前幀圖像后，圖像采集板采集該幀圖像并把之前讀取的當(dāng)前幀圖像對(duì)應(yīng)的空間坐標(biāo)值寫到圖像數(shù)據(jù)中；
[0023](7)拼圖軟件讀取圖像采集板輸出的包含空間坐標(biāo)的圖像數(shù)據(jù)，按圖像數(shù)據(jù)中的空間坐標(biāo)把圖像擺放到對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)位置處；
[0024](8)重復(fù)步驟(2)_ (7)，直至逐幀處理完成全景拼圖，通過顯示屏把全景拼圖顯示出來。
[0025]進(jìn)一步的，如上所述的一種基于圖像空間坐標(biāo)的全景拼圖方法，步驟(6)中，攝像機(jī)曝光完畢當(dāng)前幀圖像后，圖像采集板采集該幀圖像并把之前讀取的當(dāng)前幀圖像對(duì)應(yīng)的空間坐標(biāo)值寫到圖像數(shù)據(jù)的幀頭。
[0026]通過本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)施，可以根據(jù)圖像對(duì)應(yīng)的實(shí)際空間坐標(biāo)進(jìn)行拼圖，無需相鄰幀圖像重疊，不受圖像背景信息量影響；只是簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)讀取，不進(jìn)行圖像處理，實(shí)時(shí)性好；所涉及硬件均為光電搜索系統(tǒng)原來硬件，只需把外同步信號(hào)和角度傳感器輸出信號(hào)引到圖像采集板，硬件改動(dòng)很小。當(dāng)相臨兩幀圖像有重疊時(shí)，后一幀圖像在拼圖后會(huì)覆蓋前一幀重疊的部分；當(dāng)相臨兩幀圖像沒有重疊或者有間隙時(shí)，拼圖后的每一幀圖像仍然對(duì)應(yīng)其真實(shí)的角位置，不會(huì)因?yàn)閿z像機(jī)的實(shí)際視場(chǎng)與設(shè)計(jì)值有偏差而產(chǎn)生累積誤差。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1是基于圖像空間坐標(biāo)的全景拼圖方法的原理不意圖；
[0028]圖2是拼圖軟件拼圖方法示意圖。
[0029]圖中:1_信號(hào)發(fā)生板，2-攝像機(jī)，3-圖像采集板，4-角度傳感器，5-拼圖軟件，6-顯示屏。

【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明【具體實(shí)施方式】進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0031]如圖1所示，本發(fā)明一種基于圖像空間坐標(biāo)的全景拼圖裝置，包括信號(hào)發(fā)生板、攝像機(jī)、圖像采集板、角度傳感器、拼圖軟件和顯示屏；其中，信號(hào)發(fā)生板產(chǎn)生用于觸發(fā)攝像機(jī)的外同步信號(hào)、將外同步信號(hào)送到攝像機(jī)和圖像采集板；攝像機(jī)為外觸發(fā)模式，接收信號(hào)發(fā)生板產(chǎn)生的外同步信號(hào)，并在接收此信號(hào)后開始曝光；在外同步信號(hào)的作用下，實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)曝光與圖像采集板采集空間坐標(biāo)的同步，角度傳感器是用于伺服控制的角位置反饋元件，感應(yīng)測(cè)量攝像機(jī)得到的當(dāng)前幀圖像對(duì)應(yīng)的空間坐標(biāo)；圖像采集板讀取角度傳感器實(shí)時(shí)輸出的空間坐標(biāo)，并在攝像機(jī)曝光完畢當(dāng)前幀圖像后，采集該幀圖像并把之前讀取的空間坐標(biāo)寫到圖像數(shù)據(jù)中；拼圖軟件讀取圖像采集板輸出的包含空間坐標(biāo)的圖像數(shù)據(jù)，通過如圖2所示的方法按圖像數(shù)據(jù)中的空間坐標(biāo)把圖像擺放到對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)位置處；逐幀處理完成全景拼圖后，通過顯示屏把全景拼圖顯示出來。
[0032]進(jìn)一步的，如上所述的一種基于圖像空間坐標(biāo)的全景拼圖裝置，信號(hào)發(fā)生板產(chǎn)生的外同步信號(hào)為方波，方波的頻率與攝像機(jī)的幀頻一致，幅度根據(jù)攝像機(jī)的輸入要求設(shè)定。角度傳感器采用以下兩種裝置中的一種:光電碼盤、旋轉(zhuǎn)變壓器。
[0033]一種利用如上所述的一種基于圖像空間坐標(biāo)的全景拼圖裝置的基于圖像空間坐標(biāo)的全景拼圖方法，包括以下步驟:
[0034](1)拼圖軟件構(gòu)建一個(gè)坐標(biāo)系，用于對(duì)應(yīng)圖像數(shù)據(jù)中的空間坐標(biāo)并在后續(xù)步驟中將圖像數(shù)據(jù)按照空間坐標(biāo)在構(gòu)建的坐標(biāo)系中擺放；
[0035](2)信號(hào)發(fā)生板產(chǎn)生外同步信號(hào)并同時(shí)送到攝像機(jī)和圖像采集板；
[0036](3)攝像機(jī)在收到信號(hào)發(fā)生板產(chǎn)生的外同步信號(hào)后開始曝光；
[0037](4)角度傳感器感應(yīng)測(cè)量攝像機(jī)得到的當(dāng)前幀圖像對(duì)應(yīng)的空間坐標(biāo)；
