[发明专利]一种基于光流法的海空背景监控视频图像拼接方法

说明书

本发明公开一种基于光流法的海空背景监控视频图像拼接方法，针对目前海空背景监控视频图像拼接技术存在的难点，本发明将光流法运用到海空背景监控视频图像拼接中，利用光流法计算出光流场，再利用直方图统计出x，y方向上的光流值，最后计算出变换矩阵，从而完成海空背景监控视频图像的拼接；本发明方法具有拼接速度快，拼接得到的图像质量佳等优点。

技术领域

本发明属于图像拼接领域，特别涉及一种海空背景监控视频图像拼接技术。

背景技术

监控系统是一种重要的安防手段，监控系统能够为决策者提供实时、直观、准确、丰富的现场信息，对监控视频的全景图像拼接，可以解决单个摄像头视角较小的局限性，能够为观察者提供全方位、无间隙的实时监控。目前的海空背景监控视频图像，其图像拼接有以下几个难点：(1)监控视频图像分辨率较低、图像质量不高、像素值以灰度值为主，色彩不够丰富、图像特征不明显；(2)视频图像上加载有比较明显的水印字幕，对图像拼接有很大的影响；(3)海空背景中的海面波浪纹理和天空纹理具有高度相似性、重复性，使得图像特征不明显、图像配准难度较大；(4)视频每秒的图像帧数比较多，对图像拼接算法速度要求较高；虽然已有很多视频图像拼接方面的专利，但是，针对上述4个难点的海空背景监控视频，还未有很好的解决方案。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出一种基于光流法的海空背景监控视频图像拼接方法，能很好地去除水印字幕，对于低分辨率、特征不明显的海空背景视频图像能很好地实现图像拼接。

本发明采用的技术方案为：一种基于光流法的海空背景监控视频图像拼接方法，将光流法运用到海空背景监控视频图像拼接中，利用光流法计算出光流场，再利用直方图统计出x，y方向上的光流值，最后计算出变换矩阵，从而完成海空背景监控视频图像的拼接；包括以下技术：

1、选择性中值滤波算法

(1)在图像上用矩形框选出含有水印字幕的图像区域；

(2)选择一个模板大小S为11×11的中值滤波器，设定一个阈值K为200，在步骤(1)中选出的矩形区域，用式下面的公式进行选择性中值滤波。

其中，f(x,y)是原图像，f(s,t)表示原图像上点(s,t)的像素值，g(x,y)是中值滤波后的图像，F(x,y)是选择中值滤波后的图像，median(·)为取中值函数，(s,t)∈S表示模板11×11内的点坐标，S、K为阈值是经验值，本发明K取值200；

这里的中值滤波具体处理过程为：对于原图像f(x,y)上的每个像素点，判断其是否大于K，若大于K，利用中值滤波对其进行处理，若小于K，不处理，最后得到的图像F(x,y)就是去除水印后的图像，其中，中值滤波为：对于以原像素点为中心的11×11像素点范围内，按照图像灰度值排序，选取排序中的中位数作为滤波后的值。

2、采用光流法计算光流场

使用Opencv库内部函数Farneback计算第t、t+1帧图像之间的光流场，为了加快计算速度，先对图像进行2倍下采样，缩小图像的尺寸；

3、距离加权法融合

距离加权法是对两幅图像重叠区域的每个像素点计算加权得到，权值和距离有关系，其具体公式如下：

其中，I₁(x,y)表示图像1中的重叠区域，I₂(x,y)表示图像2中的重叠区域，I₁、I₂分别为I₁(x,y)、I₂(x,y)的简写，m(x,y)和n(x,y)分别是图像1和图像2的权值，m(x,y)和n(x,y)计算公式为：