全空间同步监控摄像系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种全空间同步监控摄像系统及其视频拼接方法，所述系统包括至少二个摄像头、视频采集单元、时间同步单元、传输单元及中央处理单元。通过将至少二个摄像头的光心轴交集于同一点上，实现了覆盖垂直360度及水平360度的全空间摄像，同时利用时间同步单元对摄像头取得视频帧进行校时，使中央处理单元能够基于时间同步单元给出的带有时间戳的视频帧信息封装形成一个具有全空间信息的视频数据包实现了用户终端可以在一个视频中同时监控摄像头周围全空间中的任一个方位，便于监控人员从整体的角度把握监控方位，进行统一指挥调度的技术效果。
【专利说明】
全空间同步监控摄像系统
技术领域
[0001]本发明涉及监控设备技术领域，具体来说涉及一种全空间同步监控摄像系统及其视频拼接方法。
【背景技术】
[0002]随着社会的迅速进步以及计算技术的不断发展，视频监控在生产生活各方面得到了非常广泛的应用。目前，在电子监控安防领域中，各大公共场所通常采用一个普通摄像机对某个场景的指定范围进行实时拍摄视频监控。但是，普通摄像机存在视场角度较小、容易产生盲区的问题。当摄像机的盲区发生警情时，监控人员无法通过监控视频查看发生的异常情况。为了克服这些问题，常用的做法是采用多摄像机联动对射，在一个场景的各个空间位置上安装摄像机，令摄像机相互对射，尽量使得盲区减小。然而这种法也存在以下缺陷:
[0003](I)当发生警情时，监控人员需逐个查看每个摄像机的画面，才能找出相应的监控视频，这样就降低了监控的效率；
[0004](2)监控人员在切换摄像机画面时，实际空间的观察点也在切换，还不符合人类的观察习惯；
[0005](3)多摄像头联动对射的方法，因在同一个空间范围内需要安装多台摄像机，所以会增加施工布线的复杂度。
[0006]此外，公共安全要求越来越高，普通的摄像机已经很难满足现代的监控要求，因此需要一种能够同时监控不同视角的全景摄像机。针对普通摄像机的缺点，当前已经出现了高速球型摄像机、鱼眼摄像机、多摄像头全景摄像机等全景摄像机。
[0007]其中，高速球型摄像机是利用步进电机驱动摄像机去拍摄空间中不同视角范围；然而，高速球型摄像机不能同时进行全方位监控，只能监控一个视角范围；由一个视角切换到另外一个视角所需要的时间依赖于步进电机的性能，而且步进电机的寿命也影响高速球型摄像机的使用。
[0008]鱼眼摄像机的视场角虽然可以达到水平360度垂直180度，甚至垂直220度，但摄像机背面的视角是监控不到的，达不到全方位监控的效果，同样存在盲区，而且镜头边缘的图像扭曲较大。
[0009]多摄像头的全景摄像机可以解决镜头边缘图像扭曲大的问题，但大部分设计的视场角与鱼眼摄像机类似，在立体空间中的垂直方向的监控范围只达到180度;并且这种全景摄像机基本没有考虑各个摄像头的视频画面同步问题，当有运动物体在两个摄像头之间运动时，就会出现运动不一致的情况，影响监控效果。
[0010]据上，目的全空间同步监控摄像系统确实有待进一步改善。
【发明内容】
[0011]鉴于上述情况，本发明提供一种全空间同步监控摄像系统及其视频拼接方法，通过具有至少二个摄像头的视频采集单元与时间同步单元、传输单元及中央处理单元连接，利用至少二个摄像头实现了覆盖垂直360度及水平360度的全空间摄像，同时利用时间同步单元对摄像头取得视频帧进行校时，使中央处理单元能够基于时间同步单元给出的带有时间戳的视频帧信息封装形成一个具有全空间信息的视频数据包实现了用户终端可以在一个视频中同时监控摄像头周围全空间中的任一个方位，便于监控人员从整体的角度把握监控方位，进行统一指挥调度的技术效果。
