专利名称：一种360度全景监控系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及视频监控技术，特别涉及监控装置中的一种360度全景监控系统。
技术背景
摄像机是监控系统的一个重要部分，目前普通摄像机存在视场角小、盲区多等问题，而能够进行360度全景监控的系统中大多采用单相机分时拍摄再拼接或广角鱼眼相机镜头拍摄的方法。但是，分时拍摄无法实时看到全景图像，且拍摄成功率不高；采用广角鱼眼镜头拍摄全景图像，其分辨率随着视场角变化而不同，中心圈角分辨率高而镜头边缘角分辨率低，造成经过扭曲修正后图像边缘往往模糊不清，难以识别物体。
为了避免单个摄像机的监控不足，通常采用同一个摄像机上安装多个监控头，来实现360度全景监控，但是现有的集成多个监控头的摄像机结构较为庞大，并且价格昂贵， 虽然可以实现全景监控，但是拍摄的画面内外比例不同，不利于监控者确定被监控物体的方位和大小，另外，这种摄像机存在不能实时监控全景，通过拼接处理亦不能达到无缝拼接的问题。发明内容
本发明的技术目的是针对上述技术现状，提供了一种360度全景监控系统，能够实时地、360度全景无死角地对被监控物体实现监控。
本发明实现上述技术目的所采用的技术方案为一种360度全景监控系统，包括摄像模块、视频采集模块、视频处理模块以及视频显示模块组成，所述的摄像模块采集的全景视频信息经视频采集模块接收后传送至视频处理模块处理，最后由视频显示模块显示； 其中，摄像模块是由十一个位于球体表面的摄像头组成；所述的十一个摄像头的中心轴线汇集于球心；以球心所在面为中心对称面，所述的球体表面分为球体上表面与球体下表面， 五个摄像头位于球体上表面，呈与中心对称面平行的正五边形分布，并且每个摄像头的中心轴线与中心对称面呈26. 5度夹角；五个摄像头位于球体下表面，呈与中心对称面平行的正五边形分布，并且每个摄像头的中心轴线与中心对称面呈26. 5度夹角；所述的球体上表面的五个摄像头中的任一摄像头投影在球体下表面与其对应的相邻两个摄像头连线的中点位置；另外一个摄像头位于球体上表面、该摄像头的中心轴线垂直穿过中心对称面球心； 所述的球体由支杆支撑，所述的支杆轴线垂直穿过中心对称面球心。
所述的每个摄像头的水平视角优选为大于等于72度，垂直视角大于等于53度，进一步优选为每个摄像头水平视角100度、垂直视角76度。
所述的每个摄像头优选为CXD或CMOS镜头。
作为优选，所述的视频处理模块包括图像标定模块、图像矫正模块、图像柱面投影模块以及图像拼接模块，其中，
所述的图像标定模块用于确定摄像机内参和畸变参数；
所述的图像矫正模块用于矫正图像的畸变；
由于各个摄像头的呈像平面在不同的平面上，针对某一视点空间，各个摄像头在同一焦距、同一时间拍摄的所有局部图像通过所述的图像柱面投影模块柱面投影到统一的平面上，使得平面图像具有深度感，能够完整地反映整个视点空间；
所述的图像拼接模块根据图像柱面投影模块的结果对投影图像进行无缝拼接，得到相应的360度全景图像。
作为进一步优选，所述的视频处理模块还包括GPU加速模块，所述GPU加速模块用于对图像矫正模块、图像柱面投影模块、图像拼接模块等加速，以提高视频处理速度。
作为优选，本发明360度全景监控系统还包括系统扩张模块，用于系统升级以及系统集成使用，例如异常事件监测、交互式跟、多视频格式显示等。
与现有技术相比，本发明提供的360度全景监控系统采用十一路摄像头交互结合形成摄像模块，组成了 360度的全景无死角的监控网络，使监控系统能够采集一个全景的视频信息，真正实现了全方位、高质量的360度全景监控，具有集成度高、高分辨率、快速成像、自动调整图像、低功耗、宽温度范围等优点，而且成本低，可直接输出模拟或数字信号， 方便采集，因此具有良好的应用前景。
图1为本发明360度全景监控系统中摄像模块的正视图2为本发明360度全景监控系统中摄像模块的顶视图3为本发明360度全景监控系统中摄像模块的球体下表面立体图4为本发明360度全景监控系统中摄像模块的球体下表面剖视图5为本发明实施例中360度全景监控系统的系统示意图6为本发明360度全景监控系统的系统软件流程图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步详细描述，需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。
图5是本实施例中360度全景监控系统的系统示意图。如图5所示，360度全景监控系统包括十一路摄像头组成的摄像模块、视频采集模块、视频处理模块、视频显示模块以及系统扩展模块。
其中，摄像模块由位于球体表面的十一路摄像头组成，其位置分布如图1至图4所7J\ ο
图1是该360度全景监控系统中摄像模块的正视图，如图1所示，十一路摄像头分布在球体表面，并且该十一路摄像头的中心轴线汇集于球心，以球心所在面为中心对称面， 该球体表面分为球体上表面与球体下表面，球体由支杆支撑，并且支杆轴线垂直穿过中心对称面上的球心。
图2是该360度全景监控系统中摄像模块的顶视图，如图2所示，五个摄像头位于球体上表面，呈与中心对称面平行的正五边形分布，即相邻两个摄像头与该正五边形中心点的连线之间的夹角呈72度；一个摄像头位于球体上表面、该摄像头的中心轴线垂直穿过中心对称面球心。
