视频图像拼接技术在飞行区智能监控系统中的应用.docx

视频图像拼接技术在飞行区智能监控系统中的应用王欣摘要早期机场建设时，对飞行区的视频监控需求仅停留在重点关注区域可视，缺少飞行区大场面监控手段。机场对于飞行器在场区内的监控主要使用场监雷达系统，但其只能在地图上显示飞机的标识，无法实际观察到飞机实际滑行环境及周边情况。而在站坪上或航站楼楼顶架设的摄像机数量较少，很难实现对飞行区场面的整体监控。本文介绍了如何使用视频图像拼接技术实现对飞行区大场面监控，提升运行管理人员的管理效率。【关键词】图像融合BURF特征检测图像匹配1背景描述机场对于飞行器在场区内的监控主要使用场监雷达系统以及在站坪上或航站楼楼顶架设的摄像机进行监控。其中，场监雷达系统主要是对机场飞行区区域内的飞机进行监视，从而保证机场在各种气候条件下的运行效率及运行安全性，尤其在较低能见度的条件下，该系统对维持机场运行流量能起到非常有效的作用。由于其只能在地图上显示飞机的标识，无法实际观察到飞机实际滑行环境及周边情况。而视频监控的监控范围仅停留在对重点关注区域的可视化监控，监控点位较少，且点位是零星分布在航站楼屋面、远机位等区域，受点位分布和摄像机镜头限制拍摄范围有限，对于飞行区这种比较开阔的区域，现有监控系统无法实现全区域覆盖，获得大视野场景，因此，很难实现对飞行区场面的整体监控，从而导致监控人员不能快速、正确的判断飞行区场区整体运行情[本文来自于wwW.zz-news.cOm]况，存在一定安全监控隐患。2视频图像拼接原理图像拼接算法的种类较多，各种算法之间在拼接步骤上会有一些不同，但概括起来由视频图像采集、视频图像预处理、视频图像配准和视频图像融合这四个部分组成。第一部分是视频图像采集过程：该过程主要是通过视频图像采集设备实时获得场景中的内容并通过数字编码形成输出数字视频图像，最常用的视频图像采集设备主要由照相机、摄像机等，本文采用的视频图像采集设备是球型高清数字摄像机。第二部分是视频图像预处理过程：该过程主要是图像配准的前期准备工作，以便图像能够较好的进行配准，一般是用图像处理方法对在采集过程中生成的噪音、失真、畸变等情况进行优化调整。常用的方法有：特征值提取、直方图处理、图像增强以及图像匹配模板构建等。第三部分是图像配准过程：该过程完成的工作主要是建立多图像间特征点之间的关联关系，将多幅从不同视角获取的同一场景有重叠区域的图像转换到同一坐标中，为后续融合打好基础。第四部分是图像融合过程，该过程主要是在图像配准的基础上，使图像在拼接缝隙处实现平滑过渡，将图像叠加后在重叠区域出现拖尾、模糊的现场尽量消除以达到良好的拼接质量。其中，视频图像配准是视频全景拼接的关键步骤，配准的准确性、效率等严重影响视频全景拼接的最终效果。3视频图像拼接在飞行区智能监控系统中的应用3.1视频采集点位本次全景拼接采用的是安装在中跑道西侧机库顶部的四台HIC6621高清快球，监控点位距离站坪的垂直距离大约为40米，距离中跑道中心线的距离约595米，四台摄像机的水平位置一致，两两相邻的摄像机之间的距离一致，且摄像机的焦距等参数配[本文来自于www.zz-nEws.Com]置也保持一致。具体布点位置如下图2，红点表示拼接使用的摄像机，黄色区域是全景拼接区域。3.2飞行区全景视频拼接流程由于视频图像一般是不低于每秒25帧的图像显示的效果，本文主要考虑视频的上下文性和实时性，为了既确保图像的质量又兼顾拼接的时效性，结合首都机场现场实际需求及采集图像的情况，使用了一种全自动、实时视频拼接方法，主要分为三个核心部分：3.2.1图像采集本文用于图像拼接图像采集的摄像机型号是HIC6621，利用厂家提供的SDK开发包，进行解码端的开发。解码端作为拼接平台与视频监控平台的接口，主要负责与视频监控平台的交互，实现对图像的实时采集。同时，为了确保图像后续的拼接质量，编码端在提取视频时，要确保从四路摄像机同步提取。3.2.2图像预处理图像预处理模块主要是对提取的图像进行诸如：降噪、畸变校正、特征点提取等操作，为后续图像配准及融合时，提供相对精确、特征点更突出、图像质量更好等特点的待拼接图像，以确保全景拼接有更好的拼接效果。3.2.3图像配准及融合图像配准及融合模块主要是通过对依据图像的首帧进行特征匹配和提纯后，求解图像间的投射矩阵，本参考矩阵变换实现图像配准及融合拼接，后续帧将直接套用投射矩阵参数进行图像配准及融合，可有效提升融合效率，以便更好的实现实时拼接输出。3.3视频图像采集视频图像采集模块主要是通过用接口开发实现对拼接视频所需图像的实时、同步、无损采集，作为视频拼接的基础，为后续视频拼接提供高清晰度数据源。本文测试使用的摄像机为HIC6621高清快球，通过厂家提供的SDK开发接口，实现对视频图像的调用。3.4视频图像预处理视频图像预处理模块主要负责视频预拼接、相