[0012]为实现上述目的，本发明采取的技术方案是提供一种全空间同步监控摄像系统，其包括视频采集单元、时间同步单元、传输单元及中央处理单元;其中，所述视频采集单元，具有至少二个摄像头，各摄像头的光心轴交集于同一点上，且各摄像头经图像采集后输出一视频帧信息;所述时间同步单元，与所述视频采集单元连接，用以控制所有摄像头同步进行图像采集，以及接收各摄像头输出的视频帧信息并对各视频帧信息插入时间戳;所述传输单元，与所述时间同步单元及所述中央处理单元连接，用以传输所述带有时间戳的视频帧信息;所述中央处理单元，用以接收所述带有时间戳的视频帧信息，并将带有相同时间戳的视频帧信息封装形成一包括全空间信息的视频数据包。
[0013]本发明全空间同步监控摄像系统的进一步改进在于，所述系统具有一封装外壳用以封装所述视频采集单元、时间同步单元及传输单元，所述封装外壳具有相对两侧，一侧安装所述摄像头，另侧安装支架。
[0014]本发明全空间同步监控摄像系统的进一步改进在于，所述时间同步单元具有第一网络发送/接收模块;所述传输单元具有第二网络发送/接收模块;所述中央处理单元各具有第三网络发送/接收模块;所述时间同步单元、传输单元及中央处理单元通过所述第一、第二及第三网络发送/接收模块进行信号通讯，且第二网络发送/接收模块与第三网络发送/接收模块之间通过网络传输线或无线通讯模连接。
[0015]本发明全空间同步监控摄像系统的进一步改进在于，所述视频采集单元具有四个摄像头，所述四个摄像头的光心轴在同一平面上，且任意相邻的二摄像头的光心轴之间夹角为度。
[0016]本发明全空间同步监控摄像系统的进一步改进在于，所述摄像头的摄像范围覆盖以摄像头为中心的水平360度及垂直360度的空间；所述摄像头选自普通镜头、广角镜头或鱼眼镜头。
[0017]本发明全空间同步监控摄像系统的进一步改进在于，所述中央处理单元与用户终端连接，所述用户终端具有使用者操作界面，所述中央处理单元用以接收用户的操作命令。
[0018]本发明还提供了一种全空间同步监控摄像系统的视频拼接方法，所述系统包括视频采集单元具有至少二个摄像头，所述视频采集单元与时间同步单元连接，且所述时间同步单元通过传输单元与中央处理单元连接;其中，所述方法包括:
[0019]将所述摄像头、所述视频采集单元、所述时间同步单元及所述传输单元定位安装于监控空间中；所述各摄像头的光心轴交集于同一点上，且具有覆盖垂直360度和水平360度的摄像沮围；
[0020]所述摄像头被所述时间同步单元控制同步进行图像采集，令所述摄像头输出视频帧信息；
[0021]所述视频采集单元接收所述摄像头输出的视频帧信息并传输至所述时间同步单元；
[0022]所述时间同步单元接收所述视频帧信息并插入时间戳，形成带有时间戳的视频帧信息，并通过所述传输单元输送至所述中央处理单元；
[0023]所述中央处理单元依据各视频帧信息的时间戳，将具有相同时间戳的视频帧信息封装形成一包括全空间信息的视频数据包。
[0024]本发明全空间同步监控摄像系统的视频拼接方法的进一步改进在于，所述中央处理单元为计算计设备，所述传输单元与中央处理单元之间通过网络传输线或无线通讯模连接;且所述中央处理单元与用户终端连接，所述用户终端具有使用者操作界面，所述中央处理单元用以接收所述用户终端输出的操作命令，并依据所述操作命令输出对应的视频信息。
[0025]本发明全空间同步监控摄像系统的视频拼接方法的进一步改进在于，所述摄像头采用相同型号的的镜头，且所述摄像头的摄象范围取决于鱼眼镜头的视场角度。
[0026]本发明全空间同步监控摄像系统的视频拼接方法的进一步改进在于，所述视频采集单元具有四个摄像头，所述四个摄像头的光心轴在同一平面上，且任意相邻的二摄像头的光心轴之间夹角为90度。
[0027]本发明通过前述全空间同步监控摄像系统及其视频拼接方法，具有以下有益的技术效果:
[0028](I)本发明的全空间同步监控摄像系统具有至少二个摄像头构成全景摄影机，并使所有摄像头的光心轴的交点在同一个点上，减小摄像盲区，实现了摄像范围包括了水平360度、垂直360度的全视角的技术效果。
[0029](2)本发明通过时间同步单元控制摄像头进行图像采集，以及接收视频帧信息并进行校时，实现了使各个摄像头的监控画面在时间上能够达到同步一致的技术效果，避免发生视频数据包中存在不同时间摄像的视频帧。
[0030](3)本发明通过中央处理单元将插入了时间戳的视频帧信息进行整合封装，由具有相同时间戳的视频帧信息形成所述视频数据包，让用户终端可以通过使用者操作界面对中央处理单元输出操作命令后，在使用者操作界面选择查看特定时间及/或特定视角的视频帧，实现了便于监控人员从整体的角度把握监控方位，进行统一指挥调度的有益技术效果O
[0031](4)本发明通过前述完整技术方案，不仅可以实时生成全空间的视频信息，同时监控以摄像机为中心的任何一个方位，达到无死角监控，而且每个摄像头的视频画面可以同步拼接在一些，在相邻摄像头的画面拼接处不会出现运动重影现象。
【附图说明】
[0032]图1是本发明全空间同步监控摄像系统基本构件原理示意图。
[0033]图2是本发明全空间同步监控摄像系统的构件连接示意图。
[0034]图3是本发明全空间同步监控摄像头的结构示意图。
[0035]图4是本发明图3的结构底视不意图。
[0036]附图标记与部件的对应关系如下:
[0037]摄像头1；视频采集单元20 ；时间同步单元30 ；第一网络发送/接收模块31 ；传输单元40;第二网络发送/接收模块41;中央处理单元50;第三网络发送/接收模块51;用户终端60;使用者操作界面61;支架70;封装外壳80;视频帧信息Si;视频数据包s2;光心轴A。
【具体实施方式】
[0038]为利于对本发明的了解，以下结合附图及实施例进行说明。
[0039]请参阅图1至图4，本发明提供一种全空间同步监控摄像系统，其包括摄像头10、视频采集单元20、时间同步单元30、传输单元40以及中央处理单元50。进一步地，更包括了用户终端60以及用以安装本发明系统的支架70及封装外壳80。其中:
[0040]如图1、图2所示，所述视频采集单元20设有至少二个摄像头10，如图3、图4，各摄像头10的光心轴A交集于同一点上，且各摄像头10经图像采集后输出一视频帧信息Si;所述时间同步单元30与所述视频采集单元20连接，用以控制所有摄像头10同步进行图像采集，以及接收各摄像头10输出的视频帧信息Si并对各视频帧信息Si插入时间戳;所述传输单元40与所述时间同步单元30及所述中央处理单元50连接，用以传输所述带有时间戳的视频帧信息Si;以及所述中央处理单元50，用以接收所述带有时间戳的视频帧信息Si，并将带有相同时间戳的视频帧信息Si封装形成一包括全空间信息的视频数据包s2。
[0041 ]如图3、图4，所述封装外壳80的内部用以封装包括视频采集单元20、时间同步单元30及传输单元40等信息处理部件，所述封装外壳80外部则在相对两侧上，一侧安装所述摄像头10，另侧安装支架70以将前述部件安装于特定空间位置上。
[0042]具体地，本实施例的全空间同步监控摄像系统中，所述视频采集单元20较佳设有四个摄像头10，所述四个摄像头10的光心轴A在同一平面上，且任意相邻的二摄像头10的光心轴A之间夹角为90度，且所述摄像头10所使用的镜头较佳是焦距1.25mm的鱼眼镜头。其中，所述摄像头10的摄像范围覆盖以摄像头10为中心的水平360度及垂直360度的空间；所述摄像头10选自普通镜头、广角镜头或鱼眼镜头。进一步地，所有摄像头10采用镜头的型号相同，且所述摄像头10的最少设置数量是由鱼眼镜头的视场角决定的。