[0038](5)圖像采集板讀取角度傳感器實(shí)時(shí)輸出的空間坐標(biāo)；
[0039](6)待攝像機(jī)曝光完畢當(dāng)前幀圖像后，圖像采集板采集該幀圖像并把之前讀取的當(dāng)前幀圖像對(duì)應(yīng)的空間坐標(biāo)值寫到圖像數(shù)據(jù)的幀頭。圖像采集板采集該幀圖像并把之前讀取的當(dāng)前幀圖像對(duì)應(yīng)的空間坐標(biāo)值寫到圖像數(shù)據(jù)中；
[0040](7)拼圖軟件讀取圖像采集板輸出的包含空間坐標(biāo)的圖像數(shù)據(jù)，按圖像數(shù)據(jù)中的空間坐標(biāo)把圖像擺放到對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)位置處；
[0041](8)重復(fù)步驟(2)- (7),直至逐幀處理完成全景拼圖，通過顯示屏把全景拼圖顯示出來。
【權(quán)利要求】
1.一種基于圖像空間坐標(biāo)的全景拼圖裝置，其特征在于:包括信號(hào)發(fā)生板、攝像機(jī)、圖像采集板、角度傳感器、拼圖軟件和顯示屏； 其中，信號(hào)發(fā)生板產(chǎn)生用于觸發(fā)攝像機(jī)的外同步信號(hào)、將外同步信號(hào)送到攝像機(jī)和圖像米集板； 攝像機(jī)為外觸發(fā)模式，接收信號(hào)發(fā)生板產(chǎn)生的外同步信號(hào)，并在接收此信號(hào)后開始曝光；在外同步信號(hào)的作用下，實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)曝光與圖像采集板采集空間坐標(biāo)的同步； 角度傳感器是用于伺服控制的角位置反饋元件，感應(yīng)測(cè)量攝像機(jī)得到的當(dāng)前幀圖像對(duì)應(yīng)的空間坐標(biāo)； 圖像采集板讀取角度傳感器實(shí)時(shí)輸出的空間坐標(biāo)，并在攝像機(jī)曝光完畢當(dāng)前幀圖像后，采集該幀圖像并把之前讀取的空間坐標(biāo)寫到圖像數(shù)據(jù)中； 拼圖軟件讀取圖像采集板輸出的包含空間坐標(biāo)的圖像數(shù)據(jù)，按圖像數(shù)據(jù)中的空間坐標(biāo)把圖像擺放到對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)位置處； 逐幀處理完成全景拼圖后，通過顯示屏把全景拼圖顯示出來。
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于圖像空間坐標(biāo)的全景拼圖裝置，其特征在于:信號(hào)發(fā)生板產(chǎn)生的外同步信號(hào)為方波，方波的頻率與攝像機(jī)的幀頻一致，幅度根據(jù)攝像機(jī)的輸入要求設(shè)定。
3.如權(quán)利要求1所述的一種基于圖像空間坐標(biāo)的全景拼圖裝置，其特征在于:角度傳感器采用以下兩種裝置中的一種:光電碼盤、旋轉(zhuǎn)變壓器。
4.一種利用如權(quán)利要求1所述的一種基于圖像空間坐標(biāo)的全景拼圖裝置的基于圖像空間坐標(biāo)的全景拼圖方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)拼圖軟件構(gòu)建一個(gè)坐標(biāo)系，用于對(duì)應(yīng)圖像數(shù)據(jù)中的空間坐標(biāo)并在后續(xù)步驟中將圖像數(shù)據(jù)按照空間坐標(biāo)在構(gòu)建的坐標(biāo)系中擺放； (2)信號(hào)發(fā)生板產(chǎn)生外同步信號(hào)并同時(shí)送到攝像機(jī)和圖像采集板； (3)攝像機(jī)在收到信號(hào)發(fā)生板產(chǎn)生的外同步信號(hào)后開始曝光； (4)角度傳感器感應(yīng)測(cè)量攝像機(jī)得到的當(dāng)前幀圖像對(duì)應(yīng)的空間坐標(biāo)； (5)圖像采集板讀取角度傳感器實(shí)時(shí)輸出的空間坐標(biāo)； (6)待攝像機(jī)曝光完畢當(dāng)前幀圖像后，圖像采集板采集該幀圖像并把之前讀取的當(dāng)前幀圖像對(duì)應(yīng)的空間坐標(biāo)值寫到圖像數(shù)據(jù)中； (7)拼圖軟件讀取圖像采集板輸出的包含空間坐標(biāo)的圖像數(shù)據(jù)，按圖像數(shù)據(jù)中的空間坐標(biāo)把圖像擺放到對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)位置處； (8)重復(fù)步驟(2)-(7)，直至逐幀處理完成全景拼圖，通過顯示屏把全景拼圖顯示出來。
5.如權(quán)利要求4所述的一種基于圖像空間坐標(biāo)的全景拼圖方法，其特征在于:步驟(6)中，攝像機(jī)曝光完畢當(dāng)前幀圖像后，圖像采集板采集該幀圖像并把之前讀取的當(dāng)前幀圖像對(duì)應(yīng)的空間坐標(biāo)值寫到圖像數(shù)據(jù)的幀頭。
【文檔編號(hào)】H04N7/18GK104469279SQ201310450086
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2013年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月25日
【發(fā)明者】劉家國(guó), 王寧明, 羅院紅, 楊樺, 于振紅 申請(qǐng)人:北京環(huán)境特性研究所