高清图像全景拼接

高清图像全景拼接

Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998

全景拼接白皮书

目录

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×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，CPU i7 / 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