專利名稱：一種360度全景監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及視頻監(jiān)控技術，特別涉及監(jiān)控裝置中的一種360度全景監(jiān)控系統(tǒng)。
技術背景
攝像機是監(jiān)控系統(tǒng)的一個重要部分，目前普通攝像機存在視場角小、盲區(qū)多等問題，而能夠進行360度全景監(jiān)控的系統(tǒng)中大多采用單相機分時拍攝再拼接或廣角魚眼相機鏡頭拍攝的方法。但是，分時拍攝無法實時看到全景圖像，且拍攝成功率不高；采用廣角魚眼鏡頭拍攝全景圖像，其分辨率隨著視場角變化而不同，中心圈角分辨率高而鏡頭邊緣角分辨率低，造成經過扭曲修正后圖像邊緣往往模糊不清，難以識別物體。
為了避免單個攝像機的監(jiān)控不足，通常采用同一個攝像機上安裝多個監(jiān)控頭，來實現(xiàn)360度全景監(jiān)控，但是現(xiàn)有的集成多個監(jiān)控頭的攝像機結構較為龐大，并且價格昂貴， 雖然可以實現(xiàn)全景監(jiān)控，但是拍攝的畫面內外比例不同，不利于監(jiān)控者確定被監(jiān)控物體的方位和大小，另外，這種攝像機存在不能實時監(jiān)控全景，通過拼接處理亦不能達到無縫拼接的問題。發(fā)明內容
本發(fā)明的技術目的是針對上述技術現(xiàn)狀，提供了一種360度全景監(jiān)控系統(tǒng)，能夠實時地、360度全景無死角地對被監(jiān)控物體實現(xiàn)監(jiān)控。
本發(fā)明實現(xiàn)上述技術目的所采用的技術方案為一種360度全景監(jiān)控系統(tǒng)，包括攝像模塊、視頻采集模塊、視頻處理模塊以及視頻顯示模塊組成，所述的攝像模塊采集的全景視頻信息經視頻采集模塊接收后傳送至視頻處理模塊處理，最后由視頻顯示模塊顯示； 其中，攝像模塊是由十一個位于球體表面的攝像頭組成；所述的十一個攝像頭的中心軸線匯集于球心；以球心所在面為中心對稱面，所述的球體表面分為球體上表面與球體下表面， 五個攝像頭位于球體上表面，呈與中心對稱面平行的正五邊形分布，并且每個攝像頭的中心軸線與中心對稱面呈26. 5度夾角；五個攝像頭位于球體下表面，呈與中心對稱面平行的正五邊形分布，并且每個攝像頭的中心軸線與中心對稱面呈26. 5度夾角；所述的球體上表面的五個攝像頭中的任一攝像頭投影在球體下表面與其對應的相鄰兩個攝像頭連線的中點位置；另外一個攝像頭位于球體上表面、該攝像頭的中心軸線垂直穿過中心對稱面球心； 所述的球體由支桿支撐，所述的支桿軸線垂直穿過中心對稱面球心。
所述的每個攝像頭的水平視角優(yōu)選為大于等于72度，垂直視角大于等于53度，進一步優(yōu)選為每個攝像頭水平視角100度、垂直視角76度。
所述的每個攝像頭優(yōu)選為CXD或CMOS鏡頭。
作為優(yōu)選，所述的視頻處理模塊包括圖像標定模塊、圖像矯正模塊、圖像柱面投影模塊以及圖像拼接模塊，其中，
所述的圖像標定模塊用于確定攝像機內參和畸變參數(shù)；
所述的圖像矯正模塊用于矯正圖像的畸變；
由于各個攝像頭的呈像平面在不同的平面上，針對某一視點空間，各個攝像頭在同一焦距、同一時間拍攝的所有局部圖像通過所述的圖像柱面投影模塊柱面投影到統(tǒng)一的平面上，使得平面圖像具有深度感，能夠完整地反映整個視點空間；
所述的圖像拼接模塊根據圖像柱面投影模塊的結果對投影圖像進行無縫拼接，得到相應的360度全景圖像。
作為進一步優(yōu)選，所述的視頻處理模塊還包括GPU加速模塊，所述GPU加速模塊用于對圖像矯正模塊、圖像柱面投影模塊、圖像拼接模塊等加速，以提高視頻處理速度。
作為優(yōu)選，本發(fā)明360度全景監(jiān)控系統(tǒng)還包括系統(tǒng)擴張模塊，用于系統(tǒng)升級以及系統(tǒng)集成使用，例如異常事件監(jiān)測、交互式跟、多視頻格式顯示等。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明提供的360度全景監(jiān)控系統(tǒng)采用十一路攝像頭交互結合形成攝像模塊，組成了 360度的全景無死角的監(jiān)控網絡，使監(jiān)控系統(tǒng)能夠采集一個全景的視頻信息，真正實現(xiàn)了全方位、高質量的360度全景監(jiān)控，具有集成度高、高分辨率、快速成像、自動調整圖像、低功耗、寬溫度范圍等優(yōu)點，而且成本低，可直接輸出模擬或數(shù)字信號， 方便采集，因此具有良好的應用前景。


