Построение панорамных изображений на основе ряда кадров, снятых видеокамерой, произвольно перемещающейся в плоскости, параллельной панорамируемой
Рассмотрен метод построения панорамных изображений (панорамирование) на основе ряда кадров, снятых видеокамерой, движущейся поступательно в вертикальном и горизонтальном направлениях. Основой метода является последовательное вычисление вектора перемещения для двух соседних кадров и стыковки этих кад...
Gespeichert in:
| Datum: | 2002 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України
2002
|
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/6357 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Построение панорамных изображений на основе ряда кадров, снятых видеокамерой, произвольно перемещающейся в плоскости, параллельной панорамируемой / В.П. Боюн, В.В. Довгань // Комп’ютерні засоби, мережі та системи. — 2002. — № 1. — С. 33-38. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-6357 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-63572010-03-02T12:01:37Z Построение панорамных изображений на основе ряда кадров, снятых видеокамерой, произвольно перемещающейся в плоскости, параллельной панорамируемой Боюн, В.П. Довгань, В.В. Рассмотрен метод построения панорамных изображений (панорамирование) на основе ряда кадров, снятых видеокамерой, движущейся поступательно в вертикальном и горизонтальном направлениях. Основой метода является последовательное вычисление вектора перемещения для двух соседних кадров и стыковки этих кадров в одно большое панорамное изображение. 2002 Article Построение панорамных изображений на основе ряда кадров, снятых видеокамерой, произвольно перемещающейся в плоскости, параллельной панорамируемой / В.П. Боюн, В.В. Довгань // Комп’ютерні засоби, мережі та системи. — 2002. — № 1. — С. 33-38. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. 1817-9908 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/6357 681.327 ru Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| description |
Рассмотрен метод построения панорамных изображений (панорамирование) на основе ряда кадров, снятых видеокамерой, движущейся поступательно в вертикальном и горизонтальном направлениях. Основой метода является последовательное вычисление вектора перемещения для двух соседних кадров и стыковки этих кадров в одно большое панорамное изображение. |
| format |
Article |
| author |
Боюн, В.П. Довгань, В.В. |
| spellingShingle |
Боюн, В.П. Довгань, В.В. Построение панорамных изображений на основе ряда кадров, снятых видеокамерой, произвольно перемещающейся в плоскости, параллельной панорамируемой |
| author_facet |
Боюн, В.П. Довгань, В.В. |
| author_sort |
Боюн, В.П. |
| title |
Построение панорамных изображений на основе ряда кадров, снятых видеокамерой, произвольно перемещающейся в плоскости, параллельной панорамируемой |
| title_short |
Построение панорамных изображений на основе ряда кадров, снятых видеокамерой, произвольно перемещающейся в плоскости, параллельной панорамируемой |
| title_full |
Построение панорамных изображений на основе ряда кадров, снятых видеокамерой, произвольно перемещающейся в плоскости, параллельной панорамируемой |
| title_fullStr |
Построение панорамных изображений на основе ряда кадров, снятых видеокамерой, произвольно перемещающейся в плоскости, параллельной панорамируемой |
| title_full_unstemmed |
Построение панорамных изображений на основе ряда кадров, снятых видеокамерой, произвольно перемещающейся в плоскости, параллельной панорамируемой |
| title_sort |
построение панорамных изображений на основе ряда кадров, снятых видеокамерой, произвольно перемещающейся в плоскости, параллельной панорамируемой |
| publisher |
Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України |
| publishDate |
2002 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/6357 |
| citation_txt |
Построение панорамных изображений на основе ряда кадров, снятых видеокамерой, произвольно перемещающейся в плоскости, параллельной панорамируемой / В.П. Боюн, В.В. Довгань // Комп’ютерні засоби, мережі та системи. — 2002. — № 1. — С. 33-38. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT boûnvp postroeniepanoramnyhizobraženijnaosnoverâdakadrovsnâtyhvideokamerojproizvolʹnoperemeŝaûŝejsâvploskostiparallelʹnojpanoramiruemoj AT dovganʹvv postroeniepanoramnyhizobraženijnaosnoverâdakadrovsnâtyhvideokamerojproizvolʹnoperemeŝaûŝejsâvploskostiparallelʹnojpanoramiruemoj |
| first_indexed |
2025-07-02T09:16:34Z |
| last_indexed |
2025-07-02T09:16:34Z |
| _version_ |
1836526122695655424 |
| fulltext |
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2002, №1 33
Рассмотрен метод построения
панорамных изображений (пано-
рамирование) на основе ряда кад-
ров, снятых видеокамерой, дви-
жущейся поступательно в верти-
кальном и горизонтальном на-
правлениях. Основой метода явля-
ется последовательное вычисле-
ние вектора перемещения для двух
соседних кадров и стыковки этих
кадров в одно большое панорам-
ное изображение.
