专利名称：相机二次曲面镜结构及具有该结构的单个cctv多区域监控系统、以及用于该系统的展开方法
技术领域：
本发明涉及相机二次曲面镜(secondary curved mirror)结构，使用该结 构的CCTV多区域监控系统，以及用于对其中的失真图像进行修正的方法， 本发明尤其涉及通过下列步骤来制造的相机二次曲面镜结构以及使用该结 构的CCTV多区域监控系统，以及用于对其中的失真图像进行修正的方法， 所述步骤包括从相机的圆形曲面镜中移除预定的部分，其中所述预定的部 分等距地位于沿垂直方向通过所述圆形曲面镜的中心点的线的两侧，与该线 的距离为预定的距离m/R (其中R是所述圆形曲面镜的半径)，以便形成两 个曲面镜部分；将所述两个曲面镜部分连接在一起，以形成连接线；建立与 所述连接线垂直的切割线，并且该切割线与所述连接线和所述曲面镜部分的 圆周的交点之间的距离为预定距离n/D (其中D是所述曲面镜的直径)；以 及沿所述切割线进行切割，以使得连接在一起的曲面镜部分的下部形成曲面 镜，所述相机二次曲面镜结构从由所述曲面镜采集的曲面图像中提取出所需 的区域，得到扇形的曲面图像，对所提取的图像进行展开(unwrapping)处 理，以将其转换成平面图像，并对所述平面图像进行修正处理以将其还原成 原始图像。
背景技术：
一般地，信息保护与安全机器和工具的重要性日益增长，从而每个公司 以及每个国家的生存策略取决于在信息越发急剧发展的二十一世纪中的安 全性保障。从而，对物理安全设备的需求日益增长，并且设备的应用技术也 在发展。特别地，银行、百货公司、24小时便利店、政府部门和公共机关都安装 并运行监控相机，以保护客户的安全。在其中的大多数地方，当在每个需要 相机的地方安装了独立构成的静态相机之后，从所述相机传来的图像会被实 时传递到监视器，并同时被记录在VCR或DVR中。
由于应用在前述常规监控系统中的监控相机近来己经与计算机进行结 合，因此带来了各种各样的实际应用，能够像人眼一样进行监控。然而，由 于上面使用的传统相机具有有限的视角，所以在某些应用中，使用广角镜头 (例如鱼眼镜头)来进行大角度监控。此外，在机器人领域，研究人员则致 力于对一种旋转类型镜面(比如锥形镜面、球面镜面、双曲镜面等等)进行 应用，已获得宽广的视角。
此外，在应用到上述传统相机的视角传感器领域，全向监控系统最近十 分引人注目。在该监控系统中，通过使用计算机软件，相机将全向图像转换 成能够很容易地被人眼观看的图像(诸如全景图像)，其中该全向图像由光 学系统和图像采集装置获得。
参见图1，前述常规全向监控系统70包括使用广角镜头的光学系统单 元72或旋转类型镜面71 (诸如锥形镜面、球面镜面、双曲镜面等等)；将由 所述光学系统单元72获得的光学图像转换成图像数据的图像采集单元73; 以及将从所述图像采集单元73传送的图像数据转换成将在监视器74上显示 的图像的计算机单元75。
在常规全向监控系统70的运行过程中，由所述光学系统单元72获得的 圆形光学图像被转换成圆形图像数据。随后，所述图像采集单元73将经过 图像转换的图像数据输出到计算机单元75。然后，计算机单元75将输入图 像数据处理成能够更容易被人眼观看的图像，比如矩形全景图像、投影图像 等等。
然而，在常规全向监控系统70中，光学系统使用曲面镜来采集近距离图像。
因此，当全向监控系统70被安装在高速公路或十字路口以对较近范围 内的交通状况进行监控时，所述全向监控系统70,只能保证近距离范围内的
图像效果，而在收集远距离(比如道路上双向lkm或更远距离)图像时则会
受到限制。从而，全向监控系统大大地降低了对远距离进行监控的能力。
此外，由于被设计为在全向360度采集图像的曲面镜安装在全向监控系 统70的光学系统上，当所述全向监控系统70被安装在高速公路等处来对道 路进行监控时，由所述曲面镜所采集的图像是失真的，并需要被修正为平面 图像。
