多镜头反光式全景视频系统的设计、实现及其算法研究

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1、摘要+摘要作为虚拟现实技术和视频转播技术的最新进展，全景视频能够比全景图片给人带来更为强烈的浸入式体验。通过将一组同型镜头在同一水平面上环形对称排列，并将采集到的多幅视频图像经时间同步、统一白平衡、色彩融合、透视变换等处理后，生成完整的高清晰度全景视频，真实地再现了周围的全部场景。本文既有硬件结构上的理论分析与工程设计，又有软件算法上的研究与实现，还有全景视频在应用上的开发，同时还讨论了一种全景视频生成算法的硬件加速技术。在硬件结构的设计上，从光学研究入手为满足不同应用需求设计了一系列解决方案，彻底解决了在其它全景视频系统中存在的视觉盲区和重影区的问题，并进行了工程上的产品化设计与实现，成功

2、加工了一台全景视频系统样机。此外，还介绍了一种通过GPU对全景视频生成算法进行硬件加速的方法。在软件算法的研究上，设计了一套完整的全景视频生成算法，包括时间同步、统一白平衡、色彩融合、透视变换以及全景视频生成5个流程。分别设计了一套针对多路视频流的时间同步方案和统一白平衡算法，以及针对无重合区域的色彩融合算法，并给出了算法的实际结果。此外，还提出了一套比软件解决方案效果更好、能够彻底解决时间同步问题的硬件解决方案。在全景视频的应用上，结合IPTV技术，搭建了一套完整的全景视频直播系统，该系统能够使观众远程控制观看的视野，通过遥控器、鼠标或键盘随意移动观看的视角，摆脱了以往那种由摄像师决定观看

3、内容和角度所带来的束缚，如同在现场一样能够左顾右盼，从而带给人一种身临其境的现场感受。这种新型的视频观看模式将对现有传统的视频转播模式带来一次新的变革。此外，针对产品化的应用要求进行了相应地设计，包括允许用户随意改变工作的镜头个数，随意调整各镜头画面相互之间的播放顺序以及对各个镜头参数进行独立的自动和手动调节。经过实验室数年的努力，这种全景转播系统已经在一定程度上满足了产品化的需求，可以被应用到相关的各个领域。关键词：全景视频；多镜头系统：光学成像；GPU通用计算；直播系统北京工业大学工学硕士学位论文AbstractPanoramicvideocanprovideamoreintenseim

4、mersingexperiencethanpanoramicimage．Thisthesisusemultiplelensesarrayinginacircletocapturevideoofsurroundingsaroundandcreateapanoramicvideoaftertimesynchronization，uniformwhitebalance，colorblendingandperspectivetransformation，whichrecreaterealenvironmentsofthesurroundingsofthecameras．Thisthesisresea

5、rchesonthehardwarearchitecture，thesoftwarealgorithmsandtheapplicationsofthepanoramicvideo，aswellasthehardwareaccelerationtechnology．Ontheresearchofhardwarearchitecture，thisthesismakesaseriesofrsolventdepartfromopticalresearch，whichdispelledtheblindzoneandoverlapzoneintheviewingfieldoftheotherpanora

6、micvideosystem．Thenthisthesistakesatechnicaldesignandimplementationwithitaprototypeofpanoramicvideosystemwasmade．Thisthesisintroducedapanoramicvideogeneratingmethodbasedonvideocardhardwareacceleration，whichcandealwiththosecomplicatedgraphicprocessingtaskandreleaseCPUfromthoseheavywork．Ontheresearch

7、ofsoftwarealgorithms，thisthesisputforwardanalgorithmsofthepanoramicvideocreation．Thenputforwardatimesynchronizationalgorithmandauniformwhitebalancealgorithmformulti-videostreamsandacolorblendingalgorithmwit