圖1為本發(fā)明360度全景監(jiān)控系統(tǒng)中攝像模塊的正視圖2為本發(fā)明360度全景監(jiān)控系統(tǒng)中攝像模塊的頂視圖3為本發(fā)明360度全景監(jiān)控系統(tǒng)中攝像模塊的球體下表面立體圖4為本發(fā)明360度全景監(jiān)控系統(tǒng)中攝像模塊的球體下表面剖視圖5為本發(fā)明實施例中360度全景監(jiān)控系統(tǒng)的系統(tǒng)示意圖6為本發(fā)明360度全景監(jiān)控系統(tǒng)的系統(tǒng)軟件流程圖。
具體實施方式
下面結合附圖與實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述，需要指出的是，以下所述實施例旨在便于對本發(fā)明的理解，而對其不起任何限定作用。
圖5是本實施例中360度全景監(jiān)控系統(tǒng)的系統(tǒng)示意圖。如圖5所示，360度全景監(jiān)控系統(tǒng)包括十一路攝像頭組成的攝像模塊、視頻采集模塊、視頻處理模塊、視頻顯示模塊以及系統(tǒng)擴展模塊。
其中，攝像模塊由位于球體表面的十一路攝像頭組成，其位置分布如圖1至圖4所7J\ ο
圖1是該360度全景監(jiān)控系統(tǒng)中攝像模塊的正視圖，如圖1所示，十一路攝像頭分布在球體表面，并且該十一路攝像頭的中心軸線匯集于球心，以球心所在面為中心對稱面， 該球體表面分為球體上表面與球體下表面，球體由支桿支撐，并且支桿軸線垂直穿過中心對稱面上的球心。
圖2是該360度全景監(jiān)控系統(tǒng)中攝像模塊的頂視圖，如圖2所示，五個攝像頭位于球體上表面，呈與中心對稱面平行的正五邊形分布，即相鄰兩個攝像頭與該正五邊形中心點的連線之間的夾角呈72度；一個攝像頭位于球體上表面、該攝像頭的中心軸線垂直穿過中心對稱面球心。
圖3與圖4分別為本發(fā)明360度全景監(jiān)控系統(tǒng)中攝像模塊的球體下表面的立體圖與剖視圖。如圖3所示，球體下表面規(guī)則分布著其余五個攝像頭，其分布結構與球體上表面相似，五個攝像頭呈與中心對稱面平行的正五邊形分布，即相鄰兩個攝像頭與該正五邊形中心點的連線之間的夾角呈72度。如圖4所示，球體下表面的五個攝像頭中的每個攝像頭的中心軸線與該球體的中心對稱面間的夾角為沈.5度。與其相對應，球體上表面的五個攝像頭中的每個攝像頭的中心軸線與該球體的中心對稱面間的夾角也呈26. 5度。并且，球體上表面的五個攝像頭中的任一攝像頭投影在球體下表面與其對應的相鄰兩個攝像頭連線的中點位置。
上述攝像模塊具有集成度高、高分辨率、快速成像、自動調整圖像、低功耗、寬溫度范圍等優(yōu)點，而且成本低，可直接輸出模擬或數(shù)字信號，方便采集。并且十一路攝像頭交互結合組成了 360度的全景無死角的監(jiān)控網絡，使監(jiān)控系統(tǒng)能夠采集一個全景的視頻信息。
攝像模塊采集的全景視頻信息經視頻采集模塊接收，視頻采集模塊可采用普通的視頻采集卡完成，無需帶有視頻壓縮功能，成本低廉。
視頻采集模塊接收該全景視頻信息后將其傳送至視頻處理模塊處理，視頻處理模塊是本系統(tǒng)的軟件核心所在，其核心軟件流程圖如圖6所示，軟件流程主要由圖像標定模塊、圖像矯正模塊、圖像柱面投影模塊、圖像拼接模塊、GPU加速模塊組成。
其中，圖像標定模塊用于確定攝像頭內參和畸變參數(shù)；圖像矯正模塊用于矯正圖像的畸變；圖像柱面投影模塊用于將各攝像頭在同一焦距、同一時間對同一視點空間所拍攝的、呈像在不同平面的局部圖像柱面投影到統(tǒng)一的平面上，使得平面圖像具有深度感，， 能夠完整地反映整個視點空間；圖像拼接模塊根據圖像柱面投影模塊的結果對投影圖像進行無縫拼接，使得能得到相應的全景圖像；GPU加速模塊用于對圖像矯正模塊、圖像柱面投影模塊、圖像拼接模塊等加速，以提高視頻處理速度。
全景視頻信息經過視頻處理模塊處理完成后經視頻顯示模塊顯示，并且該視頻信息由軟件實時壓縮存儲。
