一种全景全程执法记录及采集管理系统的制作方法

本实用新型涉及全方位视觉传感器、无线通信、视音频信号传输存储、全球定位技术在执法方面的应用，属于城管和警用执法设备领域。

背景技术：

随着我国经济的快速发展，中国法制建设的全面进行，各类执法人员的规范执法、文明执法和公正执法已经成为警务和城管队伍的基本要求。同时，当前执法环境日趋复杂，人民群众对警务和城管队伍规范执法期望值越来越高，为有效监督执法人进行文明执法、规范执法和公正执法，有效管理执法人员在执法过程中存在或产生的证据，推广使用电子设备对执法过程进行数字化记录，已经成为是基层公安交警和城管部门的必然选择。

最近出台的城市管理执法办法中明确要求城市管理执法主管部门应当运用执法记录仪、视频监控等技术，实现执法活动全过程记录。

中国实用新型专利申请号为201510401066.6公开了一种警员执法音视频记录系统及其记录方法，涉及一种警员执法音视频记录系统，包括记录仪、采集站、云服务器和客户端；记录仪用于采集执法过程中的音视频数据，并将音视频数据保存在记录仪内置的储存单元；记录仪还将储存单元内的音视频数据发送至任一采集站；采集站用于接收记录仪发送的音视频数据，并将音视频数据发送给云服务器；采集站在接收完储存单元内的全部音视频数据后，向记录仪发出指令，控制记录仪删除储存单元内的全部音视频数据；云服务器用于接收采集站发送的音视频数据，并将音视频数据保存在云服务器内的云储存单元；客户端可通过互联网，登陆云服务器，从而访问保存在云储存单元内的音视频数据。

中国实用新型专利申请号为201610597385.3公开了一种新型执法记录仪，包括外壳和肩夹，肩夹设置在外壳后端，且肩夹通过转轴与外壳活动连接，肩夹内置有警用350M对讲机，且肩夹上固定有警示灯，外壳的前端设有摄像头，摄像头周围设有夜视灯，且夜视灯内置有大功率红外光源，摄像头下端设有麦克风，外壳后端设有显示屏，外壳一侧设有多个功能按键，外壳内腔设有控制电路板，且外壳内腔底部设有蓄电池，外壳的底部还设有外接接口和充电口，能够实现拍摄、录像、定位、上传等多种功能。

中国发明专利申请号为201310654215.0公开了车载执法记录仪及其控制方法、控制系统，包括：获取手持设备发送的验证信息，通过验证之后建立车载执法记录仪与所述手持设备的无线通信连接；接收手持设备发送的控制指令，并根据所述控制指令控制车载执法记录仪执行相应操作；通过手持设备可对车载执法记录仪进行相关控制，无需在车体上安装车载电脑和车载遥控杆，有效提高车载执法记录仪使用的便捷性。

这种执法管理方案有如下明显的优点：

1)能够及时有效便捷的收集证据。

对于各种违法行为，可以利用执法记录仪的随时便捷有效固定证据，以免证据灭失。对事故当事人现场询问时可以记录，避免当事人事后反悔或不承认。

2)能够推动执法的正规化。

执法记录仪能够记录执法过程中的语言、动作是否规范，是否有损形象，这就能够约束和督促执法人员的规范用语和动作，保持良好形象，从而有效地推动执法的正规化。

3)能够保障民警和被执法对象的权益。

执法中经常能碰到被执法对象的塞钱、谩骂、侮辱、推搡、殴打，以逃避处罚。这就能很清楚的记录客观事实，当当事人投诉上访，发生舆论炒作时执法记录仪就能还社会一个真相。同样，执法人员在执法过程中有违法执法规定、执法不严，执法不公，执关系法、人情法等现象都能记录下来，做到公平、透明、不偏袒、不照顾。

4)能够一定程度上震慑抗法行为，记录执法人员的光辉时刻。

执法过程就是与被执法对象打交道，在执法中告知当事人，就会让当事人有所顾忌，顾忌会公布真相，这就会考虑是否有必要抗拒执法；此外，执法人员在执法中很多好人好事都是一瞬间的，使用执法记录仪就能够记录执法人员的光辉时刻。

但是，现有的执法记录仪也有一些不足之处，一般执法记录仪由执法人员前胸佩戴，执法记录的摄像头也是相对固定的。这样就使得摄像范围受限，只是局限在执法人员的正前方某一个视角范围内；往往在执法现场需要更大的视场，最好是能反映执法现场的全景。另外，由于采用的是透视成像方式，这种成像方式只能保证在某一个距离范围内视频记录是清晰的，太近和太远的地方成像效果不佳；执法记录仪操作比较复杂，要求使用者具有很高的专业水准；执法记录仪带电能力有限，这些都限制了执法记录仪的有效使用；缺少将现场的视音频图像直接传输给管理部门的功能；此外，执法现场的无线定位及网络对接功能也应该作为执法记录仪的重要功能属性。

