双摄像头的实时视频拼接及目标跟踪(七)
系统实现
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邮箱:yi_wei_jian@163.com 作者:Y.W.jian
考虑拼接速度以及拼接质量,默认选择ORB算法进行特征点提取,选择柱面投影进行图像投影变换,选择图割法进行最大流检测,渐入渐出法进行融合。根据实际场景出现的效果再做相应的方法调整。
流程图
系统流程图如下
程序流程图如下
小场景下的视频拼接与目标跟踪
输入图像的分辨率为1280*760,每帧的融合时间为0.040.06S,平均帧率为16FPS,画面清晰度比较高,拼接质量很完美,但是物体穿过缝合线时,由于更新背景模板导致帧率大幅度降低,帧率为23FPS,很大程度的影响了拼接的效果。
小场景下的视频拼接(输入分辨率为1280*760)
当输入的图像分辨率为640320时,每帧的融合时间为0.0250.04S,平均帧率为28FPS,所拼接出来的图像分辨率较低,难以看清图像的细节,但是速度大幅度提升,可以达到实时的目的。但是当检测到运动物体穿过重叠区域时,帧率将下降到45FPS。
小场景下的视频拼接(输入分辨率为640320)
对于小场景下的视频拼接技术,由于小场景下图像信息量较少,将会一定程度的加快图像的处理速度,大大的加快了融合速度,对于视频拼接的平均帧率提升明显,但是对于运动物体穿过缝合线导致的鬼影较为明显。通过本文中提出的检测运动物体更新缝合线来解决鬼影的方案,牺牲了较大的帧率,在运动物体出现在重叠区域时,将会耗费大量的计算机资源。
对于小场景下拼接好的视频图像进行目标跟踪,采用基于HOG特征的KCF算法,在图像输入分辨率为1280*760的情况下,效果如下
虽然小场景下包含的图像信息比较少,但是进行目标跟踪时,选定的目标框中所占用的图像信息比较多,通过样本训练滤波器时得到的滤波器将会更加准确,对后续帧的目标跟踪位置的计算自然会更加精确。
通过对拼接图像中的目标进行跟踪,可以得到,对于小场景下的目标跟踪,效果比较好,出现跟丢的概率比较低。
大场景下的视频拼接与目标跟踪
大场景下,图像信息较多,细节较多,计算机将采集到的图像进行处理时,速度将会受到一定程度的影响。
对于图像的输入分辨率而言,倘若图像输入分辨率低,则图像中的重要信息所占的像素点较少,以至于无法看清重要信息。因此,通过提高分辨率,降低处理速度,来获得质量相对较好的拼接图像。
对于1280*760的输入图像,图像融合的速度介于0.080.10S之间,帧率介于1012FPS。而对于缝合线的更新,在大场景下,一方面,对选定的运动检测区域进行直方图统计和对比时,所选的区域远大于大场景下的运动目标,导致对直方图的影响并不大;另一方面,由于重叠区域内运动物体所占的像素点较少,穿过缝合线时,基本看不出明显的鬼影,而是自然的过渡。所以视频拼接在大场景下拼接质量较高,拼接速度有所减缓。
由于大场景的原因,对固定的两个USB摄像头,可以免去运动物体检测以及拼接模板更新这一步骤,这样将会是整个视频拼接更加流畅,提高其平均速度。
对于不固定的两个摄像头,需要选择运动物体检测,通过移动两个摄像头,改变其相对位置,自动或者通过控制台手动进行模板更新。
下图为实际应用
大场景下的视频拼接
对于大场景下的目标跟踪,虽然图像信息较多,但是选定的跟踪目标所占的像素比例较少,效果将会有一定程度的降低。利用基于HOG特征的KCF算法对大场景下拼接好视频的图像帧进行运动目标跟踪,效果如下图,
在大场景下,对拼接视频中运动的目标进行目标跟踪时,效果与小场景相比,相对较差,跟踪目标框中信息较少导致训练的滤波器不够准确,并且容易受到周围环境的干扰。但是对于基于HOG特征的KCF算法在视频拼接应用,总体效果还是比较好的。
实时性的可行性分析
本实验采用的是双路USB摄像头进行实时采集,其采集速率只有25-30FPS,严重影响程序的处理速度,所以如果采用高速摄像头,则可以大为提升实时性。
于是,考虑用已经采集好的视频序列进行输入,替代摄像头的实时采集,在视频拼接和目标跟踪同时进行的情况下,可以达到23FPS,近似满足于实时性条件。效果如下,
而如果只是单纯的进行视频拼接,显然能够提升拼接速度。
况且实验采用的是联想Z410笔记本电脑,未采用GPU加速,因此,速度提升的方法还有很多。
下面给出demo下载地址
https://download.csdn.net/download/qq_28901541/10747926
或者直接去我的下载资源下寻找该资源连接
其中只给了demo,附带了使用说明,只有release版本,由于一些原因,暂不考虑给出具体代码,望各位谅解。
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