一种采用两路视频间亮度和色偏对视频拼接的系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及图像处理和视频处理领域，属于多路摄像头视频拼接之前的减小亮度 和色偏范畴，尤其设及一种采用两路视频间亮度和色偏对视频拼接的系统。
【背景技术】
[0002] 随着当今多媒体技术的飞速发展，使用数码相机、摄像机、手机等设备来获取视频 和图像信息越来越广泛，然而人们时常需要获得宽视角、大场景的全景图像满足特定应用， 运些设备无法满足获得宽视角视频的需求。一些硬件设备如鱼眼镜头和广角镜头虽然可W 获得全景图像，但是运些设备价格昂贵，不适合广泛应用。视频拼接技术是将多路视频采集 设备采集到的视频序列，拼接合成一路宽景甚至全景的视频，运是一种基于图像配准算法 的实时视频处理技术，运种方法可W提高人们对事物和场景的辨别、感知和监控能力，能够 广泛应用与多个领域。
[0003] 然而在实际环境中，由于摄像头所处的位置不同，导致其周围光照情况互不相同， 得到的视频中色彩和亮度也互不相同，运使得拼接后得到的视频会出现空间上亮度和色彩 不自然的现象，甚至在两幅图像拼接处出现缝隙，为了解决运个问题，需要在配准之前对多 路视频进行亮度和色彩校正，通常采用白平衡算法对视频进行预处理。
[0004] 图像的亮度可W由YUV格式中的Y分量表征，Y分量的平均值越大，图像整体亮度越 高，而色彩校正需要将输入YUV格式转换为RGB格式，因此系统采用了简单的线性亮度调整 算法先进行亮度调整，再对调整完的图像进行色彩校正。
[0005] 近年来，针对图像色彩恒常性问题，研究者们提出了很多算法，如经典的灰度世界 算法、完美反射算法等，Joost van de Weijer和Ilieo Gevers等提出一种基于灰度边缘 (gray-edge)的白平衡理论和算法，该方法在传统的灰度世界算法理论的基础上，提出图像 的边缘差分的平均值是无色偏的假设，即在一般自然图像中，如果有足够多的颜色，那么它 们差分图像的平均值是一个常量。该算法能够产生比传统灰度世界等算法更好的效果，但 是计算量也相对复杂。通常白平衡算法是为了还原图像的色彩，消除色偏，使图像更接近人 眼的习惯，而我们为了满足拼接的需要，必须调整其中一路视频的RGB通道值，使之与另一 路更接近，运可W通过改进算法的解决。
[0006] 由于视频预处理的目的是使得多路视频亮度和色彩相近，如何在综合考虑SoC系 统对拼接质量和效果需求下，提出一种改进型的视频拼接系统，并在此基础上实现两路视 频间的亮度和色彩一致性调整，然后根据调整后的视频帖完成拼接融合操作，还存在很多 需要解决的问题。（1)需要性能优化的算法，使得运算速度能够提高。（2) W其中一路为参 考，调整另一路的亮度分量使之与参考帖亮度相同（3)灰度边缘白平衡算法能够将图像的 RGBS个通道的值修正的更加接近平均值，但要使得多路视频之间色彩相近，不能让每路视 频的色彩修正值接近各自的平均值，而需要选择其中一路作为参考，修正其它各路视频的 RGB通道值尽可能的接近该参考帖的值。
【发明内容】
[0007] 针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种采用两路视频间亮度和色偏对 视频拼接的系统，该系统及方法是对视频拼接SoC系统中，选择其中一路视频图像作为参考 帖，基于灰度边缘的白平衡算法和线性亮度调整算法，对输入目标帖进行预处理，提出一种 调整多路输入视频使它们色彩和亮度保持一致的方法，从而使得拼接融合后的图像色彩和 明暗变换更加均匀和自然。
[0008] 为了解决现有技术问题，本发明采用如下技术方案：
[0009] -种采用两路视频间亮度和色偏对视频拼接的系统，包括：图像采集模块接收两 路的YUV格式视频信号，并将一路作为目标帖和另一路为参考帖发送给数据同步模块;所述 数据同步模块将目标帖和参考帖场的行场信号和像素时钟信号同步向系统提供所需的时 钟域，同时对两路视频进行相位同步；