随后，当使用前向映射方法将所述失真图像修正为平面图像时，映ft的 精确度会相差一个修正系数并且在空白空间中还会存在其它的点。在这种情 况中，需要通过内插法来计算空白空间中的点的值，从而在对所述失真图像 进行修正后，图像的质量会下降。
发明内容
因此本发明要解决上述问题，并且本发明的一方面是为了提供一种相机 二次曲面镜结构以及使用该镜面结构的CCTV多区域监控系统和用来修正 其中的失真图像的方法，其中安装在相机上的所述曲面镜结构被制造成最小 化近距离区域并最大化远距离图像，由此最大化多区域监控系统中的远距离 图像采集能力。
本发明的另一方面是提供一种能够在远距离区域收集到比近距离区域 更多的图像并能够清楚地辨认道路上需要识别的对象的相机二次曲面镜结 构以及使用该镜面结构的CCTV多区域监控系统和用来修正其中的失真图 像的方法，由此有效的考虑交通环境。
本发明的另一方面是提供一种能够清楚地将由曲面镜相机失真的曲面图像还原到原始图像的相机二次曲面镜结构以及使用该镜面结构的CCTV 多区域监控系统和用来修正其中的失真图像的方法，由此最大化多区域监控 系统的图像还原能力。
本发明的另一方面是提供一种能够在不添加任何复杂机械结构的情况 下清楚地将由曲面镜相机失真的曲面图像还原到原始图像的相机二次曲面 镜结构以及使用该镜面结构的CCTV多区域监控系统和用来修正其中的失 真图像的方法，由此大大地提高多区域监控系统的价格稳定性。
根据本发明的一个实施方式，以上及其它方面可以通过相机二次曲面镜 结构来完成，该镜面结构用于在道路上采集双向图像并将该图像转换成电子 图像信号的多区域监控系统的相机装置，该相机装置包括安装在所述相机 装置上的相机二次曲面镜，通过其内部结构的部分移除及重新连接，向前反 射道路上一段远距离范围内的入射的双向图像，并且收集到比近距离图像更 多的远距离图像。
根据本发明的另一实施方式，提供了一种用于制造相机次曲面镜的方
法，该方法包括移除近距离区域的预定部分的过程以及完成远距离曲面镜 的过程。所述移除近距离区域的预定部分的过程包括移除用于多区域监控 系统的相机圆形曲面镜的预定部分，以得到两个曲面镜部分，其中所述预定 部分等距地位于沿垂直方向通过所述圆形曲面镜的中心点的线的两侧，与该
线的距离为预定的距离m/R (其中R是所述圆形曲面镜的半径)；以及将所
述两个曲面镜部分连接在一起，以形成连接线。所述完成远距离曲面镜的过
程包括建立与所述连接线垂直的切割线，该切割线与所述连接线和所连接
的曲面镜部分的圆周的交点之间的距离为预定距离n/D (其中D是所述圆形 曲面镜的直径)；以及沿所述切割线进行切割，从而得到所连接的曲面镜部 分的下部，以形成所述相机二次曲面镜。
根据本发明的另一实施方式，提供了具有相机二次曲面镜结构的CCTV多区域监控系统，该系统包括用来通过安装有二次曲面镜的相机对道路的全向(360度)远距离图像进行采集的相机单元；用来将远距离图像信号转换成图像数据的图像信号处理器单元，其中所述远距离图像信号是由所述相机单元采集到的失真光学图像的远距离图像信号；以及用来通过从所述图像信号处理单元传送的失真图像的图像数据中选择展开区域来构成感兴趣区域(ROI)，从所述ROI中裁剪出所需的曲面区域并对所述曲面区域进行展开，使其转换成平面图像的计算机单元，以在监视器上显示所述平面图像。根据本发明，将与相机镜头在空间上分离的圆形曲面镜的预定部分或将与反射镜面在空间上分离的内部相机圆形曲面镜的预定部分移除，以得到两个曲面镜部分，其中所移除的部分等距地位于沿垂直方向通过所述圆形曲面镜的中心点的线的两侧，与该线的距离为预定的距离m/R(其中R是所述圆形曲面镜的半径)；所述两个曲面镜部分连接在一起，以形成连接线；建立与所述连接线垂直的切割线，该切割线与所述连接线和所连接的曲面镜部分的圆周的交点之间的距离为预定距离n/D (其中D是在所述近距离区域的预定部分被移除后的所述圆形曲面镜的直径)；以及沿所述切割线进行切割，从而使得所连接的曲面镜部分的下部形成所述相机二次曲面镜。因此，由于安装在所述相机镜头的前侧的曲面镜结构被制造为最小化近距离图像并最大化远距离图像，所述多区域监控系统中的远距离图像的收集能力被最大化。
