《電子技術(shù)應(yīng)用》
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多目超高清机场视频拼接系统设计与软件实现
2020年信息技术与网络安全第12期
方诤言,陈贤富
中国科学技术大学 微电子学院,安徽 合肥230026
摘要: 图像拼接技术应用范围十分广泛,如全景图片、城市建模以及视频监控等工程应用领域。针对机场中多台超高清摄像机监控的场景,设计了一种全景多路超高清监控视频拼接系统。该系统利用具有重叠区域的多路视频进行实时拼接,从而形成具有更大视角的全景视频,给决策人员提供全面而有效的支持。系统将传统的图像拼接技术运用在视频拼接上,采用分布式的系统架构并设计了一种视频文件传输算法,保证了系统流畅、稳定地运行。首先介绍了该系统软硬件环境,给出了系统的总体设计;其次介绍了系统的关键功能设计以及主要界面实现;最后进行了实验测试,得出相关实验数据。经过测试,该系统实现了8路4K视频的拼接,显示流畅,无明显拼接痕迹,且对一帧的处理时间小于40 ms。
中圖分類號: TP391.41
文獻標(biāo)識碼: A
DOI: 10.19358/j.issn.2096-5133.2020.12.011
引用格式: 方諍言,陳賢富. 多目超高清機場視頻拼接系統(tǒng)設(shè)計與軟件實現(xiàn)[J].信息技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)安全,2020,39(12):61-66.
Design and implementation of multi-eye ultra-high-definition airport video stitching system
Fang Zhengyan,Chen Xianfu
School of Microelectronics,University of Science and Technology of China,Hefei 230026,China
Abstract: Image stitching technology is widely used in engineering fields, including panoramic pictures, city modeling and video surveillance. A panoramic multi-channel UHD(Ultra High Definition) surveillance video stitching system was designed for scenes monitored by multiple UHD cameras in the airport. Through real-time stitching multi-channel videos with overlapping areas, the system forms a panoramic video with a larger angle of view and provides comprehensive and effective support for decision makers. In addition, the system applies the traditional image stitching technology to video stitching, adopts a distributed system architecture and designs a transmission algorithm of video files, which ensures the smooth and stable operation of the stitching system. This paper firstly introduces the software and hardware environment of the system, and presents the overall design of the system; secondly, it introduces the design of key function of the system and the interface implementation of the main system; finally, it presents relevant experimental data obtained from an experimental test. After testing, this system has realized the stitching of 8-channel 4K video, with its features of smooth display, no-obvious-stitching traces and less than 40 ms of processing time per frame.
Key words : image stitching;ultra high definition;distributed systems;airport surveillance

0 引言

    圖像拼接技術(shù)是將數(shù)張有重疊部分的圖像(可能是不同時間、不同視角或者不同傳感器獲得的)拼成一幅大型無縫高分辨率圖像[1]。日本的內(nèi)藤誠[2]采用多個PC平臺的分布式架構(gòu)來實現(xiàn)4K超高清實時視頻的編碼,同時基于MPI(信息傳遞接口)通信協(xié)議實現(xiàn)多機通信。布朗[3]采用不變的局部特征作為全局特征進行匹配,該方法適用于攝像機偏移忽略不計的理想狀態(tài)。民航二所科研中心自主研發(fā)的全景增強監(jiān)視系統(tǒng),采用8臺激光投影機與幕布,通過投影融合和視頻墻控制顯示全景視頻。其優(yōu)點是可以實現(xiàn)相對的無縫拼接,缺點是采用硬件的手段構(gòu)建全景視頻,硬件成本高。國防科技大學(xué)的李靜[4]等人運用了一種貝葉斯特征細化模型來自適應(yīng)地去除不正確的局部匹配點,提高匹配點的正確率,減少拼接后的圖像出現(xiàn)重影。但對于實時性要求高的場景,該方案無法實現(xiàn)實時顯示。電子科技大學(xué)的張浩[5]實現(xiàn)了基于異構(gòu)多核的DSP處理器進行高清1 920×1 080分辨率圖像拼接。這種基于DSP處理器系統(tǒng)架構(gòu)對于4K以上分辨率的圖像處理實時性較差。

    經(jīng)過文獻調(diào)研后,本文設(shè)計了一種全景多路超高清監(jiān)控視頻拼接系統(tǒng)。該系統(tǒng)運用了分布式架構(gòu),使用了多線程處理技術(shù),并提出了一種基于SMB(Server Message Block)協(xié)議的跨服務(wù)器傳輸視頻流算法,采用了基于預(yù)計算拼接參數(shù)的拼接模塊,大大提高了拼接的實時性。最終實現(xiàn)了機場監(jiān)控8路4K視頻實時拼接。




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作者信息:

方諍言,陳賢富

(中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 微電子學(xué)院,安徽 合肥230026)

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