[0043]于本实施例中，如图2，所述时间同步单元30具有第一网络发送/接收模块31;所述传输单元40具有第二网络发送/接收模块41;所述中央处理单元50各具有第三网络发送/接收模块51 ；所述时间同步单元30、传输单元40及中央处理单元50通过所述第一、第二及第三网络发送/接收模块31、41、51进行信号通讯，且第二网络发送/接收模块41与第三网络发送/接收模块51之间通过网络传输线或无线通讯模连接。
[0044]于本实施例中，所述传输单元40与中央处理单元50之间可以通过网络传输线或无线通讯模连接并进行信号传输。
[0045]此外，所述中央处理单元50进一步连接至所述用户终端60时，所述用户终端60具有使用者操作界面61，供使用者操作并输出命令至所述中央处理单元50。
[0046]以上说明本发明全空间同步监控摄像系统的实施例，以下请复参阅图1、图2，说明前述全空间同步监控摄像系统的视频拼接方法。所述方法步骤包括:
[0047]将所述摄像头10、所述视频采集单元20、所述时间同步单元30及所述传输单元40定位安装于监控空间中；所述各摄像头10的光心轴A交集于同一点上，且具有覆盖垂直360度和水平360度的摄像范围；
[0048]所述摄像头1被所述时间同步单元30控制同步进行图像采集，令所述摄像头10输出视频帧信息si;
[0049]所述视频采集单元20接收所述摄像头10输出的视频帧信息Si并传输至所述时间同步单元30;
[0050]所述时间同步单元30接收所述视频帧信息Si并插入时间戳，形成带有时间戳的视频帧信息si，并通过所述传输单元40以并行方式传输至所述中央处理单元50;以及
[0051]所述中央处理单元50依据各视频帧信息Si的时间戳，将具有相同时间戳的视频帧信息Si封装形成一包括全空间信息的视频数据包s2。
[0052]其中，所述传输单元40包含了网络发送/接收模块41，以及物理连接设备。所述至少二个摄像头10采集的视频帧信息Si通过传输单元40以并行传输的方式发送至中央处理单元50 ο
[0053]其中，所述中央处理单元50为计算计设备，所述传输单元40与中央处理单元50之间通过网络传输线或无线通讯模连接;且所述中央处理单元50与用户终端60连接，所述用户终端60具有使用者操作界面61，所述中央处理单元50用以接收所述用户终端60输出的操作命令，并依据所述操作命令输出对应的视频信息。更具体地，所述中央处理单元50根据视频帧信息Si的时间戳将四个摄像头的每帧视频拼接成一帧全方位的监控画面，并且根据用户请求实时发送对应视角的视频流给用户。
[0054]如图1，所述中央处理单元50将同一个时间戳的视频帧信息Si拼接成一个包含全空间信息的视频画面，并生成全空间信息的视频流(视频数据包s2)。其中，所述中央处理单元50拼接的视频能够同时监控摄像机周围全空间中的任何一个方位;且所述中央处理单元50接收用户的操作命令后，用户可通过中央处理单元50选择查看某一个视角的画面。
[0055]其中，所述摄像头10采用相同型号的的镜头，且所述摄像头10的摄象范围取决于鱼眼镜头的视场角度。
[0056]其中，所述视频采集单元20具有四个摄像头10，所述四个摄像头10的光心轴A在同一平面上，且任意相邻的二摄像头10的光心轴A之间夹角为90度。
[0057]是以，通过本发明提供的一种全空间同步监控摄像系统及其视频拼接方法，具有实时生成全空间的视频信息，同时监控以摄像机为中心的任何一个方位，且各个摄像头的视频画面可以同步拼接在一些，在相邻摄像头的画面拼接处不会出现运动重影现象。
[0058]以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出多种变化。因而，在不违反本发明的权利要求宗旨的前提下，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为保护范围。
【主权项】
