本实用新型涉及图像采集技术领域，尤其是一种虚拟现实图像采集系统。
背景技术：
虚拟现实(Virtual Reality，VR)技术是指综合利用计算机图形系统和各种现实及控制等接口设备，在计算机上生成的、可交互的三维环境中提供沉浸感觉的技术。其中计算机生成的、可交互的三维环境称为虚拟环境。虚拟现实技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统的技术。它利用计算机生成一种模拟环境，利用多源信息融合的交互式三维动态视景和实体行为的系统仿真使用户沉浸到该环境中。
增强现实(Agumented Reality，AR)技术是一种将真实世界信息和虚拟世界信息“无缝”集成的新技术，是把原本在现实世界的一定时间空间范围内很难体验到的实体信息(视觉信息,声音,味道,触觉等),通过电脑等科学技术，模拟仿真后再叠加，将虚拟的信息应用到真实世界，被人类感官所感知，从而达到超越现实的感官体验。真实的环境和虚拟的物体实时地叠加到了同一个画面或空间同时存在。增强现实技术，不仅展现了真实世界的信息,而且将虚拟的信息同时显示出来，两种信息相互补充、叠加。
随着VR/AR技术的开发，VR/AR应用的门槛越来越低。但是，VR/AR应用的开发目前仍集中在高利润的游戏及娱乐上，且基本为单机作业,不能实现在VR/AR设备之间的交互体验；不能实现交互式的三维虚拟现实环境。
技术实现要素：
针对上述现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种虚拟现实图像采集系统。
为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种虚拟现实图像采集系统，它包括一个上位机和多个下位机，所述下位机包括设置于下位机内的微处理器、图像采集模块、红外探测模块、音频模块、GPS定位模块、电子罗盘、加速度传感器、显示模块、存储模块、无线通信模块以及电源模块；
所述图像采集模块拍摄获取环境的图像信息后进行简单的预处理并压缩后输送至微处理器，所述微处理器对图像信息进行分析、识别处理并通过显示模块呈现处理后的图像数据；
所述红外探测模块拍摄获取环境的红外信息后进行简单的预处理并压缩后输送至微处理器，所述微处理器对红外信息进行分析识别、处理并通过显示模块呈现处理后的红外图像数据；
所述音频模块采集环境声音信息并输送至微处理器，所述GPS定位模块实时获取GPS定位信息并输送至微处理器、所述电子罗盘获取图像采集模块和红外探测模块的拍摄方位信息并输送至微处理器、所述加速度传感器采集下位机的运动信息并输送至微处理器、所述微处理器根据声音信息、GPS定位信息、方位信息以及运动信息进行分析、识别处理并与处理后的图像数据或红外图像数据进行整合；
所述显示模块将微处理器整合后的图像数据或红外图像数据进行实时呈现；
所述电源模块为图像采集模块、红外探测模块、音频模块、GPS定位模块、电子罗盘、加速度传感器、显示模块、存储模块以及无线通信模块提供不同供电电压；
所述存储模块对微处理器处理后的数据进行高速存储和读取；
所述无线通信模块将微处理器处理后的数据传输至上位机并根据微处理器的控制信号读取上位机内的数据；
所述上位机将各个下位机向上位机传送的数据进行分析、识别并根据相应的GPS定位信息对各个下位机的数据进行整合后建立虚拟现实空间模型，所述上位机根据所建立虚拟现实空间模型进行数据库存储，所述下位机通过无线通信模块读取数据库的数据进行对比分析和识别。
优选地，所述图像采集模块包括第一摄像头和第二摄像头且模拟组成双目摄像组件，所述第一摄像头通过第一视频解码模块与微处理器连接，所述第二摄像头通过第二视频解码模块与微处理器连接，所述微处理器通过视频编码模块与显示模块连接；
所述微处理器接收双目摄像组件采集的信息进行分析、识别并依据得到的图像轮廓、色彩和距离分离出现场环境组件，所述微处理器根据处理后的信息以及声音信息、GPS定位信息、方位信息和运动信息对环境进行三维立体模型重建并通过视频编码模块输送至显示模块进行实时呈现。
优选地，所述微处理器将三维立体模型的环境信息通过无线通信模块传输至上位机，所述上位机将各个微处理器传输的三维立体模型信息以及GPS定位信息分析和整合建立虚拟现实三维立体空间模型并进行数据库存储；所述下位机根据gps定位信息以及上位机的数据库内的相应数据信息与实时的环境三维信息进行对比分析和识别，所述显示模块对识别后的信息进行实时显示。
