井下巷道大視差圖像拼接算法

楊璇璇，劉景勇，王艷芬，云霄，董鍇文，魏力

(1.中國礦業大學 信息與控制工程學院， 江蘇 徐州 221116；2.徐州中礦數字化礦山技術研究所， 江蘇 徐州 221116；3.河南能源化工集團新疆投資控股有限公司， 新疆 烏魯木齊 830026)

0 引言

煤礦井下環境復雜，安全隱患較多，需要對井下巷道進行視頻監控[1]。單個攝像頭視野有限，無法實現大范圍監控，需要采用圖像拼接技術將多個攝像頭拍攝的有重疊區域的圖像拼接成視野更大、清晰度更高的監控畫面[2]，為后續井下監控視頻分析提供數據基礎。目前定點旋轉攝像頭拍攝場景下的圖像拼接技術已取得了顯著成果。但在煤礦井下巷道等狹長通道中，采用定點旋轉攝像頭成本較高，且拍攝視野和圖像拼接效果有限。本文針對煤礦井下巷道視頻監控問題，采用大視差拍攝場景，設計如圖1所示的攝像頭排列布局方式，以最少數量的攝像頭拍攝最大范圍的巷道視野。由于拍攝場景距離攝像頭較近，攝像頭之間距離較遠，造成待拼接圖像之間視差過大，加大了圖像拼接難度，所以需要采用一種適用于大視差拍攝場景的圖像拼接方法。

圖1 煤礦井下巷道中攝像頭排列布局方式Fig.1 Arrangement mode of cameras in coal mine underground roadway

現有的圖像拼接方法主要有基于全局對齊的方法、基于局部變形的方法和縫合線主導的方法。若待拼接圖像滿足單點透視假設，即待拼接圖像通過定點旋轉攝像頭拍攝得到，或拍攝場景距離攝像頭較遠，使得待拼接圖像間不存在視差，采用基于全局對齊的方法可實現圖像的自然無縫拼接。……