执法记录仪是警察记录案发现场的重要工具，往往佩戴在警察的胸部周围。现有的执法记录的摄像头往往也是固定的；另外，为了能够获得较大的视角，以得到最大范围内的案发视频记录，通常都是具有较大的视角，有时候获得的视频记录清晰度不够。

尤其是在执法过程中，被执法对象推搡、殴打时，佩戴在执法人员胸部的执法仪容易跌落，导致不能有效记录案发现场的视频图像。

技术实现要素：

针对现有的执法记录仪存在使用不方便、视觉范围受限、可靠性较差的问题，本实用新型提出了一种使用方便、视觉范围不受限、可靠性良好的全景全程执法记录及采集管理系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种全景全程执法记录及采集管理系统，包括全景全程执法记录仪、采集管理工作站、执法云服务器、指挥中心及电子证据管理软件模块；

所述的全景全程执法记录仪用于记录执法现场的全景视音频数据，其中包括了一个全景摄像机、视频服务器、视音频数据存储模块、3G/4G移动通信模块、 GPS定位模块、供电模块和WIFI无线通信模块；

所述的采集管理工作站用于采集所述的全景全程执法记录仪所记录的现场执法全景视音频数据，并将该数据传输给所述的执法云服务器；

所述的执法云服务器用于保存所述的全景全程执法记录仪所记录的现场执法全景视音频数据，并为执法管理用户提供执法人员在执法过程中所产生的信息的检索服务；

所述的指挥中心用于在线实时地与所述的全景全程执法记录仪进行交互，观察现场的全景视频图像，具有对讲功能；

所述的电子证据管理软件包括了在所述的采集管理工作站的软件部分和所述的执法云服务器的软件部分；所述的采集管理工作站的软件部分主要负责通过 WIFI无线通信采集所述的全景全程执法记录仪中的执法视音频数据，并且将所述的全景全程执法记录仪的编号及采集日期作为视音频数据的文件名将执法视音频数据加密后通过万维网传送给所述的执法云服务器；所述的执法云服务器的软件部分主要负责接收从所述的采集管理工作站发送过来的执法视音频数据，并将其保存到所述的执法云服务器的存储单元内；

所述的执法云服务器还为执法管理着和相关信息服务对象提供云服务，云服务的方式主要是通过WEB页面来实现的，执法管理用户通过访问所述的WEB页面，通过在所述的WEB页面上输入检索条件得到在所述的执法云服务器中存储的执法视音频数据，所述的执法云服务器的软件部分对检索得到的执法视音频数据进行解密、全景视频图像展开处理，最后在WEB页面上还原执法现场的全景视音频信息；

所述的全景摄像机用于获取执法现场的360°全景视频图像，所述的全景摄像机包括双曲面镜面、上盖、透明半圆形外罩、下固定座、摄像单元固定座、摄像单元和连接单元；所述的双曲面镜面固定在所述的上盖上，所述的连接单元将所述的下固定座和透明半圆形外罩连接成一体，所述的透明半圆形外罩与所述的上盖固定在一起，所述的摄像单元固定在所述的摄像单元固定座上，所述的摄像单元固定座固定在所述的下固定座上。

进一步，所述的全景全程执法记录仪配置在执法巡逻摩托的后部，通过全景摄像机拍摄执法现场的全景图像；全景全程执法记录仪中有两种工作模式，分别为紧急现场执法模式和巡逻执法模式。

更进一步，所述的全景全程执法记录仪与所述的采集管理工作站之间的通信采用WIFI无线通信；所述的采集管理工作站与所述的执法云服务器之间的通信采用万维网通信，通信过程中对全景视音频图像进行加密；所述的全景全程执法记录仪与所述的指挥中心之间的通信采用3G/4G移动通信技术；所述的指挥中心与所述的执法云服务器之间的通信采用万维网通信，通信过程中对全景视音频图像进行解密；所述的执法云服务器与所述的执法管理用户之间的通信采用万维网通信，通信过程中对全景视音频图像进行解密。

