移动车载视频的立体全景图生成方法.docxVIP

第 ３４卷 第１２期光学学报Ｖｏｌ．３４，Ｎｏ．１２２０１４年１２月ＡＣＴＡＯＰＴＩＣＡＳＩＮＩＣＡＤｅｃｅｍｂｅｅｒ，２０１４移动车载视频的立体全景图生成方法王胜春１罗四维１黄雅平１王亮１戴鹏２１ 北京交通大学交通数据分析与挖掘北京市重点实验室，北京１０００４４（２ 中国铁道科学研究院基础设施检测研究所，北京１０００８１）摘要装载有视频采集设备的巡检列车已被应用于铁路环境监测中。提出了一种从前向运动的列车车载视频中生成铁路环境立体全景图的方法，该方法仅使用一个摄像设备即可获取整个场景的立体全景信息。基于场景的几何先验和标定的相机参数从视频序列中连续地抽取一组梯形窄带作为完全采样拼接区域，窄带的宽度根据车速自动调节，将所有窄带经单应性变换修正后拼接得到全景图像，并据此构建准确的几何模型来生成全景立体像对。实验结果表明，该方法能够快速有效地生成具有立体感的全景图。与原始的视频格式相比，生成的全景图所需存储空间小 ，具有更广阔的视野和更强的真实感 ，可实现铁路场景的快速访问和沉浸式浏览。关键词机器视觉；立体全景图；条带拼接；车载视频；前向运动；铁路环境中图分类号Ｏ４３９；ＴＰ３９１文献标识码Ａｄｏｉ：１０．３７８８／ＡＯＳ２０１４３４．１２１５００５ＳｔｅｒｅｏＰａｎｏｒａｍａＧｅｎｅｒａｔｉｏｎｆｒｏｍｔｈｅＴｒａｉｎ－ＢｏｒｎｅＶｉｄｅｏＷａｎｇＳｈｅｎｇｃｈｕｎ１ＬｕｏＳｉｗｅｉ１ＨｕａｎｇＹａｐｉｎｇ１ＷａｎｇＬｉａｎｇ１ＤａｉＰｅｎｇ２１ＢｅｉｊｉｎｇＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＴｒａｆｆｉｃＤａｔａＡｎａｌｙｓｉｓａｎｄＭｉｎｉｎｇ，ＢｅｉｊｉｎｇＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００４４，Ｃｈｉｎａ（２ＩｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅＩｎｓｐｅｃｔｉｏｎＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＣｈｉｎａＡｃａｄｅｍｙｏｆＲａｉｌｗａｙＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８１，Ｃｈｉｎａ）ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅｐａｔｒｏｌｔｒａｉｎｗｉｔｈｐｉｃｔｕｒｅｐｉｃｋ－ｕｐｄｅｖｉｃｅｈａｓｂｅｅｎｕｓｅｄｆｏｒｒａｉｌｗａｙｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ．Ａｍｅｔｈｏｄｔｏｇｅｎｅｒａｔｅｔｈｅｓｔｅｒｅｏｐａｎｏｒａｍａｆｒｏｍｆｏｒｗａｒｄｍｏｔｉｏｎｔｒａｉｎ－ｂｏｒｎｅｖｉｄｅｏｕｓｉｎｇｏｎｌｙｏｎｅｃａｍｅｒａｔｏａｃｑｕｉｒｅｔｈｅｐａｎｏｒａｍｉｃｓｔｅｒｅｏｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｅｎｔｉｒｅｓｃｅｎｅｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｔｈｅｇｅｏｍｅｔｒｉｃｐｒｉｏｒｉｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｃｅｎｅａｎｄｋｎｏｗｎｃａｍｅｒａｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ａｓｅｔｏｆｔｒａｐｅｚｏｉｄａｌｓｔｒｉｐｅｓｉｓｅｘｔｒａｃｔｅｄｆｒｏｍａｖｉｄｅｏｓｅｑｕｅｎｃｅｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ， ｗｈｏｓｅｗｉｄｔｈｉｓａｕｔｏｍａｔｉｃａｌｌｙａｄｊｕｓｔｅｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｖｅｈｉｃｌｅｓｐｅｅｄ，ａｎｄｔｈｅｓｔｒｉｐｅｓａｒｅｓｔｉｔｃｈｅｄｉｎｔｏａｐａｎｏｒａｍｉｃｉｍａｇｅａｆｔｅｒａｌｉｇｎｉｎｇａｌｌｔｈｅｓｔｒｉｐｅｓｂｙｈｏｍｏｇｒａｐｈｙｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ．Ｔｈｅａｃｃｕｒａｔｅｇｅｏｍｅｔｒｉｃｍｏｄｅｌｉｓｂｕｉｌｔｔｏｇｅｎｅｒａｔｅｔｈｅｐａｎｏｒａｍｉｃｓｔｅｒｅｏｐａｉｒｓ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｍｅｔｈｏｄｃａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙａｎｄｅｆｆｉｃｉｅｎｔｌｙｇｅｎｅｒａｔｅａｓｔｅｒｅｏｓｃｏｐｉｃｐａｎｏｒａｍａ．Ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｏｒｉｇｉｎａｌｖｉｄｅｏｆｏｒｍａｔ，ｔｈｅｓｔｅｒｅｏｐａｎｏｒａｍａｒｅｑｕｉｒｅｓｌｅｓｓｓｔｏｒａｇｅｓｐａｃｅ， ｐｏｓｓｅｓｓｅｓｗｉｄｅｒｆｉｅｌｄｏｆｖｉｅｗａｎｄｇｒｅａｔｅｒｒｅａｌｉｓｍ，ａｎｄｅｎａｂｌｅｓｔｈｅｉｎｓｐｅｃｔｏｒｔｏｐｅｒｆｏｒｍｑｕｉｃｋｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎａｎｄｉｍｍｅｒｓｉｖｅｂｒｏｗｓｉｎｇ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓｍａｃｈｉｎｅｖｉｓｉｏｎ；ｓｔｅｒｅｏｐａｎｏｒａｍａ；ｓｔｒｉｐｅｍｏｓａｉｃ；ｔｒａｉｎ－ｂｏｒｎｅｖｉｄｅｏ；ｆｏｒｗａｒｄｍｏｔｉｏｎ；ｒａｉｌｗａｙｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔＯＣＩＳｃｏｄｅｓ１５０．０１５５；３３０．１４００；３３０．７３２６；３５０．４６００１引言近几年来，巡检列车已被广泛使用以确保铁路运行的安全，如意大利的“阿基米德”号综合检测列车，法国的ＩＲＩＳ３２０综合检测列车，日本的Ｅａｓｔ－Ｉ新 干线综合检测列车以及我国的０号高速综合检测列车［１－２］。通过安装在列车上的视频采集设备获取视收稿日期：２０１４－０６－