此外，根据本发明，由于保证了远距离图像比近距离图像更多，道路上的待识别的对象被清晰地辨认，并且交通状况被更有效地获取。从而，所述多区域监控系统的实用性大大加强。
此外，根据本发明，从所采集的曲面图像中提取出所需的区域，该所需的区域为扇形的曲面图像，所提取的图像通过进行展开处理被转换成平面图像，并对所述平面图像进行校正处理以将其还原成原始图像。因此，由于单个CCTV相机能够监控所有方向(360度)，它能够同时监控高速公路上的 上行/下行(up/down)两条线路。此外，根据本发明，由曲面镜所导致的失 真图像被清晰地还原，而不需要使用其它的复杂机械结构。因此，大大地提 高了多区域监控系统的价格稳定性。
通过结合附图对本发明的实施方式进行的以下描述，将可以看出并容易 理解本发明的各个方面和优点，其中
图1是用于解释常规多区域监控系统的示例的示图2是用于解释根据本发明的第一实施方式的相机曲面镜结构的示图3是图2的第一实施方式的流程图4的(a)至(c)是用于解释根据第一实施方式的制造所述曲面镜结 构的方法的示图5是用于解释根据本发明的第二实施方式的内部相机二次曲面镜结构 的示图6是图5的第二实施方式的流程图7的(a)至(d)是用于解释根据第二实施方式的制造所述曲面镜结 构的方法的示图8是用于解释根据本发明的第三实施方式的CCTV多区域监控系统的 示图9是图8的第三实施方式的流程图10的(a)至(e)是用于解释图8的第三实施方式的另一示例的示
图11是用于解释通过图8的第三实施方式中的曲面镜所得到的图像的 位置的示图；图12是用于解释图8的第三实施方式中的用来修正失真的方法中对应 于曲面图像的平面位置的示图13是用于解释图8的第三实施方式中的用来修正失真的方法中载入 校正栅格的示例的示图；以及
图14是用于解释图8的第三实施方式中的用来修正失真的方法中校正 过程的示例的示图。
具体实施例方式
下文中，将对本发明的实施方式参考附图进行描述。但是，本发明可以 以多种形式来实施，并且并不限于此处所述的实施方式。 实施方式l
如图2所示，根据本发明的第一实施方式的相机曲面镜结构包括相机 二次曲面镜101、相机单元102和图像处理单元104。
相机二次曲面镜101向前反射道路上的远距离(例如2km或更远)入 射的双向图像。由于内部曲面镜结构被部分地移除和重新连接，所述相机二 次曲面镜101收集到的远距离图像比近距离图像更多。
相机单元102对由相机曲面镜101反射的道路上的远距离(例如2km或 更远)入射的双向图像进行采集。所述相机单元102还将所述图像转换成电 子图像信号。
图像处理单元104对由相机单元102采集的远距离双向图像进行图像信 号处理。图像处理单元104还通过对图像信号的失真进行修正来实现展开， 从而将图像显示在显示器103上。
以下将描述根据本发明的第一实施方式的用于制造相机二次曲面镜的 方法。如图3所述，步骤SIOI的初始状态接下来进入到步骤S102，来移除 近距离区域的预定部分。步骤S102移除相机圆形曲面镜的预定部分，所移除的相机圆形曲面镜的预定部分等距地位于沿垂直方向通过所述圆形曲面
镜的中心点的线的两侧，与该线的距离为预定的距离m/R(其中R是所述圆 形曲面镜的半径)，从而近距离区域的预定部分被移除。在预定部分被移除 以形成曲面镜部分之后，将所述镜面部分连接在一起以形成连接线。