优选地，所述微处理器采用STM320DM642型DSP芯片构建。
优选地，所述第一摄像头和第二摄像头采用CMOS图像传感器，所述CMOS图像传感器采用AM41V4；所述第一视频解码模块和第二视频解码模块采用SAA7113H芯片，所述视频编码模块采用SAA7121H芯片。
优选地，所述红外探测模块包括红外探测器和连接于红外探测器与微处理器之间的FPGA器件，所述FPGA器件采用Spartan-6芯片。
优选地，所述上位机为由多台计算机构建的服务器。
由于采用了上述方案，本实用新型将整个系统的组成部件集合为一体，可实现下位机对环境的图像信息、红外图像信息、声音信息、GPS定位信息、方位信息以及运动信息的采集、处理、分析、识别、存储和显示，上位机根据各个下位机的信息进行分析、识别并根据相应的GPS定位信息对各个下位机的数据进行整合后建立虚拟现实空间模型，从而逐步完善和实现上位机虚拟现实(VR)功能；同时，下位机利用无线通信模块于上位机互动并通过相应的GPS定位信息提取上位机内的数据与实时的环境信息进行对比分析、识别和显示，从而增强下位机实时显示效果，从而完善和实现下位机的增强现实(AR)功能。其结构简单紧凑，具有很强的实用价值和市场推广价值。
附图说明
图1是本实用新型实施例的上位机与下位机的控制原理框图；
图2是本实用新型实施例的下位机的系统原理框图；
图3是本实用新型实施例的微处理器与图像采集模块和红外图像采集模块的连接关系示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
如图1至图3所示，本实用新型实施例提供的一种虚拟现实图像采集系统，它包括一个上位机a和多个下位机b，下位机b包括设置于下位机b内的微处理器1、图像采集模块2、红外探测模块3、音频模块4、GPS定位模块5、电子罗盘6、加速度传感器7、显示模块8、存储模块9、无线通信模块10以及电源模块11；图像采集模块2拍摄获取环境的图像信息后进行简单的预处理并压缩后输送至微处理器1，微处理器1对图像信息进行分析、识别处理并通过显示模块8呈现处理后的图像数据；红外探测模块3拍摄获取环境的红外信息后进行简单的预处理并压缩后输送至微处理器1，微处理器1对红外信息进行分析识别、处理并通过显示模块8呈现处理后的红外图像数据；音频模块4采集环境声音信息并输送至微处理器1，GPS定位模块5实时获取GPS定位信息并输送至微处理器1、电子罗盘6获取图像采集模块2和红外探测模块3的拍摄方位信息并输送至微处理器1、加速度传感器7采集下位机b的运动信息并输送至微处理器1；微处理器1根据声音信息、GPS定位信息、方位信息以及运动信息进行分析、识别处理并与处理后的图像数据或红外图像数据进行整合；显示模块8将微处理器1整合后的图像数据或红外图像数据进行实时呈现；电源模块11为图像采集模块2、红外探测模块3、音频模块4、GPS定位模块5、电子罗盘6、加速度传感器7、显示模块8、存储模块9以及无线通信模块10提供不同供电电压；存储模块9对微处理器1处理后的数据进行高速存储和读取；无线通信模块10将微处理器1处理后的数据传输至上位机a并根据微处理器1的控制信号读取上位机a内的数据；上位机a将各个下位机b向上位机a传送的数据进行分析、识别并根据相应的GPS定位信息对各个下位机b的数据进行整合后建立虚拟现实空间模型，上位机a根据所建立虚拟现实空间模型进行数据库存储，下位机b通过无线通信模块10读取数据库的数据进行对比分析和识别。由此，可将整个系统的组成部件集合为一体，可实现下位机b对环境的图像信息、红外图像信息、声音信息、GPS定位信息、方位信息以及运动信息的采集、处理、分析、识别、存储和显示，并且对环境图像和红外图像可进行切换显示，提高虚拟显示的效果。上位机a根据各个下位机b的信息进行分析、识别并根据相应的GPS定位信息对各个下位机b的数据进行整合后建立虚拟现实空间模型，从而逐步完善和实现上位机a虚拟现实(VR)功能；同时，下位机b通过无线通信模块10和相应的GPS定位信息提取上位机a内的数据与实时的环境信息进行对比分析、识别和显示，从而增强下位机b实时显示效果，从而完善和实现下位机b的增强现实(AR)功能。