图3与图4分别为本发明360度全景监控系统中摄像模块的球体下表面的立体图与剖视图。如图3所示，球体下表面规则分布着其余五个摄像头，其分布结构与球体上表面相似，五个摄像头呈与中心对称面平行的正五边形分布，即相邻两个摄像头与该正五边形中心点的连线之间的夹角呈72度。如图4所示，球体下表面的五个摄像头中的每个摄像头的中心轴线与该球体的中心对称面间的夹角为沈.5度。与其相对应，球体上表面的五个摄像头中的每个摄像头的中心轴线与该球体的中心对称面间的夹角也呈26. 5度。并且，球体上表面的五个摄像头中的任一摄像头投影在球体下表面与其对应的相邻两个摄像头连线的中点位置。
上述摄像模块具有集成度高、高分辨率、快速成像、自动调整图像、低功耗、宽温度范围等优点，而且成本低，可直接输出模拟或数字信号，方便采集。并且十一路摄像头交互结合组成了 360度的全景无死角的监控网络，使监控系统能够采集一个全景的视频信息。
摄像模块采集的全景视频信息经视频采集模块接收，视频采集模块可采用普通的视频采集卡完成，无需带有视频压缩功能，成本低廉。
视频采集模块接收该全景视频信息后将其传送至视频处理模块处理，视频处理模块是本系统的软件核心所在，其核心软件流程图如图6所示，软件流程主要由图像标定模块、图像矫正模块、图像柱面投影模块、图像拼接模块、GPU加速模块组成。
其中，图像标定模块用于确定摄像头内参和畸变参数；图像矫正模块用于矫正图像的畸变；图像柱面投影模块用于将各摄像头在同一焦距、同一时间对同一视点空间所拍摄的、呈像在不同平面的局部图像柱面投影到统一的平面上，使得平面图像具有深度感，， 能够完整地反映整个视点空间；图像拼接模块根据图像柱面投影模块的结果对投影图像进行无缝拼接，使得能得到相应的全景图像；GPU加速模块用于对图像矫正模块、图像柱面投影模块、图像拼接模块等加速，以提高视频处理速度。
全景视频信息经过视频处理模块处理完成后经视频显示模块显示，并且该视频信息由软件实时压缩存储。
系统扩张模块用于以后系统的升级及系统集成使用，例如异常事件监测、交互式跟、多视频格式显示等。
以上所述的实施例对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。权利要求
1.一种360度全景监控系统，包括摄像模块、视频采集模块、视频处理模块以及视频显示模块，其特征是摄像模块是由十一个位于球体表面的摄像头组成；所述的十一个摄像头的中心轴线汇集于球心；以球心所在面为中心对称面，所述的球体表面分为球体上表面与球体下表面，五个摄像头位于球体上表面，呈与中心对称面平行的正五边形分布，并且每个摄像头的中心轴线与中心对称面呈26. 5度夹角；五个摄像头位于球体下表面，呈与中心对称面平行的正五边形分布，并且每个摄像头的中心轴线与中心对称面呈26. 5度夹角；所述的球体上表面的五个摄像头中的任一摄像头投影在球体下表面与其对应的相邻两个摄像头连线的中点位置；另外一个摄像头位于球体上表面、该摄像头的中心轴线垂直穿过中心对称面球心；所述的球体由支杆支撑，所述的支杆轴线垂直穿过中心对称面球心。
2.根据权利要求1所述的360度全景监控系统，其特征是所述的每个摄像头的水平视角大于等于72度，垂直视角大于等于53度。
3.根据权利要求2所述的360度全景监控系统，其特征是所述的每个摄像头的水平视角为100度，垂直视角为76度。
4.根据权利要求1所述的360度全景监控系统，其特征是所述的每个摄像头为CCD或 CMOS镜头。
5.根据权利要求1所述的360度全景监控系统，其特征是所述的视频处理模块包括图像标定模块、图像矫正模块、图像柱面投影模块以及图像拼接模块；其中，所述的图像标定模块用于确定摄像机内参和畸变参数；所述的图像矫正模块用于矫正图像的畸变；所述的图像柱面投影模块用于将各摄像头在同一焦距、同一时间对同一视点空间所拍摄的、呈像在不同平面的局部图像柱面投影到统一的平面上；所述的图像拼接模块根据所述图像柱面投影模块的结果对投影图像进行无缝拼接，得到相应的360度全景图像。
6.根据权利要求1所述的360度全景监控系统，其特征是所述的视频处理模块还包括GPU加速模块，用于加速图像矫正模块、图像柱面投影模块以及图像拼接模块，以提高视频处理速度。
7.根据权利要求1所述的360度全景监控系统，其特征是所述的360度全景监控系统还包括用于系统升级以及系统集成的系统扩张模块。
全文摘要
本发明提供了一种360度全景监控系统，包括摄像模块、视频采集模块、视频处理模块以及视频显示模块，其中摄像模块是由十一路位于球体表面的摄像头组成，该十一路摄像头规则分布在球体的上、下表面，交互结合组成了360度的全景无死角的监控网络，使监控系统能够采集全景的视频信息，因此真正实现了全方位、高质量的360度全景监控，具有良好的应用前景。
文档编号H04N5/265GK102510474SQ201110317469
公开日2012年6月20日 申请日期2011年10月19日 优先权日2011年10月19日
发明者桂丙甬, 肖江剑, 袁义雷, 许根 申请人:中国科学院宁波材料技术与工程研究所