所述的全景全程执法记录仪采用3G/4G移动通信技术，内置3G/4G Modem，在所述的全景全程执法记录仪中插入SIM卡；所述的全景全程执法记录仪不仅提供了通过Internet访问的方式，同时还提供了3G/4G视频电话通道的监控方式；所述的指挥中心或者就近执法人员通过3G/4G网络直接观察到执法现场的全景视频；利用视频电话的音频通道，所述的全景全程执法记录仪还可以实现现场监听的功能，更便于了解监控现场的情况；另外，在所述的全景全程执法记录仪内配置拾音器和扬声器就能实现全球对讲功能。

所述的全景全程执法记录仪中配置有视频服务器，所述的视频服务器管理着全景图像的获取、保存和传输，全景视音频图像采用H.264格式进行编码。

所述的全景全程执法记录仪中配置有GPS或北斗定位模块，所述的指挥中心或者就近折法人员通过3G/4G网络直接获得现场的空间地理位置信息。

所述的全景全程执法记录仪中配置有视音频数据存储模块，存储模块的容量要足以支持一次执法过程中所产生的视音频数据，采用8G的SD卡，执法过程中的全景全程视音频图像通过H.264压缩后保存在存储模块中。

所述的全景全程执法记录仪中配置有12V的供电模块，当所述的供电模块电源不足时用巡逻摩托的电源为所述的供电模块充电。

所述的采集管理工作站用于接收所述的全景全程记录仪发送的视音频数据，所述的采集管理工作站在采集信息时，根据每个执法人员或所述的全景全程记录仪的编号来进行视频分类采集，通过所述的电子证据管理软件，自动获取在全景全程执法记录仪的编号和执法时间，将每个执法人员所携带的所述的全景全程执法记录仪所收集的视音频信息数据发送给所述的执法云服务器；所述的采集管理工作站在接收完所述的全景全程执法记录仪储存单元内的全部视音频数据后，向所述的全景全程执法记录仪发出指令，控制所述的全景全程执法记录仪删除其储存单元内的全部视音频数据。

执法云服务器中还包括数据处理模块，数据处理模块用于对全景全程视音频数据按照检索条件分类，并将分类后的全景全程音视频数据发送至执法云服务器的云储存单元，检索条件包括执法时间、执法人员或者全景全程执法记录仪的编号、文件大小和文件类型。

执法云服务器中还包括全景图像处理模块，全景图像处理模块用于对保存在云存储单元中全景视频图像进行展开处理；

执法云服务器中还包括用户访问WEB页面，用于帮助执法管理用户能准确还原执法人员在执法过程及场景；当用户输入检索条件后，如果云存储单元中有满足检索条件的全景全程视音频数据，读取该全景视音频数据并将其显示在WEB页面上；执法管理用户通过WEB页面浏览该执法人员的执法过程及执法场景；由于在全景全程记录仪中记录的是全景视频图像，执法管理用户在浏览过程中需要进行全景图像展开处理，这里使用了全景图像处理模块。

本实用新型的有益效果为：使用方便、视觉范围不受限、可靠性良好。

附图说明

图1为一种全景摄像机的结构图；

图2为将全景摄像机配置在巡逻摩托上的示意图；

图3为全景摄像机获取原始全景图像，进行柱状展开的效果图；

图4为全景全程执法记录仪及采集管理系统的拓扑关系图；

图5为全景柱状展开原理说明图；

图6为全景摄像机的成像模型。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明。

参照图1～图6，一种全景全程执法记录及采集管理系统，包括全景全程执法记录仪、采集管理工作站、执法云服务器、指挥中心及电子证据管理软件模块。

全景全程执法记录仪中包括了一个全景摄像机，用于获取现场的360°全景视频图像；全景摄像机包括双曲面镜面、上盖、透明半圆形外罩、下固定座、摄像单元固定座、摄像单元和连接单元；所述的双曲面镜面固定在所述的上盖上，所述的连接单元将所述的下固定座和透明半圆形外罩连接成一体，所述的透明半圆形外罩与所述的上盖固定在一起，所述的摄像单元固定在所述的摄像单元固定座上，所述的摄像单元固定座固定在所述的下固定座上；

全景全程执法记录仪中配置有视频服务器，视频服务器管理着全景图像的获取、保存和传输，全景视音频图像采用H.264格式进行编码；

全景全程执法记录仪中配置有视音频数据存储模块，存储模块的容量要足以支持一次执法过程中所产生的视音频数据，本实用新型中采用8G的SD卡，执法过程中的全景全程视音频图像保存在存储模块中；

