[发明专利]一种基于3D实景自动拼接算法生成的预警系统

说明书

本发明提供了一种基于3D实景自动拼接算法生成的预警系统。包括全景模式选择、图像采集、图像完美拼接、空间预警交互以及3D实景浏览使用等步骤。通过3D全景自动拼接，实现整个预警系统页面的交互。提高用户体验，增加预警准确性和直观性。

技术领域

本发明涉及到3D全景领域和预警领域，特别是涉及3D图景生成和凭借技术。

背景技术

全景图是基于全景绘制IBR（Image-Based Render）的关键技术。但将全景算法应用在预警系统暂时还没有先例。现有现有的IBR技术大概可以分为四类：基于全景（Panoramic Image）的方法，基于图像深度信息的方法，基于光场（Light Field）信息和基于 Morphing的方法。现阶段，相对成熟的技术是第一种基于全景图的方法 ,而且它实现方便处理量易于预警系统的实现。

目前，现有的全景拼接制作方法是：在固定的视点用照相机或者摄像机将每个角度的场景进行拍摄和采集处理，处理采集之后的图像、整合等处理，生成全景图像，最后再用计算机经过投影展示出来，并且提供局部的有限的漫游功能。虽然全景视图有其自身的局限性，比如视点单一，只能在场景内部实现漫游等，但是由于该技术具有极强的可操作性，而且技术也相对成熟，已经成为应用最为普遍的IBR技术之一。目前全景视图主要应用在：虚拟环境、游戏设计、电影特技效果、虚拟博物馆等等。但该技术在预警系统中应用时，存在极强的缺陷性，关键是将实景和3D全景中的每个位置相互对应，本发明引入了全景图像拼接算法和边缘检测算法等来确保这个效果。根据资料查询，将它应用到预警系统是尚属首次。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是3D全景自动拼接技术在预警系统中的应用。提高预警系统的准确性和交互能力。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：三维虚拟实景图像的柱面拼接和全景图像自动拼接算法的改进。

现有的全景图像拼接生成算法主要可以分为三类：基于相位的方法、基于流的方法和基于特征的方法。

（1）基于相位的方法：该方法利用傅立叶变换、小波变换等等先对图像进行变换，再利用变换后的图像的某些特征进行匹配。但是如果存在空间上的局部变化，就会导致该方法产生较大误差；

（2）基于流的方法：也叫做基于面积的方法。该方法是通过比较两幅图像亮度（或颜色）差异，并使之最小化来寻找最佳匹配点的。上文描述的两种经典算法就是属于该方法，采用这种方法的还有：Duffin 和Barrett在Szeliski研究的基础上提出的一种恢复6个参数模型的算法。基于面积方法的缺点就是它的计算量明显偏大；

（3）基于特征的方法：该方法的主要思想就是从一幅图像中提取一定的特征，如：点、线、边缘等等，并用此特征为匹配模板，在第二幅图像中搜索。该方法可以提高计算速度，但是提取合适的图像特征比较困难。

如何提取合适的图像特征，很多学者在这个方面做了探讨，其中 Kim等人利用抽取物体轮廓作为特征，而钟力等人利用重叠图像两列象素的亮度（或颜色）比或者亮度（或颜色）作为特征模板，张鹏等人利用象素灰度值信息提取某一矩形区域作为特征模板进行匹配。需要注意的另一个问题就是采集的图像中重叠部分并不是单纯的平面位移变换，还存在伸缩变形等，所以这也增大了特征提取的难度。

为了解决上述问题，本发送改进了当前的算法公式，首先在图像拼接中利用3DVR中的Laplace量子边缘检测算法，再加上二值化算法和平滑滤波3*3模板的噪音消除抽取出图像的特征图(图1)。