胡泽 谢心蕊
摘要:针对车载全景环视系统中摄像头安装数量多、运维成本高等情况,本文提出一种基于2组广角摄像头进行数据采集的拼接方案。该方案通过数据处理、畸变校正、拼接融合等步骤,最终为驾驶员提供车载全景环视效果。
关键词:车载环视;视频拼接;畸变校正
中图分类号:TP391.41 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2020)02-0154-02
0 引言
图像作为一种载体,能够直观清晰地传递信息[1]。随着多媒体的应用和智能生活的提出,单一简洁的图像拼接俨然不能满足日益增长的发展需求,多个同步的视频拼接已然成为一种研究趋势。一组图像通过“视觉暂留”原理能够形成一个视频,因此在视频拼接过程中可以借鉴图像拼接的核心思想[2]。现有的图像拼接技术,关键在于不同图像之间重叠区域的检测、配准与融合,当前的主流亦是采取基于特征的方法来实现[3]。
常见的车载全景环视系统,主要由四至八组摄像头环绕车身构成,这种系统成本较高、安装不便且维护繁琐[4-5]。本文仅利用前后两组广角摄像头采集到的数据,通过拼接融合等步骤,最终实现基于车载环境的全景视频展示。
1 方案设计
本文在市面现有系统摄像头安装方式上简化,只保留前后两个摄像头,现有系统与本文采用的摄像头安装示意图如图1所示。
由于前后摄像头安装位置距离较远,导致它们同时刻的数据无法重合。前后摄像头同时可见区域如图2所示。
显然,当前可见区域的范围不满足全景环视系统的要求。为了实现环视目的,需要将不可見区域通过某种方式成为可见。以汽车行驶过程为例,不难发现,汽车在A时刻的部分可见区域在B时刻是不可见的,在B时刻的部分可见区域在A时刻是不可见的。透过这样有趣的现象转换思路,利用延长时间的方式,将A时刻与B时刻的可见区域相结合,对未重合部分进行填补。延时填补示意图如图3所示。
传统的图像拼接流程包括输入、处理、拼接和输出等步骤,本文的方案在此基础上进行适当调整。在输入步骤中,需要将视频抽帧,使其转换成为便于处理的图像。由于普通摄像头视角在40-90°范围内,在本文提出的安装盲区较大的情况下,不利于信息获取。因此,本文选取视角在120°-180°、范围更大的广角摄像头,需要注意的是,在其使用过程中,不可避免地会产生“桶形畸变”,就需要在处理步骤中进行校正。同时,为了获得环视效果,还需要对校正后的图像进行透视变换等操作。本文的系统整体方案设计如图4所示。
其中,在拼接步骤中,首先需要对图像进行配准,可供选择的方法多种多样,最常采用的是基于特征的检测方式,主要步骤包括特征提取、筛选、描述、匹配等;主要算法有SIFT、SURF、ORB等。然后再对配准好的图像,通过直接拼接、加权拼接、多分辨率拼接等比较常见的方式进行融合。最后在输出步骤中,利用“视觉暂存”原理,将图像输出为视频。
2 结语
通过本文提出的基于2组摄像头的车载环视系统设计方案,在一定条件下,不仅能够实现全景环视拼接效果,还可以有效地降低安装成本、简化运维步骤,具有较高的实际工程意义,易于发展推广。
参考文献
[1] 杨思燕,贺国旗,刘如意.基于SIFT算法的大场景视频拼接算法及优化[J].计算机科学,46(07):286-291.
[2] 吴健,兰时勇,黄飞虎.一种多路快速视频拼接系统设计与实现[J].计算机工程,2014,40(02):208-211.
[3] 陶菁,李毅.基于SIFT特征点的机场场面视频的实时拼接[J].现代计算机(专业版),2018(02):57-62.
[4] 周芳,杨鸣,王益平.基于车载多视角的鱼眼图像拼接算法[J].数据通信,2017(05):29-34.
[5] Jingjing Z,Donghai Z,Lizhi H,et al.Parallax Image Stitching Algorithm Based on Feature Blocking[J].Computer Engineering,2018,44(05):220-226.
A Design of the Vehicle-surrounding Panorama System Based on Two Sets of Cameras
HU Ze,XIE Xin-rui
(School of Electrical Information, Southwest Petroleum University, Chengdu Sichuan 610500)
Abstract:In view of the large number of cameras installed and the high cost of operation and maintenance in the vehicle-surrounding panoramic system, this paper proposes a stitching scheme based on two groups of wide-angle cameras for data collection. Through data processing, distortion correction, stitching and fusion, and other steps, the vehicle-surrounding panoramic look effect is finally provided for the drivers.
Key words:vehicle-surrounding; video stitching; distortion correction