在步骤S102中，在移除近距离区域的预定部分的过程之后，接下来会 在步骤S103中完成远距离曲面镜。也就是说，步骤S102移除近距离区域的 预定部分并将镜面部分连接在一起。步骤S103建立与所述连接线垂直的切 割线，该切割线与所述连接线和所连接的曲面镜部分的圆周的交点之间的距 离为预定距离n/D (其中D是在所述近距离区域的预定部分被移除后的所述 圆形曲面镜的直径)，并且沿所述切割线进行切割，从而使得所连接的曲面 镜部分的下部形成所述相机二次曲面镜。
例如，用于制造所述相机二次曲面镜的方法将参照图4的(a)至(c) 进行描述。
如图4的(a)中所示，从相机107的圆形曲面镜中移除近距离区域的 预定部分。所述预定部分等距地位于沿垂直方向通过所述圆形曲面镜的中心 点的线的两侧，与该线的距离为预定的距离m/R(其中R是所述圆形曲面镜 的半径)。例如当圆形镜面的半径的系数(ratio)是10时，所移除的预定部 分与沿垂直方向通过所述圆形曲面镜的中心点的线的距离为2/10，形成曲面 镜部分108和109。随后，将镜面部分108和109连接在一起以形成连接线。
如图4的(b)中所示，建立与所述连接线(在V方向)垂直的切割线 (在H方向)，该切割线与所述连接线和所连接的曲面镜部分108和109的 圆周的交点106之间的距离为预定距离n/D (其中D是在所述近距离区域的 预定部分被移除后的所述圆形曲面镜的直径)。随后，沿所述切割线进行切 割，从而得到所连接的曲面镜部分108和109的下部。例如，当圆形镜面的 直径的系数是12时，曲面镜是基于4/12 (n/D)的预定部分，从而使得曲面镜部分的下部形成所述相机二次曲面镜101。
如图4的(c)中所示，所述相机二次曲面镜101被安装到与相机单元 102的相机镜头相距预定距离(例如大约20至25厘米)的位置。所述相机 二次曲面镜101是根据相机107的焦距来控制的。当所述相机二次曲面镜101 被安装在相机单元102上并被操作时，它将2km远或更远距离处的双向图像 向前反射到与其相距预定距离的相机单元102的相机镜头。
随后，相机单元102对由相机曲面镜101反射的道路上的远距离(例如 2km或更远)处的双向图像进行采集。所述相机单元102还将所述双向图像 转换成将输出到图像处理单元104的电子图像信号。
随后，图像处理单元104对由相机单元102采集的远距离的双向图像进 行图像信号处理。例如，图像处理单元104通过对图像信号的失真进行修正 来实现展开，从而将图像显示在显示器上。
实施方式2
如图5所示，根据本发明的第二实施方式的内部相机二次曲面镜结构包 括内部相机二次曲面镜205、相机单元202和图像处理单元204。
内部相机二次曲面镜205收集道路上的远距离(例如2km或更远)处 的双向图像。由于内部曲面镜结构被部分移除并被重新连接，内部相机二次 曲面镜205收集的远距离图像比近距离图像更多。相机207被包括在内部相 机二次曲面镜205中。
相机单元202对由内部相机曲面镜205反射的道路上的远距离(例如 2km或更远)处的双向图像进行采集。所述相机单元202还将所述图像转换 成电子图像信号。
图像处理单元204对由相机单元102采集的远距离处的双向图像进行图 像信号处理。图像处理单元204还通过对图像信号的失真进行修正来实现展 开，从而将图像显示在显示器203上。根据本发明的第二实施方式的用于制造内部相机二次曲面镜的方法将 在下文中进行描述。
如图6中所示，步骤S201的初始状态接下来进入到步骤S202，来移除 近距离区域的预定部分。步骤S202所移除的相机椭圆形曲面镜的预定部分 等距地位于沿垂直方向通过所述椭圆形曲面镜的中心点的线的两侧，与该线 的距离为预定的距离m/R (其中R是所述曲面镜的半径)，从而近距离区域 的预定部分被移除。在预定部分被移除以形成曲面镜部分之后，将所述镜面 部分连接在一起以形成连接线。
