多屏幕拼接技术的研究

1、多屏幕拼接技术的研究 摘 要 本文阐述了图像拼接支撑理论及其关键 技术，对图像兴趣点提取方法进行了研究，对软硬件 的设计框架进行说明，为多图像拼接方法的研究奠定 理论基础。 【关键词】多屏幕拼接 图像处理 软件设计 1 引言 随着社会各界对视频技术的不断追捧，可视化信 息技术的需求也快速扩大，用高端可视化技术来实现 特点行业的管理成为当前重要的视频技术的应用，特 别是一些监控中心、调度中心、指挥中心等重要场所， 单台显示设备所能显示的信息已经远不能满足市场需 求，用多块屏幕来实现整体显示成为可视化信息系统 一个重要核心功能，开发一套适合多屏幕监控的图像 拼接系统成为发适应视频监控发展的必要基础

2、。 2 图像拼接技术 图像处理主要是对图像的配准和提取技术，通过 提取出的像素内容进行匹配，从而完成图像的拼接， 使一幅图片能自然的过度到另一个屏幕上，目前主要 的图像拼接技术基本分为三类：硬件拼接系统、软件 拼接系统、软件与硬件相结合的拼接系统。 硬件拼接系统是较早的一种拼接方法，可实现的 功能有分割、分屏显示、新建窗口等，由于采用硬件 拼接，图像处理完全是实时动态显示，但所开新窗口 为一个屏幕大小，不可缩放。 软件拼接系统是用软件来分割图像，采用这种方 法，可灵活对图像进行控制，可在任意位置新开窗口， 可任意缩放大小，可在控制台上控制屏幕墙，但由于 软件一般运行在 UNIX 系统，一般 P

3、C 机产生的图像 难以对接，在较大的投影组成的系统中，硬件部分会 比较复杂。 软件与硬件相结合的拼接系统，通过软硬件的综 合处理，能较好实现多屏幕的拼接要求，控制系统利 用软件和硬件的不同接口，可实现不同窗口的动态显 示，由于软件、硬件相对独立，系统可扩展性较好， 可完成适合多种不同应用的需要，系统采用并联结构， 通过软硬件的不同配置，可使系统最多可控制上千个 投影机同时工作。 3 系统硬件设计 多屏幕显示系统在功能划分上主要由信号源输入 选择系统、屏幕切换系统和图像拼接控制系统构成， 其中信号源选择系统在硬件上一般是由信号切换矩阵 来实现其功能。 如图 1 所示，本系统的屏幕切换控制系统由边

4、缘 融合器、3 台矩阵（2 台 RGB 切换矩阵、1 台 VIDEO 切换矩阵）、4 台投影机组成，各主要功能模 块通过 RS-232 串口连接，使其成为有机整体，各模 块可通过传统计算机进行控制。 系统外界 RGB 信号和 VIDEO 信号分别被送入 RGB 切换矩阵和 VIDEO 切换矩阵，系统可通过实际 视频系统的需要，被切分为若干信号源进入图像拼接 处理器中，处理后的视频信号最终在投影机中，显示 最终的图像画面。 4 系统软件设计 根据实际应用需要，软件设计需要同时显示 RGB 信号和 VIDEO 信号，实现图像的跨屏显示，以 及图像的移动和缩放功能。 4.1 图像显示模块 切换单个窗

5、口信号时，服务器端将在待更新窗口 的下方打开一个新的窗口，新窗口显示新视频信息， 一旦新窗口建立完，系统将关闭上层原窗口，下层窗 口内容将显示，完成一次视频切换操作。 整屏切换时，系统先将整个画面冻结，然后多屏 幕后逐个打开新窗口，连接相对应的信号源。所有窗 口创建完毕后，在关闭上层的画面，下层窗口将显示 出新图像。 4.2 窗口模式编辑模块 用户进入此模块的界面，创建一个新模块，系统 根据行列数、单屏分辨率、图像融合尺度等属性，在 此模块绘图区内生成虚拟屏幕供用户布置窗口，用户 可在虚拟屏幕上通过按钮或鼠标创建窗口，也可以通 过拖动改变窗口的位置和大小，为了避免重读读写数 据库，新建的模式从

6、数据库中读出模式维持一个窗口 列表，在用户保存模式时，将模式的所有窗口属性一 次性写入数据库。 4.3 显示流程运行模块 多屏幕拼接显示系统可提供用户自动和手动两种 模式供选择，系统汇自动读出投影设置参数，包括投 影机单屏分辨率、投影机阵列的行数和列数，及边缘 融合器融合度，供用户选择，然后系统会选出所有正 常流程，将它们的流程名添加到流程名列表框中供用 户选择，用户根据当前系统状态来选择适合的流程。 系统将维持一个 RGB 矩阵空闲信道队列和一个 VIDEO 空闲信道队列，以及一个 RGB 信号源使用情 况表和一个 VIDEO 信号源使用情况表，空闲信道队 列中空难存储的是矩阵的空闲信道编号

7、，一个信号源 可以在大屏幕上开多个窗口，但是它只能对应一个信 道，每为一个信号源创建一个窗口，就将它对应的信 道加到空闲信道队列中，如果是窗口信号源切换，在 显示窗口前还要关闭原来的。 通过上述过程，可实现多屏幕图像拼接功能，对 含噪声图像也能比较好的进行融合，实现了数字图像 的无缝拼接，达到了多屏幕流程显示的视觉效果。 5 总结 针对图像拼接技术的研究现状，本文研究了图像 拼接相关理论，解决了一台主机为四台显示设备提供 不同显示信息的问题，实际使用证明，这种解决方案 设备兼容性和稳定性良好。 参考文献 1谭康.图像拼接技术与实现D.硕士学位论文. 南京理工大学，2006（05）. 2王鑫.图像配准理论及其算法研究D.硕士毕业 论文.哈尔滨工程大学，2005（01）. 3赵红亮.基于小波变换的图像融合研究D.硕士 毕业论文.成都理工大学，2005（06）. 4廖