基于多视角合成算法的视频监控技术研究

摘要

随着科技的发展，视频通信已成为数据通信的主要方式之一。现在社会对视频的功能及质量提出了越来越高的要求，人们不仅仅满足于只观看一个视角方向的平面图像，而希望从各个角度看到全部视角的图像。由于场景限制，某些视角无法安置摄像机，因此需要对相邻的左右视角视频进行合成，从而获得多视角视频。基于这一需求，多视角视频编码（MVC,Multi-view Video Coding)技术应运而生。该技术为现代电视的发展，例如3DTV，FTV(Free Viewpoint Television)，奠定了良好的理论基础，也势必会广泛应用在未来众多领域中。　　多视角合成是MVC技术中最重要的部分，目前还有许多待解决问题，比如视差图准确度不高，初始合成图存在大量空洞，空洞补漏方法的选择极大地影响到合成图的质量，算法耗时过长不适用于实际系统等等。因此，MVC研究的重点就在于选择兼顾算法耗时和视差图准确度的视差估计算法，同时根据现有图像信息，高效准确地填补空洞。　　本文对视角合成的两种模式—平行摄像机阵列模式和环形摄像机阵列模式—分别进行研究。对于平行摄像机阵列模式，本文实现了一种自适应视差估计机制，并提出了一种改进的视角合成及补漏算法，仅需一次视差估计就能得到效果较好的合成图，并在合成过程中完成了空洞点的检测，减少了算法的运行时间。对于环形摄像机阵列模式，本文整合了一套完整的定角度视角合成系统，选用八点算法进行极线校正，通过立体匹配算法得到深度信息，用得到的深度信息进行3D映射，通过背景图像进行合成图空洞修复。两种模式下的算法在MATLAB中进行编写和实现，通过仿真验证算法可行。在Visual Studio2012中编写了一个上位机软件，对验证后的算法进行应用，实现了一个分模式进行虚拟视角合成的视频监控软件。　　软件运行结果证明，文中提出的算法耗时较短，效果较好。

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