在步骤S202中，移除近距离区域的预定部分之后，接下来会在步骤S203 中完成远距离曲面镜。也就是说，步骤S202移除近距离区域的预定部分并 将镜面部分连接在一起。步骤S203建立与所述连接线垂直的切割线，该切 割线与所述连接线和所连接的曲面镜部分的圆周的交点之间的距离为预定 距离n/D (其中D是在所述近距离区域的预定部分被移除后的所述曲面镜的 直径)，并且沿所述切割线进行切割，从而使得所连接的曲面镜部分的下部 形成所述相机二次曲面镜。
随后，进入到步骤S204，执行形成相机光圈的进程。也就是步骤S204 形成相机光圈，以在步骤S203中完成的内部相机二次曲面镜的内部建造相 机并在相机光圈中安装相机。从而，内部相机二次曲面镜完成。
例如，用于制造所述内部相机二次曲面镜的方法将参照图7的(a)至 (d)进行描述。
如图7的(a)中所示，从相机207的椭圆形曲面镜201中移除近距离 区域的预定部分。所述预定部分等距地位于沿垂直方向通过所述椭圆形曲面 镜的中心点的线的两侧，与该线的距离为预定的距离m/R(其中R是所述椭 圆形曲面镜的半径)。例如当在水平方向椭圆形镜面的半径的系数是10时， 所移除的近距离区域的预定部分与所述沿垂直方向通过所述椭圆形曲面镜的中心点的线的距离为2/10 (m/R)，形成椭曲面镜部分208和209。随后， 将镜面部分208和209连接在一起以形成连接线。
如图7的(b)中所示，建立与所述连接线(在V方向)垂直的切割线 (在H方向)，该切割线与所述连接线和所连接的曲面镜部分208和209的 圆周的交点206之间的距离为预定距离n/D (其中D是在所述近距离区域的 预定部分被移除后的所述曲面镜的直径)。随后，沿所述切割线进行切割， 从而得到所连接的曲面镜部分208和209的下部206。例如，在图7的(b)
中，曲面镜是在4/13 (n/D)处切开的预定部分，从而使得曲面镜部分的下 部形成所述内部相机二次曲面镜205 。
如图7的(c)中所示，在内部相机二次曲面镜205的中心形成预定形 状的相机光圈。例如，相机光圈210形成与内部相机207相同的形状，其宽 度为6至7cm，低端厚度为3.5cm。
如图7的(c)中所示，相机207被安装在将被完成的内部相机二次曲 面镜205中形成的相机光圈210中。
通过上述步骤所完成的内部相机二次曲面镜205被安装在距相机单元 202的反射镜211预定距离(例如约为20至25cm)的地方。所述内部相机 二次曲面镜205是根据相机的焦距来控制的。
当所述内部相机二次曲面镜205被安装在相机单元202上并被操作时， 建造在内部相机二次曲面镜205中的相机207釆集远距离(2km或更远)的 双向图像，该双向图像由反射镜面211来反射。此外，相机207将远距离图 像传输到相机单元202的内部电路。
随后，远距离双向图像可以由反射镜面211来反射，并可以入射到相机 207上。否则，在远距离双向图像入射到内部相机二次曲面镜205时，内部 相机二次曲面镜205可以将所述双向图像反射到位于所述内部相机二次曲面 镜205之前的反射镜211，并将入射到相机207。随后，相机单元202对由内部相机二次曲面镜205收集的道路上的远距 离(例如2km或更远)入射的双向图像进行采集。所述相机单元202还将所 述双向图像转换成将输出到图像处理单元204处的电子图像信号。随后，图 像处理单元204对由相机单元202采集的远距离双向图像进行图像信号处 理。例如，图像处理单元204还通过对图像信号的失真进行修正来实现展开， 从而将图像显示在显示器上。
实施方式3
如图8所示，根据本发明的第三实施方式的具有相机二次曲面镜结构的 CCTV多区域监控系统包括相机单元202、图像处理单元204和计算机单 元205。
相机单元302对道路上远距离的图像的状况进行采集，例如通过装有二 次曲面镜的相机301对高速公路上距离2km或更远的全向(360度)状况进
行采集。
图像处理单元303将由相机单元302采集的失真光学图像的远距离图像 信号转换成图像数据。