全景全程执法记录仪采用3G/4G移动通信技术，内置3G/4G Modem，在全景全程执法记录仪中插入SIM卡；这种全景全程执法记录仪不仅提供了通过Internet 访问的方式，同时还提供了3G/4G视频电话通道的监控方式；指挥中心或者就近执法人员通过3G/4G网络直接观察到执法现场的全景视频；利用视频电话的音频通道，全景全程执法记录仪还可以实现现场监听的功能，更便于了解监控现场的情况；另外，在全景全程执法记录仪内配置拾音器和扬声器就能实现全球对讲功能；

全景全程执法记录仪中配置有GPS定位模块，指挥中心或者就近执法人员通过3G/4G网络直接获得现场的空间地理位置信息；

如图2所示，全景全程执法记录仪配置在执法巡逻摩托的后部，显示器通过视频输出口与全景全程执法记录仪进行连接，显示器配置在执法巡逻摩托的前方以便执法人员确认全景全程执法记录仪是否工作正常，同时也能对抗法行为起到威慑作用；

全景全程执法记录仪中配置有12V的供电模块，平时用巡逻摩托的电源为供电模块充电；

全景全程执法记录仪还支持WIFI无线通信模式，采集管理工作站通过无线方式接收全景全程记录仪发送的视音频数据；

全景全程执法记录仪在拍摄全景视音频图像时采用H.264视频压缩格式对全景视音频信息进行编码，同时将压缩编码的全景视音频信息保存在全景全程执法记录仪存储单元中；

全景全程执法记录仪及采集管理系统之间的拓扑关系如图4所示，20－携带着全景全程执法记录仪的巡逻摩托，21－采集管理工作站，22－指挥中心，23－执法云服务器，24－执法管理用户，25-全景全程执法记录仪；

全景全程执法记录仪25与采集管理工作站21之间的通信采用WIFI无线通信；采集管理工作站21与执法云服务器23之间的通信采用万维网通信，通信过程中对全景视音频图像进行加密；全景全程执法记录仪25与指挥中心22之间的通信采用 3G/4G移动通信技术；指挥中心22与执法云服务器23之间的通信采用万维网通信，通信过程中对全景视音频图像进行解密；执法云服务器23与执法管理用户24之间的通信采用万维网通信，通信过程中对全景视音频图像进行解密；

全景全程执法记录仪的工作主要是对执法人员执法过程的全程记录；本方案设计的全景全程执法记录仪配置在执法巡逻摩托的后部，通过全景摄像机拍摄执法现场的全景图像；全景全程执法记录仪中有两种工作模式，分别为紧急现场执法模式和巡逻执法模式；

紧急现场执法模式属于静态拍摄全景现场视音频图像，在执法人员抵达执法现场后启动的模式；在启用紧急现场执法模式时，全景全程执法记录仪在记录全景图像的同时，能通过3G或4G网络及时将全景图像实时传输给指挥中心；在全景全程执法记录仪中具备网络对接功能，利用网络实现大范围乃至全球的实时对讲；在全景全程执法记录仪中还配置了全球定位系统，借助电子地图和北斗定位信息实时回传执法人员的位置，便于管理；另外当执法人员遇到困难的时候，指挥中心可以通过电子围栏功能让就近执法人员赶去支援；

巡逻执法模式属于沿巡逻路径动态拍摄全景视音频图像，执法人员在巡逻执法过程中始终使用巡逻执法模式，全景全程执法记录仪始终记录沿巡逻路径的全景视音频信息；执法人员在巡逻执法结束后，采集管理工作站自动地将采集执法全景全程记录仪里的全景视音频信息，同时清空在执法全景全程记录仪里面的视音频记录，保证执法记录仪在下次执法前正常使用；

采集管理工作站用于接收全景全程记录仪发送的视音频数据，采集管理工作站在采集信息时，都会根据每个执法人员的编号来进行视频分类采集，通过电子证据管理软件，输入执法人员的编号和执法时间，将每个执法人员所携带的全景全程执法记录仪所收集的视音频信息数据发送给执法云服务器；采集管理工作站在接收完全景全程记录仪储存单元内的全部视音频数据后，向全景全程记录仪发出指令，控制全景全程记录仪删除其储存单元内的全部视音频数据；

执法云服务器用于接收采集管理工作站发送的音视频数据，并将全景全程音视频数据保存在执法云服务器内的云储存单元；

执法云服务器中还包括数据处理模块，数据处理模块用于对全景全程视音频数据按照检索条件分类，并将分类后的全景全程音视频数据发送至执法云服务器的云储存单元，检索条件包括执法时间、执法人员的编号、文件大小和文件类型。

