專利名稱：全景凝視網絡攝像機構建方法與裝置的制作方法
技術領域：
:本發(fā)明涉及視頻監(jiān)控技術，特指一種全景凝視網絡攝像機構建方法與裝置。
背景技術：
:目前，在視頻監(jiān)控領域中全景技術的應用越來越廣泛，全景監(jiān)控技術通過采用折反射全向成像裝置或魚眼鏡頭，捕獲裝置周圍360度范圍內的場景信息，從而生成包含360度全方位場景信息的環(huán)狀全向圖像。但是，全向圖像中的場景存在變形情況，且圖像是環(huán)狀不符合人眼觀察習慣，因此在獲得全向圖像后需要對全向圖像進行處理，使用計算機軟件展開生成適合人眼直接觀察的長條狀的柱面全景圖像。憑借360度全方位視野的優(yōu)點，全景監(jiān)控技術在視頻監(jiān)控領域得到廣泛的應用。然而，隨著該領域研究的不斷深入，展開生成的柱面全景圖像分辨率較低的缺陷越來越顯著。對于近處的物體或區(qū)域，采用普通的全景成像裝置或魚眼鏡頭生成展開的柱面全景圖像尚還能辨識清楚，但對于稍遠的物體或區(qū)域，就顯得模糊不清，不能進行有效的辨識，也不能進行重點觀察。而在視頻監(jiān)控應用中，往往要求有目標識別、目標定位等功能，需要對關鍵區(qū)域進行重點凝視、對運動目標進行跟蹤監(jiān)視等。因此，上述存在于普通全景監(jiān)控設備或魚眼鏡頭的缺陷成為了嚴重制約其應用的瓶頸。單純提高傳統攝像機或魚眼鏡頭的分辨率顯然不能有效解決這一問題。首先，由于成像組件本身的加工難度就較高，很難再做到進一步的提高，而且即使分辨率得到了提高，其成本也會隨之大幅提高，因此難以普及；其次，普通全景成像裝置和魚眼攝像機的成像機理也制約著最終展開生成的柱面全景圖像的分辨率。對于普通全景成像裝置而言，由于折反射全向成像具有水平360度寬廣視野，而傳統攝像機成像的水平張角通常只有60度左右，因此同樣尺寸的空間目標在全向圖像中占有的像素數目相對明顯偏低；此外，全向圖像的內環(huán)像素數明顯低于外環(huán)，在同樣的徑向跨度中成像的像素分辨率由內向外逐漸增大，即全向圖像內環(huán)與外環(huán)的切向分辨率相差懸殊，內環(huán)欠采樣而外環(huán)相對浪費，導致全向成像的分辨率分布嚴重不均勻。也就是說，真實場景空間中不同位置面積相等的兩個區(qū)域經折反射成像后，在全向成像平面上對應的成像區(qū)域面積大小不一致，從而導致折反射全向圖投影展開為柱面全景圖像后，圖像清晰程度不均勻。對于魚眼攝像機而言，也同樣存在著全向圖像內環(huán)與外環(huán)的切向分辨率相差懸殊的問題，從而也會導致圖像清晰程度不均勻的情況產生。依靠后期圖像處理對分辨率進行增強雖然有一定的效果，但仍然非常有限，同時對實時監(jiān)控會造成一定的影響
發(fā)明內容
:本發(fā)明要解決的技術問題是:針對普通全景成像裝置或魚眼鏡頭展開生成的柱面全景圖像分辨率較低，不能對感興趣區(qū)域和目標物體進行重點觀察和凝視的問題，提出了一種全景凝視網絡攝像機構建方法與裝置，通過全景攝像機和高速球的密切配合，不僅能夠實現360度全方位視野的監(jiān)控，而且能夠對全景圖像中選定的感興趣區(qū)域進行重點觀察和凝視，同時能夠實現對識別目標的自動跟蹤凝視，從而為全景監(jiān)控技術的后續(xù)應用奠定了很好的基礎。為解決上述技術問題，本發(fā)明采取的技術方案是:一種全景凝視網絡攝像機構建方法與裝置，包括高速球和全景攝像機兩個部分；其中，全景攝像機包括相互連接的全景成像器件和圖像處理電路板；全景攝像機和高速球通過各自的網絡接口與外部監(jiān)控設備相連接；全景相機用以獲取360度視野的全向圖像，并展開生成柱面全景圖像；高速球用以獲取感興趣區(qū)域的凝視圖像；通過全景攝像機和高速球的密切配合，對于全景圖像中選定的感興趣區(qū)域，高速球能夠快速自動定位到該區(qū)域進行凝視監(jiān)控；對于識別的目標，高速球能夠自動進行跟蹤凝視監(jiān)控；外部監(jiān)控設備通過網絡接口對生成的全景圖像和凝視圖像進行顯示，同時通過高速球的網絡接口控制其在三維空間中的運動和聚焦。