[0010] 如果需要对图像进行基础参数计算时，则令数据处理核化l_en=l;存储器中存入 两路视频各一帖的Y分量的数据和RGB格式的数据，启动数据处理核根据存储器中的数据计 算色彩增益参数r、g、b和均值差参数DW及拼接仿射参数;所述数据处理核将参数r、g、b发 送给目标色调调整模块，所述数据处理核将均值差参数D发送亮度调整模块，同时所述数据 处理核还将仿射参数发送给视频融合模块；
[0011] 如果需要对图像进行连续调整，则令数据处理核收到化l_en = 0;数据处理核向发 出color_finish信号，所述目标亮度调整模块将按照Ynew(i，j)=Y2(i，j)+D运算后的数据 信号发送给目标格式转换模块;所述目标格式转换模块将转换的RGB信号发送给目标色调 调整模块，所述目标色调调整模块将RGB信号分为S个通道进行色彩格式转换，并利用参数 r、g、b按照如下Rl卸，G1 *g，B1冲计算后，获得目标帖的RGB分量发送给存储器；
[0012] 同时，所述数据同步模块将参考帖信号发送参考格式转换模块，参考格式转换模 块将转换的RGB信号发送给参考色调模块;所述参考色调模块将RGB信号分为=个通道进行 色彩格式转换后参考帖的RGB分量发送给存储器；
[0013] 每次系统启动，所述图像采集模块进入图像采集，系统完成均值差参数、色彩增益 参数和仿射参数计算后，系统将对采集图像保持在连续调整模式，并将调整完色彩和亮度 的RGB格式视频存入所述存储器，达到对每次图像采集模块的目标帖和参考帖进行亮度和 色彩调整使之一致，最后所述存储器和所述视频融合模块根据收到的仿射参数完成两路视 频的拼接。所述数据处理核采用Microblaze软核。
[0014] 所述目标色调调整模块和参考色调采S个FIFO存储器用来缓存像素 RGB各通道的 图像，FIFO输出时钟为266MHz，深度为720,即缓存一行。
[0015] 所述存储器采用孤R随机存储器。
[0016] 所述视频融合模块实际为DDR地址控制器。
[0017] 所述仿射参数包括图像间旋转角度0、水平位移Tx和垂直位移Ty,由数据处理核采 用标准的图像配准算法计算得到。
[001引本发明有益效果：
[0019]第一，本发明最主要的贡献是在视频拼接SoC系统中，设计了一种两路视频之间亮 度和色彩的调整的架构，能够在拼接前将两路视频色彩和亮度调整至相近，在两路视频间 光源的光强和色溫差距较大的情况下，能够有效的减小输入视频间的色偏和亮度差，最后 经过视频帖融合之后，使得拼接后的视频色彩更加均匀，重叠区域明暗变化更加自然。
[0020] 第二，本发明提出了亮度调整和色彩调整的算法，该算法结合了线性亮度调整算 法和灰度边缘白平衡算法并进行改进，能够充分利用SoC系统的特性，达到运行速度和质量 均衡。
[0021] 第=，该算法结合了二阶灰度边缘白平衡算法和线性亮度调整算法的思路，它的 优点：（a)采用均值滤波代替高斯滤波降低数据运算量；（b)算法目的是将两路视频色彩和 亮度调整至相似，因此分子W计算采用的是参考帖的参数得到；（C)调整色彩之前先计算灰 度均值差y，进而完成亮度的调整，将亮度和色彩调整算法结合为一个新的算法。
【附图说明】
[0022] 图1是本发明一种采用两路视频间亮度和色偏对视频拼接的系统结构示意图。
[0023] 图2是本发明一种采用两路视频间亮度和色偏对视频拼接的调整方法流程图。
[0024] 图3是采用本发明系统计算基础参数的算法流程图。
【具体实施方式】：
[0025] 下面结合附图对本发明作进一步详细地说明：
[0026] 如图1所示，本发明提供一种采用两路视频间亮度和色偏对视频拼接的系统，包括 图像采集模块101接收两路的YUV格式视频信号，本发明中图像采集模块选用常用的视频摄 像头，视频格式为YUV422视频信号，分