系統(tǒng)擴張模塊用于以后系統(tǒng)的升級及系統(tǒng)集成使用，例如異常事件監(jiān)測、交互式跟、多視頻格式顯示等。
以上所述的實施例對本發(fā)明的技術方案和有益效果進行了詳細說明，應理解的是以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的原則范圍內所做的任何修改和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。權利要求
1.一種360度全景監(jiān)控系統(tǒng)，包括攝像模塊、視頻采集模塊、視頻處理模塊以及視頻顯示模塊，其特征是攝像模塊是由十一個位于球體表面的攝像頭組成；所述的十一個攝像頭的中心軸線匯集于球心；以球心所在面為中心對稱面，所述的球體表面分為球體上表面與球體下表面，五個攝像頭位于球體上表面，呈與中心對稱面平行的正五邊形分布，并且每個攝像頭的中心軸線與中心對稱面呈26. 5度夾角；五個攝像頭位于球體下表面，呈與中心對稱面平行的正五邊形分布，并且每個攝像頭的中心軸線與中心對稱面呈26. 5度夾角；所述的球體上表面的五個攝像頭中的任一攝像頭投影在球體下表面與其對應的相鄰兩個攝像頭連線的中點位置；另外一個攝像頭位于球體上表面、該攝像頭的中心軸線垂直穿過中心對稱面球心；所述的球體由支桿支撐，所述的支桿軸線垂直穿過中心對稱面球心。
2.根據權利要求1所述的360度全景監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是所述的每個攝像頭的水平視角大于等于72度，垂直視角大于等于53度。
3.根據權利要求2所述的360度全景監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是所述的每個攝像頭的水平視角為100度，垂直視角為76度。
4.根據權利要求1所述的360度全景監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是所述的每個攝像頭為CCD或 CMOS鏡頭。
5.根據權利要求1所述的360度全景監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是所述的視頻處理模塊包括圖像標定模塊、圖像矯正模塊、圖像柱面投影模塊以及圖像拼接模塊；其中，所述的圖像標定模塊用于確定攝像機內參和畸變參數(shù)；所述的圖像矯正模塊用于矯正圖像的畸變；所述的圖像柱面投影模塊用于將各攝像頭在同一焦距、同一時間對同一視點空間所拍攝的、呈像在不同平面的局部圖像柱面投影到統(tǒng)一的平面上；所述的圖像拼接模塊根據所述圖像柱面投影模塊的結果對投影圖像進行無縫拼接，得到相應的360度全景圖像。
6.根據權利要求1所述的360度全景監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是所述的視頻處理模塊還包括GPU加速模塊，用于加速圖像矯正模塊、圖像柱面投影模塊以及圖像拼接模塊，以提高視頻處理速度。
7.根據權利要求1所述的360度全景監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是所述的360度全景監(jiān)控系統(tǒng)還包括用于系統(tǒng)升級以及系統(tǒng)集成的系統(tǒng)擴張模塊。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種360度全景監(jiān)控系統(tǒng)，包括攝像模塊、視頻采集模塊、視頻處理模塊以及視頻顯示模塊，其中攝像模塊是由十一路位于球體表面的攝像頭組成，該十一路攝像頭規(guī)則分布在球體的上、下表面，交互結合組成了360度的全景無死角的監(jiān)控網絡，使監(jiān)控系統(tǒng)能夠采集全景的視頻信息，因此真正實現(xiàn)了全方位、高質量的360度全景監(jiān)控，具有良好的應用前景。
文檔編號H04N5/265GK102510474SQ201110317469
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月19日 優(yōu)先權日2011年10月19日
發(fā)明者桂丙甬, 肖江劍, 袁義雷, 許根 申請人:中國科學院寧波材料技術與工程研究所