作為優(yōu)選方案，所述高速球的分辨率為100萬像素，能夠進行20倍的聚焦放大。作為優(yōu)選方案，所述全景攝像機中的全景成像器件采用的是相互連接的成像組件和魚眼鏡頭。進一步，所述成像組件可以為CXD成像組件或CMOS成像組件。作為優(yōu)選方案,高速球和全景攝像機都位于半球透明罩內，高速球固定于頂部的中央位置，全景攝像機位于高速球的正下方，固定于半球透明罩的底部。連接全景攝像機的網線和電源線必定會經過高速球的某段監(jiān)控區(qū)域，由于這兩種線都較粗，因此會造成一定的遮擋。考慮到高速球的功能是聚焦在遠處區(qū)域，重點是對遠處的目標區(qū)域進行放大觀察，近處較細的線不會起到遮擋效果，而網線是由四根細小的子線構成，電源線是由兩根細小的子線構成，因此將網線和電源線拆分為了六根細小的子線，分開緊貼高速球的邊緣走線。作為優(yōu)選方案，所述外部監(jiān)控設備為計算機?；谏鲜鋈澳暰W絡攝像機裝置，本發(fā)明提出了一種高速球自動定位到全景圖像中某一選定區(qū)域進行凝視或自動跟蹤凝視運動目標的方法，其包括如下步驟:I)根據全景攝像機位于高速球的正下方的位置關系，以高速球為原點，全景攝像機光軸為Z軸，構建全景凝視網絡攝像機裝置的空間三維坐標系；2)計算全景攝像機生成展開的柱面圖像中的像點與三維坐標系中物點的對應關系:3)通過選定柱面全景圖像中某一區(qū)域，根據步驟2)計算得到相應的空間位置，確定高速球在三維空間中定位到該區(qū)域所需的水平偏轉角和垂直偏轉角，從而實現自動定位和跟蹤凝視。本發(fā)明的設計原理如下所述:所述全景凝視攝像機裝置由高速球和全景攝像機構成,全景攝像機采集周圍360度視野的圖像，得到全向圖像，全向圖像通過全景攝像機內部的圖像處理電路板進行展開處理，展開后的全景圖像通過網絡接口輸出給外部監(jiān)控設備；高速球對360度視野中的感興趣區(qū)域進行重點凝視，生成的凝視圖像也通過網絡接口輸出給外部監(jiān)控設備；通過計算全景圖像中像點與三維空間中物點的對應關系，求得高速球定位到該像點所處位置的水平偏轉角和垂直偏轉角，能夠實現高速球自動定位到全景圖像中選定的感興趣區(qū)域進行重點凝視監(jiān)控，以及實現對識別目標的自動跟蹤凝視監(jiān)控；外部監(jiān)控設備通過網絡接口對獲得的全景圖像和凝視圖像進行顯示，同時可通過高速球的網絡接口控制其在三維空間中的運動和聚焦。全景圖像的展開是指將全景成像器件獲得的全向圖像展開成符合人眼觀察習慣的圖像的過程?；驹硎前凑罩嫱队暗脑戆?至360度場景的圖像映射到柱面圖像上，從而生成長條狀的柱面全景圖像，便于人眼觀察。


:圖1是本發(fā)明所述全景凝視網絡攝像機裝置的結構示意圖；圖2是本發(fā)明所述全景攝像機結構示意圖；圖3是本發(fā)明所述全景凝視總體流程示意圖；圖4是本發(fā)明所述全景凝視網絡攝像機裝置空間三維坐標結構示意圖；圖5是本發(fā)明所述柱面全景圖像結構示意圖；圖6是本發(fā)明所述柱面全景圖像和凝視圖像顯示示意圖；圖7是本發(fā)明所述柱面全景圖像顯示示意圖；在上述附圖中:1-高速球2-全景攝像機3-半球透明罩4-全景成像器件5-圖像處理電路板6-網絡接口 7-其他接口8-顯示窗口 9-凝視窗口 10-控制臺11-0 360視野全景窗口12-顯示窗口 13-0 180度視野窗口 14-180 360度視野窗口
具體實施方式