计算机单元305通过从所述失真图像的图像数据中选 展开区域来构成 感兴趣区域(ROI， region of interest),从所述ROI中裁剪出所需的曲面区域 (例如扇形)并对所述扇形区域进行展开，使其转换成平面图像，并在监视 器304上显示所述平面图像。
所述计算机单元305进一步通过图像校正过程将粗糙的平面图像还原成 原始图像。当相机单元302的相机位于二次曲面镜的下部之后双向对称的失 真平面图像被输出时，计算机单元305进一步修正所失真的平面图像。
下面将描述一种根据第三实施方式的用于控制CCTV多区域监控系统 的方法。如图9所示，步骤S301的初始状态进入到步骤S302的图像采集过 程。在步骤S302中，安装有二次曲面镜的相机对道路上的全向(360度)远距离图像进行采集，并将远距离图像输出为图像数据。
在步骤S303，执行通过从失真图像的图像数据中选择展开区域并使所 选择的区域成为ROI来建立ROI的过程。
在步骤S304，执行裁剪过程。在这一步中，在将ROI覆盖在图像上之 后，执行对ROI的裁剪过程以产生期望区域，该期望区域是曲面形状(扇形) 的图像。
在步骤S305，执行展开过程。通过裁剪过程而失真的远距离图像将被 展开，从而被转换为平面图像。
在步骤S306，执行还原正常图像的过程。通过图像校正过程，将从展 开过程得到的粗糙平面图像还原成原始图像，并显示在监视器上。
在步骤S306，还会执行原始图像还原过程。也就是，当相机单元的相 机位于二次曲面镜的下部之后双向对称的失真平面图像被输出时，步骤S306 进一步通过修正失真的平面图像将失真的平面图像还原成原始图像。
步骤S306中的还原正常图像的过程包括栅格载入步骤、栅格设定步 骤、平面图像载入步骤和校正步骤。
栅格载入步骤将载入多种校正栅格。
栅格设定步骤将针对还原平面图像来从多种正被载入的校正栅格中设 定所需的栅格，例如非线性栅格。
平面图像载入步骤将载入展开的粗糙平面图像以进行校正。
校正步骤将通过将所载入的粗糙平面图像和所设定的栅格(即非线性栅 格)组合在一起来对平面图像进行校正，从而得到清晰的平面图像。
例如，如图10中的(a)所示，相机单元302对道路上远距离的图像进 行采集，例如通过装有二次曲面镜的相机301对高速公路上距离2km或更远 的全向(360度)状况进行采集，并将远距离图像传递到图像处理单元303。 图像处理单元303将由相机单元302采集的失真光学图像的远距离图像信号
18转换成将要传送给计算机单元305的图像数据。
如图10中的(b)和(c)所示，计算机单元305通过从图像处理单元 303传送的失真图像的图像数据中选择展开区域来构成ROI。如图10中的(d) 所示，计算机单元305通过裁剪过程生成期望区域，该期望区域是具有特定 曲面形状的图像，例如扇形曲面图像。如图10中的(e)所示，计算机单元 305进一步通过展开将由裁剪过程得到的扇形区域转换成平面图像。
当计算机单元305对期望区域的曲面图像进行展开时，图11中的曲面 图像的rl和r2的位置与图12中的平面图像的yl和y2的位置之间的关系如
下所示
公式l
<formula>formula see original document page 19</formula>
图11中的曲面图像的e l和82的位置与图12中的平面图像的xl和x2 的位置之间的关系如下所示
<formula>formula see original document page 19</formula> 公式2
因此，用于将曲面镜上的点(rcos 0 ， rsin 9 )变换到平面上的点(xpix， ypix)的方法如下
当假定变量Pxpix从Xl增加1变为X2时，位移可按下式表示
<formula>formula see original document page 19</formula>公式3
在公式3中，当pypix从yl增加1变为y2时，根据变j 依赖于pypix的值的半径r如下式表示