В.П. Боюн, В.В. Довгань, 2002
ÓÄÊ 681.327
Â.Ï.ÁÎÞÍ, Â.Â.ÄÎÂÃÀÍÜ
ÏÎÑÒÐÎÅÍÈÅ ÏÀÍÎÐÀÌÍÛÕ
ÈÇÎÁÐÀÆÅÍÈÉ ÍÀ ÎÑÍÎÂÅ ÐßÄÀ
ÊÀÄÐÎÂ, ÑÍßÒÛÕ ÂÈÄÅÎÊÀÌÅÐÎÉ,
ÏÐÎÈÇÂÎËÜÍÎ ÏÅÐÅÌÅÙÀÞÙÅÉÑß
 ÏËÎÑÊÎÑÒÈ, ÏÀÐÀËËÅËÜÍÎÉ
ÏÀÍÎÐÀÌÈÐÓÅÌÎÉ
Панорамные изображения используются в
случаях, когда необходимо получить целост-
ное представление окружающей обстановки
из нескольких отснятых кадров. В случае
если съемка производится с камеры, движу-
щейся поступательно в горизонтальном на-
правлении, можно получить широкоформат-
ное (по горизонтали) изображение с высотой,
равной высоте кадра. Такой способ построе-
ния панорамных изображений рассмотрен в
[1,2]. Однако в некоторых случаях, напри-
мер, съемка обширных территорий, больших
зданий, аэрофотосъемка и т.п. может потре-
боваться панорамное изображение, снятое
камерой, перемещающейся в двух направле-
ниях. В таком случае, как ширина, так и вы-
сота результирующего изображения могут
быть значительно больше соответственно
ширины и высоты отдельного кадра.
Для построения панорамного изображения
в рассматриваемом случае необходимо про-
изводить стыковку отдельных кадров видео-
последовательности в одно панорамное изо-
бражение, с учетом смещения кадров по
двум осям. Рассмотрим два соседних кадра
видеопоследовательности, снятых камерой,
движущейся, например, вверх и вправо (см.
рис.1). На показанных рисунках видно, что
второй кадр содержит значительную часть
первого, смещенную на некоторую величину
по обоим координатам в обратную сторону
движения камеры. Для дальнейшего рассмот-
В.П. БОЮН, В.В. ДОВГАНЬ
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2002, №1 34
рения вопроса необходимо определить как направление движения камеры, так и
численное значение смещения изображения от кадра к кадру в обоих направле-
ниях. С этой целью в первом кадре выделяется некоторая область (образец) и
производится поиск этой области во втором кадре (см. рис.2). Размер образца в
первом кадре выбирается из следующих соображений:
размер образца должен быть достаточным для обеспечения точности нахо-
ждения смещения кадров относительно друг друга и точности их состыковки;
участок изображения, содержащий образец, должен присутствовать в сле-
дующем кадре видеопоследовательности. В рассматриваемом случае наиболее
удачным расположением образца будет центр кадра;
при увеличении размеров образца пропорционально его площади увеличи-
вается количество вычислений, необходимых для нахождения вектора смещения
кадров друг относительно друга.
Кадр №1
Кадр №2
РИС. 1. Соседние кадры видеопоследовательности при движении камеры вверх и вправо
ПОСТРОЕНИЕ ПАНОРАМНЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ НА ОСНОВЕ РЯДА КАДРОВ...
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2002, №1 35
Зону поиска образца во втором кадре следует выбирать больше максималь-
ного смещения камеры от кадра к кадру (эта величина зависит от линейной ско-
рости движения камеры и частоты кадров съемки). Зона поиска должна быть
больше образца и может равняться размерам всего кадра.
Степень соответствия выбранного образца из кадра n в кадре n+1 на каждом
шаге сканирования определяется, например, по минимуму функции [3,4]
,),(),(
),(
∑
∈
−=
Rji
jiCjiAF
где A (i,j) − значения яркости элементов образца (из кадра n); С (i,j) − значения
яркости элементов в зоне поиска кадра n+1.
Координаты x1, y1, в которых будет наблюдаться минимум данной функции,
будут указывать на координаты вхождения образца во втором кадре видеопос-
ледовательности, как показано на рис. 2.
x0 y
x1,y1
Кадр 1
Образец
Кадр 2
Зона поиска
Положение образца
в кадре №1
Положение образца
в кадре №2
РИС. 2. Определение вектора смещения соседних кадров видеопоследовательности
В.П. БОЮН, В.В. ДОВГАНЬ
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2002, №1 36
Сложность процедуры поиска образца изображения при неравномерной
скорости движения камеры может быть определена следующим образом.