1.一种全空间同步监控摄像系统，其特征在于，包括: 视频采集单元、时间同步单元、传输单元及中央处理单元;其中， 所述视频采集单元，具有至少二个摄像头，各摄像头的光心轴交集于同一点上，且各摄像头经图像采集后输出一视频帧信息； 所述时间同步单元，与所述视频采集单元连接，用以控制所有摄像头同步进行图像采集，以及接收各摄像头输出的视频帧信息并对各视频帧信息插入时间戳； 所述传输单元，与所述时间同步单元及所述中央处理单元连接，用以传输所述带有时间戳的视频帧信息； 所述中央处理单元，用以接收所述带有时间戳的视频帧信息，并将带有相同时间戳的视频帧信息封装形成一包括全空间信息的视频数据包。2.根据权利要求1所述的全空间同步监控摄像系统，其特征在于:所述系统具有一封装外壳用以封装所述视频采集单元、时间同步单元及传输单元，所述封装外壳具有相对两侧，一侧安装所述摄像头，另侧安装支架。3.根据权利要求1或2所述的全空间同步监控摄像系统，其特征在于: 所述时间同步单元具有第一网络发送/接收模块;所述传输单元具有第二网络发送/接收模块;所述中央处理单元各具有第三网络发送/接收模块;所述时间同步单元、传输单元及中央处理单元通过所述第一、第二及第三网络发送/接收模块进行信号通讯，且第二网络发送/接收模块与第三网络发送/接收模块之间通过网络传输线或无线通讯模连接。4.根据权利要求1或2所述的全空间同步监控摄像系统，其特征在于: 所述视频采集单元具有四个摄像头，所述四个摄像头的光心轴在同一平面上，且任意相邻的二摄像头的光心轴之间夹角为90度。5.根据权利要求1或2所述的全空间同步监控摄像系统，其特征在于: 所述摄像头的摄像范围覆盖以摄像头为中心的水平360度及垂直360度的空间;所述摄像头选自普通镜头、广角镜头或鱼眼镜头。6.根据权利要求1或2所述的全空间同步监控摄像系统，其特征在于: 所述中央处理单元与用户终端连接，所述用户终端具有使用者操作界面，所述中央处理单元用以接收用户的操作命令。7.一种全空间同步监控摄像系统的视频拼接方法，其特征在于，所述系统包括视频采集单元具有至少二个摄像头，所述视频采集单元与时间同步单元连接，且所述时间同步单元通过传输单元与中央处理单元连接;其中，所述方法包括: 将所述摄像头、所述视频采集单元、所述时间同步单元及所述传输单元定位安装于监控空间中；所述各摄像头的光心轴交集于同一点上，且具有覆盖垂直360度和水平360度的摄像沮围； 所述摄像头被所述时间同步单元控制同步进行图像采集，令所述摄像头输出视频帧信息; 所述视频采集单元接收所述摄像头输出的视频帧信息并传输至所述时间同步单元； 所述时间同步单元接收所述视频帧信息并插入时间戳，形成带有时间戳的视频帧信息，并通过所述传输单元输送至所述中央处理单元； 所述中央处理单元依据各视频帧信息的时间戳，将具有相同时间戳的视频帧信息封装形成一包括全空间信息的视频数据包。8.根据权利要求7所述的全空间同步监控摄像系统，其特征在于: 所述中央处理单元为计算计设备，所述传输单元与中央处理单元之间通过网络传输线或无线通讯模连接;且所述中央处理单元与用户终端连接，所述用户终端具有使用者操作界面，所述中央处理单元用以接收所述用户终端输出的操作命令，并依据所述操作命令输出对应的视频信息。9.根据权利要求7所述的全空间同步监控摄像系统，其特征在于: 所述摄像头采用相同型号的的镜头，且所述摄像头的摄象范围取决于鱼眼镜头的视场角度。10.根据权利要求7所述的全空间同步监控摄像系统，其特征在于: 所述视频采集单元具有四个摄像头，所述四个摄像头的光心轴在同一平面上，且任意相邻的二摄像头的光心轴之间夹角为90度。
【文档编号】H04N13/02GK105991992SQ201610466088
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2016年6月21日
【发明人】曹江中, 李彦志, 茅庆江, 谢福平
【申请人】浩云科技股份有限公司