pxpix的值，
<formula>formula see original document page 19</formula>
公式4
综上，平面上的点(xpix， ypix)由公式5和6来确定:<formula>formula see original document page 20</formula>
因此，通过使用公式5和6来裁剪并展开ROI，将ROI转换成平面图像， 并在监视器304上显示平面图像。
如图13所示，计算机单元305载入多种校正栅格并在所载入的校正栅 格之间设定期望校正栅格，例如非线性栅格。如图14所示，计算机单元305 通过将粗糙平面图像和所设定的栅格(即非线性栅格)组合在一起来校正平 面图像，并计算将被还原成原始图像的清晰平面图像。随后，当相机单元302 的相机位于二次曲面镜的下部之后双向对称的失真平面图像被输出时，计算 机单元305进一步修正失真的平面图像并将修正后的平面图像显示在监视器 304上。
如上所述，根据本发明，由于所述曲面镜结构被制造成最小化近距离区 域并最大化远距离区域，它保证了远距离图像比近距离图像更多。因此，道 路上的待识别的对象被清晰地辨认，且交通状况被更加有效地获取。此外， 根据本发明，来自正被采集的曲面图像的所需区域被提取为扇形曲面的失真 图像，所提取的图像通过展开过程被转换成平面图像，且通过校正过程将所 述平面图像还原成原始图像。
因此使用二次曲面镜的单个CCTV相机能够进行全向360度的监控，并 对高速公路的上下行路线进行观察。并且，当CCTV被安装在高速公路上时， 它是非常有用的。
权利要求
1.一种用于采集道路上的双向图像并将该双向图像转换成电子图像信号的多区域监控系统的相机单元中的相机二次曲面镜结构，该结构包括安装在所述相机单元上的相机二次曲面镜，用于通过对该相机二次曲面镜的内部曲面镜结构进行部分移除及重新连接，来向前反射所述道路上远距离的入射双向图像，并且收集比近距离图像更多的远距离图像。
2. —种用于制造相机二次曲面镜的方法，该方法包括 通过以下过程来移除近距离区域的预定部分的步骤移除用于多区域监控系统的相机的圆形曲面镜的预定部分从而得 到两个曲面镜部分，其中所述预定部分等距地位于沿垂直方向通过所述 圆形曲面镜的中心点的线的两侧，与该线的距离为预定的距离m/R (其 中R是所述圆形曲面镜的半径)，和将所述两个曲面镜部分连接在一起，以形成连接线；以及 通过以下过程来完成远距离曲面镜的步骤建立与所述连接线垂直的切割线，该切割线与所述连接线和所连接的曲面镜部分的圆周的交点之间的距离为预定距离n/D (其中D是所述 近距离区域的预定部分被移除之后所述圆形曲面镜的直径)，和沿所述切割线进行切割，从而得到所连接的曲面镜部分的下部，以 形成所述相机二次曲面镜。
3. 根据权利要求2所述的方法，该方法还包括形成用于在所述二次曲 面镜的内侧容纳相机的相机光圈、并在该相机光圈中安装所述相机以完成内 部相机二次曲面镜的步骤。
4. 根据权利要求2所述的方法，其中，在移除所述近距离区域的预定部分的步骤中，当所述预定距离是m/R时，m是l且R是6。
5. 根据权利要求2所述的方法，其中，在完成所述远距离曲面透镜的 步骤中，当所述预定距离是n/D时，n是4且D是12。
6. 根据权利要求2所述的方法，其中，在移除所述近距离区域的预定 部分的步骤中，当所述预定距离是m/R时，m是2且R是10。
7. 根据权利要求5所述的方法，其中，在完成所述远距离曲面透镜的 步骤中，当所述预定距离是n/D时，n是4且D是13。