Для одной операции сравнения образца b⋅h пикселов требуется выполнить
≈2bh операций типа сложения. Так как поиск производится по зоне сканирова-
ния шириной (B-b) и высотой (H-h), то общее количество операций определится
как 2 (B-b) ⋅ (H-h) ⋅ bh.
По разнице координат x1, y1 и x0, y0 можно получить вектор относительного
смещения второго кадра относительно первого, а также произвести состыковку
этих кадров и получить изображение, содержащее полную информацию из двух
кадров, как показано на рис. 3.
РИС. 3. Панорамное изображение, являющееся суммой изображений первого и второго
кадров
Выполняя подобным образом обработку для всех кадров видеопоследова-
тельности, получаем панорамное изображение, являющееся суммой всех кадров
рис. 4.
Данный метод построения панорамного изображения позволяет достичь
значительных степеней сжатия видеопоследовательностей рассматриваемого ти-
па, так как весь ряд снятых кадров заменяется одним большим панорамным изо-
бражением. В рассматриваемом случае из 77 кадров видеопоследовательности
ПОСТРОЕНИЕ ПАНОРАМНЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ НА ОСНОВЕ РЯДА КАДРОВ...
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2002, №1 37
а
б
РИС. 5. Монтаж видеопоследовательности с заданной траекторией камеры:
а – траектория движения камеры при съемке исходной видео-
последовательности; б – заданная произвольная траектория
РИС. 4. Панорамное изображение, полученное из 77 кадров
Размер кадра исходной
видеопоследовательности
В.П. БОЮН, В.В. ДОВГАНЬ
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2002, №1 38
размером 320 х 180 пикселов было получено одно панорамное изображение раз-
мером 470 х 280 пикселов. Объем информации исходной видеопоследователь-
ности (для полутонового изображения один байт на пиксел): Nви = 320⋅180⋅77 =
= 4435200 байт. Объем полученного панорамного изображения: Nпан= 470⋅280 =
=131600 байт. Степень сжатия:
.%97.2%100
4435200
131600%100
N
N
K
ви
пан
сж =⋅=⋅=
Из полученного таким образом панорамного изображения можно полностью
восстановить не только исходную последовательность кадров, но и смонтиро-
вать видеопоследовательность с произвольной траекторией движения камеры
и с любой частотой кадров. Для этого каждую точку заданной траектории
мы принимаем за центр кадра, а далее вырезаем из большого панорамного изо-
бражения кадр и ставим в ряд видеопоследовательности (см. рис.5), причем раз-
мер кадров сгенерированной видеопоследовательности может не совпадать
с исходным.
Предложенный метод позволяет создавать панорамные изображения на ос-
нове последовательности кадров, снятых видео- или фотокамерой, движущейся
поступательно в вертикальном и горизонтальном направлениях без использова-
ния ручных операций. Этот метод позволяет значительно уменьшить время соз-
дания панорамных изображений и улучшить их качество за счет увеличения ко-
личества снимков, из которых монтируется панорамное изображение.
Метод может быть рекомендован для использования в цифровых фотоаппа-
ратах и видеокамерах. Поcтроенные таким образом панорамные изображения
могут быть использованы в системах виртуальной реальности.
Рассмотренный метод панорамирования может быть использован для ком-
прессии видеоинформации в охранных системах с подвижными видеокамерами,
с возможным улучшением комфортности просмотра окружающей обстановки,
для дистанционного зондирования поверхности Земли, получения изображения
непрерывного сварочного шва большой длины для последующего визуального
контроля. Предложенный способ монтажа видеопоследовательности из большо-
го панорамного может быть использован в кинематографе и в телевидении.
1. Боюн В.П., Довгань В.В. Інтелектуалізація систем колового огляду // Праці V всеукр.
міжнар. конф. “Оброблення сигналів і зображень та розпізнавання образів” (УКРОБРАЗ
2000). – К.: 2000. – С. 283 - 286.
2. Довгань В.В. Построение панорамных изображений (панорамирование) на основе ряда
изображений, отснятых вращающейся видео- или фотокамерой // Технологія створення
перспективних комп’ютерних засобів та систем з використанням новітньої елементної
бази. – К.: 2000 – С. 99 - 104.
3. Старовойтов В.В. Локальные геометрические методы цифровой обработки и анализа
изображений. – Минск: Ин-т технической кибернетики НАН Беларуси, 1997. − 284 c.
4. Липанов А.В., Путятин Е.П. Исследование алгоритмов обнаружения объектов на основе
методов корреляционного распознавания и алгоритма параллельной нормализации. –
Харьков: Радиоэлектроника и информатика. − 1998. − №3. – С. 28 - 33.
Получено 01.07.2002
|