执法云服务器中还包括全景图像处理模块，全景图像处理模块用于对保存在云存储单元中全景视频图像进行展开处理；

执法云服务器中还包括用户访问WEB页面，用于帮助用户能准确还原执法人员在执法过程及场景；当用户输入检索条件后，如果云存储单元中有满足检索条件的全景全程视音频数据，读取该全景视音频数据并将其显示在WEB页面上；用户通过WEB页面浏览该执法人员的执法过程及执法场景；由于在全景全程记录仪中记录的是全景视频图像，用户在浏览过程中需要进行全景图像展开处理；

全景图像处理模块用于对全景视频图像进行展开处理；为了方便用户观察还原执法现场的场景，需要将原始全景图展开成柱状展开图；图5B)是原始全景图像，其中内径为r，外径为R，内外径之间的是图像的有效区域；展开算法将其展开成右边的矩形全景图，如图5C)所示，展开规则有三条；

(1)X*轴为起始位置，按逆时针方式展开；

(2)图5B)中X*轴与内径r的交点O，对应到图5C)中左下角的原点O(0,0)；

(3)展开后的图5C)的宽度等于图5B)中虚线所示的圆的周长。其中虚线圆为左图内外径的同心圆，且其半径r1＝(r+R)/2。

设图5B)圆形的圆心O*坐标(x*0,y*0)，展开的矩形图左下角原点坐标O**(0, 0)，柱状展开图5C)中任意一点P**＝(x**,y**)所对应的点在圆形图中的坐标为(x*,y*).下面我们需要求的是(x*,y*)和(x**,y**)的对应关系。根据几何关系可以得到如下公式：

β＝tan^-1(y^*/x^*) (1)

r1＝(r+R)/2 (2)

令虚线圆的半径r1＝(r+R)/2，目的是为了让展开后的图看起来形变均匀一些。

x^*＝y^*/(tan(360x^**/π(R+r))) (3)

y^*＝(y^**+r)cosβ (4)

从式(3)、(4)可以得到圆形全方位图像上的一个点(x*,y*)和矩形全景图上的一个点(x**,y**)的对应关系。该方法实质上是做了一个图像插值的过程。展开后，虚线上方的图像是横向压缩过的，虚线下方的图像是横向拉伸过的，而在虚线本身上的点则保持不变。

所述的指挥中心用于在线实时地与所述的全景全程执法记录仪进行交互，观察现场的全景视频图像，具有对讲功能。

所述全景摄像机，如图1所示，包括镜面固定座1、双曲面镜面2、透明半圆形外罩3、下固定座4、摄像单元固定座5、摄像单元6、连接单元7和上盖8、；所述的双曲面镜面2固定在所述的镜面固定座1上，所述的连接单元7将所述的下固定座4 和透明半圆形外罩2连接成一体，所述的透明半圆形外罩3与所述的镜面固定座1 和所述的上盖8固定在一起，所述的摄像单元6固定在所述的摄像单元固定座5上，所述的摄像单元固定座5固定在所述的下固定座4上；

图6所示的本实用新型使用的全景摄像机光学系统的原理图，双曲面镜有2个焦点(0,0,c)、(0,0,-c)，CCD配置在与双曲面中心轴同轴的一个焦点(0,0,-c)上。根据这样配置，能对成像单元周围360°全景进行摄像。如图6所示，进入双曲面镜的中心的光，根据双曲面的镜面特性向着其虚焦点折射。实物图像经双曲面镜反射到聚光透镜中成像，在该成像平面上的一个点P1(x*1,y*1)对应着实物在空间上的一个点的坐标A(x1,y1,z1)。

图6中2－双曲面镜，10－入射光线，16－双曲面镜的实焦点Om(0,0,c)，13 －双曲面镜的虚焦点即成像中心Oc(0,0,-c)，11－反射光线，12－成像平面，15 －实物图像的空间坐标A(x1,y1,z1)，17－入射到双曲面镜面上的图像的空间坐标， 14－反射在成像平面上的点P1(x*1,y*1)。

图6中所示的双曲面镜构成的光学系统可以由下面5个等式表示；

((X²+Y²)/a²)-(Z²/b²)＝-1(Z>0) (5)

β＝tan^-1(Y/X) (7)

α＝tan^-1[(b²+c²)sinγ-2bc]/(b²+c²)cosγ (8)

式中，X,Y,Z表示空间坐标，c表示双曲面镜的焦点，2c表示两个焦点之间的距离，a,b分别是双曲面镜的实轴和虚轴的长度，β表示入射光线在XY平面上的夹角－方位角，α表示入射光线在XZ平面上的夹角－俯角，f表示成像平面到双曲面镜的虚焦点的距离。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。