:以下將結合實施例和附圖對本發(fā)明做進一步詳細說明。如圖1所示，全景凝視網絡攝像機包括兩個部分:高速球I和全景攝像機2。高速球和全景攝像機都位于半球透明罩3內，高速球固定于頂部的中央位置，全景攝像機位于高速球的正下方，固定于半球透明罩的底部。高速球I分辨率為100萬像素，能夠進行20倍的聚焦放大，或者為其他型號。圖2所示為全景攝像機結構示意圖。包括:全景成像器件4、圖像處理電路板5、網絡接口 6以及其他接口 7。全景成像器件4可以由成像組件連接魚眼鏡頭組成，也可以由成像組件連接普通鏡頭再連接折反射二次曲面組成，也可以是其他全景成像器件。所述成像組件為:(XD成像組件，或CMOS成像組件。圖3所示為全景凝視總體流程示意圖。全景攝像機采集周圍360度視野的圖像，生成全向圖像，全向圖像通過全景攝像機內部的圖像處理電路板展開生成柱面全景圖像，通過網絡接口輸出給外部監(jiān)控設備:高速球對360度視野中的感興趣區(qū)域進行重點凝視，生成的凝視圖像，也通過網絡接口輸出給外部監(jiān)控設備；通過計算全景圖像中像點與三維空間中物點的對應關系，求得高速球定位到該像點所處位置的水平偏轉角和垂直偏轉角，能夠實現高速球自動定位到全景圖像中選定的感興趣區(qū)域進行重點凝視監(jiān)控，以及實現對識別目標的自動跟蹤凝視監(jiān)控。圖4所示為全景凝視網絡攝像機裝置空間三維坐標結構示意圖。由于全景攝像機位于高速球的正下方，因此可以高速球為原點，全景攝像機光軸為Z軸，構建全景凝視網絡攝像機裝置的空間三維坐標系。通過計算物點與展開的柱面全景圖像中像點的位置對應關系，可以得到物點在三維空間中的水平偏轉角和垂直偏轉角，從而能夠實現高速球快速自動定位到該物點所在區(qū)域。由于高速球和全景攝像機在同一垂直軸線上，物點相對于它們的水平偏轉角是相同的；但由于它們之間存在垂直距離差異，物點相對于它們的垂直偏轉角則不相同。如圖2所示，假設任意一點A在三維坐標系中的水平偏轉角為a，相對于高速球的垂直偏轉角為P，相對于全景攝像機的垂直偏轉角為Y，高速球與全景攝像機的垂直距離差為L。通過幾何推導可得:
權利要求
1.一種全景凝視網絡攝像機裝置，其特征是，包括高速球、全景攝像機以及半球透明罩，其中，全景攝像機用以采集360度視野的全景圖像，高速球用以凝視360度視野中的感興趣區(qū)域，全景攝像機和高速球生成的圖像通過網絡接口輸出給外部監(jiān)控設備，同時外部監(jiān)控設備通過高速球的網絡接口控制其在三維空間中的運動與聚焦。
2.根據權利要求1所述的全景凝視網絡攝像機裝置，其特征是，高速球和全景攝像機位于半球透明罩內，高速球固定于頂部的中央位置，全景攝像機位于高速球的正下方，固定于半球透明罩的底部。
3.根據權利要求1所述的全景凝視網絡攝像機裝置，其特征是，對于全景圖像中選定的感興趣區(qū)域，高速球能夠自動定位到該區(qū)域進行凝視監(jiān)控；對于識別的運動目標，高速球能夠進行自動進行跟蹤凝視監(jiān)控。
4.根據權利要求1所述的高速球，其特征是，支持網絡輸出機制。
5.根據權利要求1所述的全景攝像機，其特征是，包括全景成像器件、圖像處理電路板、網絡接口和其他接口 ；全景成像器件用以采集360度視野的全向圖像，然后由圖像處理電路板進行全景圖像展開，通過網絡接口輸出。
6.根據權利要求4所述的全景攝像機，其特征是，全景成像器件可以由成像組件連接魚眼鏡頭組成，也可以由成像組件連接普通鏡頭再連接折反射二次曲面組成，也可以是其他全景成像器件。
7.根據權利要求4所述的全景圖像展開，其特征是，展開處理生成長條狀的柱面全景圖像，該圖像符合正常的人眼觀察習慣。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種全景凝視網絡攝像機構建方法與裝置，該裝置可直接輸出符合人眼觀察習慣的全景圖像，同時能夠對全景圖像中選定的感興趣區(qū)域進行自動定位和凝視，以及對識別目標進行自動跟蹤凝視，從而進行有效地重點監(jiān)控。裝置的設備包括高速球和全景攝像機。其中，全景攝像機包括全景成像器件和圖像處理電路板。根據本發(fā)明提供的方案，不僅能夠實現360度全視野的監(jiān)控，而且能夠實現對360度視野中感興趣區(qū)域或識別目標的重點凝視與監(jiān)控。
文檔編號H04N7/18GK103200357SQ201210001770
公開日2013年7月10日 申請日期2012年1月4日 優(yōu)先權日2012年1月4日
發(fā)明者詹萬政 申請人:蘇州科澤數字技術有限公司