为了实现采集立体图像信息，并建立和显示三维立体图像；本实施例的图像采集模块2包括第一摄像头21和第二摄像头22且模拟组成双目摄像组件，第一摄像头21通过第一视频解码模块23与微处理器1连接，第二摄像头22通过第二视频解码模块24与微处理器1连接，微处理器1通过视频编码模块81与显示模块8连接；微处理器1接收双目摄像组件采集的信息进行分析、识别并依据得到的图像轮廓、色彩和距离分离出现场环境组件，微处理器1根据处理后的信息以及声音信息、GPS定位信息、方位信息和运动信息对环境进行三维立体模型重建并通过视频编码模块81输送至显示模块8进行实时呈现。由此，利用第一摄像头21和第二摄像头22且模拟组成双目摄像组件，实现了类似双目摄像头构建的图像采集系统，并对环境图像进行采集和显示，利用其实时性强，可靠性高，并且立体效果好的优点，从而实现下位机b对立体图像信息采集，显示三维立体图像的效果。
为了使上位机a完善和建立虚拟现实三维立体空间，以及完善和增强下位机b的三维立体实时显示效果；本实施例的微处理器1将三维立体模型的环境信息通过无线通信模块10传输至上位机a，上位机a将各个微处理器1传输的三维立体模型信息以及GPS定位信息分析和整合建立虚拟现实三维立体空间模型并进行数据库存储；下位机b根据gps定位信息以及上位机a的数据库内的相应数据信息与实时的环境三维信息进行对比分析和识别，显示模块8对识别后的信息进行实时显示。基于以上结构，通过无线通信模块10实现上位机a与下位机b之间的互动，从而逐步实现和完善上位机a对虚拟现实三维立体空间的建立以及丰富和增强对下位机a实时显示效果的增强。
本实施例的微处理器1中的DSP芯片由TI公司生产的STM320DM642数字媒体处理集成芯片构建。利用的STM320DM642芯片极强的处理性能、高度的灵活性和可编程性以及其完善的音频、视频和网络通信等设备接口，可将环境的图像信息、红外图像信息、声音信息、GPS定位信息、方位信息以及运动信息进行分析、识别和完美的整合，从而实现了下位机b的三维立体实时显示效果。
本实施例的第一摄像头21和第二摄像头采22用CMOS图像传感器，CMOS图像传感器采用AM41V4。AM41V4是美国ALEXIMA公司开发的一款针对运动分析的高分辨率高帧频的CMOS传感器芯片，分辨率可达2368×1728像素，采用ROI方式可以有效减少图像数据大小，提高图像输出帧频。利用AM41V4高分辨率和高帧频的连续成像，提高采集图像的质量，实现对环境图像的实时采集并降低生产成本。
本实施例的第一视频解码模块23和第二视频解码模块24采用SAA7113H芯片，视频编码模块81采用SAA7121H芯片。STM320DM642芯片内集成了三个可配置的视频端口(第一视频端口VP0、第二视频端口VP1、第三视频端口VP2)，第一视频解码模块23和第二视频解码模块24的SAA7113H芯片分别连接于STM320DM642芯片的第一视频端口VP0和第三视频端口VP2，视频编码模块81的SAA7121H芯片连接于STM320DM642芯片的的第二视频端口VP1,STM320DM642芯片能够通过第一视频解码模块23和第二视频解码模块24以及视频编码模块81实现图像的无缝连接，具备图像采集实时性高和可靠性强，最终通过显示模块8呈现实时图像。
本实施例的红外探测模块3包括红外探测器31和连接于红外探测器31与微处理器1之间的FPGA器件32，FPGA器件32采用Spartan-6芯片；Spartan-6芯片的IO1接口与STM320DM642芯片的GPIO1接口连接，Spartan-6芯片的IO2接口与STM320DM642芯片的GPIO2接口连接，从而利用Spartan-6芯片和STM320DM642芯片之间的协同工作，实现对红外图像的采集和实时传输，最终通过显示模块8呈现实时红外图像，并且可与环境实时图像进行切换显示。
本实施例的电子罗盘6采用Honeywell公司的HMC5883L三轴磁阻式地磁传感器，它可以同时测量三个轴向的磁场分量，具有高灵敏度和高线性度的特点，通过I2C接口与STM320DM642芯片连接，从而采集下位机b的角度信息。
本实施例的上位机a为由多台计算机构建的服务器。由此，利用服务器的性能完成上位机a从对下位机b传输的数据信息的分析和识别，根据相应的GPS定位信息建立虚拟现实空间模型并进行数据库存储，从而逐步完善和实现上位机a虚拟现实功能。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。