8. —种具有相机二次曲面镜结构的CCTV多区域监控系统，该系统包括相机单元，该相机单元用来通过安装有二次曲面镜的相机而对道路的全 向(360度)远距离图像进行采集；图像信号处理器单元，该图像信号处理器单元用来将由所述相机单元采 集到的失真光学图像的远距离图像信号转换成图像数据；以及计算机单元，该计算机单元用来通过从所述图像信号处理单元传送的失真图像的图像数据中选择展开区域来构成感兴趣区域(ROI)，从所述ROI 中裁剪出所需的曲面区域，对所裁剪出的曲面区域进行展开，将展开后的曲 面图像转换成平面图像，并在监视器上显示所述平面图像。
9. 根据权利要求8所述的系统，其中通过裁剪所设定的曲面区域是扇 形的。
10. 根据权利要求8所述的系统，其中所述计算机单元还具有以下功能通过图像校正过程来将粗糙的平面图像还原成原始图像。
11. 根据权利要求8所述的系统，其中，当位于所述二次曲面镜的下部 的所述相机单元的相机输出双向对称的失真平面图像时，所述计算机单元还具有以下功能对将被还原成所述原始图像的失真平面图像进行修正。
12. —种用于对具有相机二次曲面镜结构的CCTV多区域监控系统进行修正的方法，该方法包括通过安装有二次曲面镜的相机来对道路上的全向(360度)远距离图像 进行采集并将所述远距离图像输出为图像数据的步骤；通过从失真图像的图像数据中选择展开区域、并使所选择的区域成为 ROI来设定所述ROI的步骤；通过将所述ROI覆盖在所述图像上并对所述ROI进行裁剪来执行裁剪 过程以生成期望区域的步骤，其中所述期望区域是呈特定形状的曲面图像；对通过裁剪过程得到的远距离道路的曲面图像执行展开过程的步骤，其 中所述曲面图像将被转换为平面图像；以及通过图像校正过程将从展开过程得到的粗糙的平面图像还原成原始图 像来还原正常图像的步骤，其中所述正常图像将被显示在监视器上。
13. 根据权利要求12所述的方法，其中通过所述裁剪过程所生成的呈 特定形状的曲面图像是扇形的。
14. 根据权利要求12所述的方法，其中还原所述正常图像的步骤还包括栅格载入步骤，用于载入多种校正栅格；栅格设定步骤，用于从多种载入的校正栅格中设定对所述平面图像进行还原所需的栅格，例如非线性栅格；平面图像载入步骤，用于载入展开后的粗糙的平面图像以进行校正；以及校正步骤，通过将所载入的粗糙的平面图像和所设定的栅格即非线性栅 格组合在一起来对所述平面图像进行校正，从而输出清晰的平面图像。
15. —种用于对具有相机二次曲面镜结构的CCTV多区域监控系统进行 修正的方法，该方法包括通过安装有二次曲面镜的相机来对道路上的全向(360度)远距离图像 进行采集并将所述远距离图像输出为图像数据的步骤；通过从失真图像的图像数据中选择展开区域并使所选择的区域成为 ROI来设定所述ROI的步骤；通过将所述ROI覆盖在所述图像上并对所述ROI进行裁剪来执行裁剪 过程以生成期望区域的步骤，其中所述期望区域是呈特定形状的曲面图像；对通过裁剪过程生成的远距离道路的曲面图像执行展开过程的步骤，其 中所述曲面图像将被转换为平面图像；以及通过图像校正过程将从展开过程得到的粗糙的平面图像还原成原始图 像，以及在此之后，当位于所述二次曲面镜的下部的所述相机单元的相机输 出双向对称的失真平面图像时，对将被还原成所述原始图像的失真平面图像 进行修正来还原正常图像的步骤，其中所述正常图像将被显示在监视器上。
全文摘要
提供了一种相机二次曲面镜结构，该结构是通过以下步骤来进行制造的移除相机的圆形曲面镜的预定部分来得到两个曲面镜部分，其中所述预定部分等距地位于沿垂直方向通过所述圆形曲面镜的中心点的线的两侧，与该线的距离为预定的距离m/R；将所述两个曲面镜部分连接在一起，以形成连接线；建立与所述连接线垂直的切割线，该切割线与所述连接线和所连接的曲面镜部分的圆周的交点之间的距离为预定距离n/D，并沿所述切割线进行切割，从而得到所连接的曲面镜部分的下部，以形成曲面镜。
文档编号H04N7/18GK101647277SQ200880010694
公开日2010年2月10日 申请日期2008年4月2日 优先权日2007年4月6日
发明者南宫城, 崔允赫, 李仁政, 许炳道, 闵骏永 申请人:韩国道路公社