1、PTZ(Pan-Tilt-Zoom)相機在安防中廣泛應用，用于安防領域的視頻監(jiān)控系統(tǒng)一般通過多路獨立的視頻監(jiān)視器觀看，由于視頻間是分散、相互獨立的，監(jiān)控人員往往因為信息不完整連貫而產(chǎn)生疏漏。視頻增強虛擬環(huán)境技術（AVE）通過把二維視頻嵌入三維虛擬場景，實現(xiàn)了虛景與實景相融合，抽象與現(xiàn)實相結合，有利于從宏觀上把握視頻與場景的空間關聯(lián)，為地理場景的認知提供更為全面的時空信息，更為宏觀的觀察視角，更好地服務安防等領域。
　　視頻圖像與虛

2、擬三維場景融合的前提是相機在虛擬場景中的注冊。通過引入人工標志物是相機注冊的常用方法，但這種方法難以應用于相機動態(tài)調整的場景。大多數(shù)監(jiān)控相機都是可以動態(tài)調整姿態(tài)與焦距的PTZ相機，除非廠商軟件支持，無法實時獲取相機調整后的姿態(tài)和焦距等信息，從而造成視頻與場景無法準確融合。本文基于計算機視覺的理論和技術，對PTZ相機視頻與虛擬三維場景的融合方法進行了相關研究，主要研究內容與成果如下:
　　(1)分析了相機的成像模型與虛擬場景中虛擬相

3、機的成像模型的關系，并明確了相機內外參數(shù)與三維渲染引擎中虛擬相機設置參數(shù)的關系，在無需引入額外的人工標志物的情況下，通過反投影方法獲得3D模型世界坐標，然后利用線性方法快速估計和非線性方法迭代優(yōu)化求值相結合的方法，對視頻相機的初始參數(shù)進行計算，實現(xiàn)相機在虛擬場景中的初始注冊。
　　(2)對PTZ相機參數(shù)的實時變化進行了分析，提出了基于計算機視覺理論的PTZ相機實時跟蹤與注冊方法。該方法首先通過視頻幀全局特征快速檢測出相機參數(shù)是否發(fā)

4、生變化，然后再使用局部特征精確匹配對相機進行實時注冊，確保PTZ相機調整后視頻與虛擬場景的自動準確融合。上述方法既兼顧了融合效率與融合質量，也避免了人工調整的繁瑣性和滯后性。
　　(3)在視頻相機已經(jīng)注冊的前提下，本文分析了虛擬相機投影視頻紋理的原理，并結合ShadowMap陰影算法和GPU Shader技術，基于OpensSceneGraph三維渲染引擎實現(xiàn)了PTZ相機視頻與虛擬三維場景的實時融合。
　　實驗結果驗證了本文