一种高速公路隧道监控全景相机

1.本实用新型涉及安防监控技术领域，尤其涉及一种高速公路隧道监控全景相机。


背景技术：

2.由于隧道的环境特殊，隧道监控一直是国家交通行业的重点关注对象。传统的隧道监控系统都是分散式进行，一个路段设置一个监控点且大多数是单方向的监控，存在大量死角；此外，一段隧道可能有几十甚至上百个摄像点，隧道监控影像查看工作量大、复杂度高，且有时每个摄像点其关联性不强，给实际监控应用带来很大的不便。为解决传统单镜头、分布式监控方式带来的监控死角、信息分散等问题，越来越多的全景相机得到了全方位的运用。目前商用全景监控摄像机主要有鱼眼、多拼(镜头)两类,前者价格低廉但景深小、成像分辨率不高且畸变大，后者由若干不同视角、物理独立的传统监控摄像机封装而成，通过实时拼接子监控画面可获得监控范围更大、分辨率更高且各视角方向基本一致的全景视频。对于照明条件受限的长隧道监控环境，多拼(镜头)全景相机更具应用价值，且由于隧道只有两个方向，安装在隧道一侧墙壁上的全景相机仅需180度视野范围便可监控所在点位段的隧道环境信息,现有360度多拼全景相机实际应用性价比不高。
3.多拼全景相机需要借助图像拼接技术实现多路视频融合处理，此外，当隧道过长时，单个全景相机视野仍无法覆盖整个隧道，需通过图像拼接来实现完整隧道的高清监控输出。目前图像拼接研究重点主要在于图像配准和图像融合。基于单应性变换的全局配准能维护图像结构、统筹全局，缺点是大视角情况下无法避免透视变形严重的问题；局部配准旨在解决全局配准无法应对的视差问题，以apap为代表的局部配准网格模型可一定程度上克服视差问题，但对大的视差效果有限。由于大视角影像拼接时针孔平面透视投影模型易于产生大的物体变形，柱面投影和球面投影被引入全景影响拼接过程，但球面投影模型在远离中心的边缘区域容易产生扭曲和压缩，柱面投影下的图像拼接也有相对苛刻的前提条件，如必须保证光心不动，使得相机绕光心旋转拍摄或者必须保证相机拍摄时是在同一水平线上。以缝合线为代表的无缝图像融合技术能够完成从重叠区域到非重叠区域的平滑过渡，但是无法应为大场景的情况，同时不同场景下缝合线的自动生成仍有待解决。
4.综上，根据隧道实际应用环境设计性价比高的多拼全景相机及相应的图像拼接方法以满足这种特殊环境下的监控需求，具有极为广阔的应用前景。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种高速公路隧道监控全景相机，旨在解决当前长隧道监控主要还处于多摄像头保持单一方向监控，存在较大的监控死角的问题。
6.为实现上述目的，本实用新型提供了一种高速公路隧道监控全景相机，包括相机模组、镜头、相机固定支架、调节支架、外壳和集成系统板，所述相机模组的数量至少为三个，所述镜头的数量与所述相机模组相同，多个所述相机模组与所述外壳固定连接，并位于所述外壳的一侧，多个所述镜头分别与多个所述相机模组固定连接，并位于所述相机模组
的一侧，所述相机固定支架与所述外壳固定连接，并位于所述外壳的一侧，所述调节支架与所述相机固定支架滑动连接，并位于所述相机固定支架的一侧，所述集成系统板与所述外壳固定连接，并位于所述外壳的一侧。
7.其中，多个所述相机模组呈扇形排列。
8.其中，奇数个所述相机模组以中间的所述相机模组为中心，距离中间的所述相机模组越远焦距越长。
9.其中，所述镜头和所述相机模组的数量为三个，三个所述镜头为一个4mm镜头和两个6mm镜头，两个所述6mm镜头设置在所述4mm镜头的两侧。
10.其中，所述相机模组之间的夹角以中间的所述相机模组为中心，距离越远的两个所述相机模组之间的夹角越小。
11.其中，所述相机固定支架包括第二安装板和转杆，所述转杆与所述外壳固定连接，并位于所述外壳的一侧，所述第二安装板与所述转杆转动连接，并位于所述转杆远离所述外壳的一侧，所述调节支架包括第一安装板、滑杆和固定螺丝，所述滑杆与所述转杆滑动连接，并位于所述转杆的一侧，所述第一安装板与所述滑杆转动连接，并位于所述滑杆远离所述转杆的一侧，所述固定螺丝与所述滑杆螺纹连接，并接触所述转杆。
12.其中，所述集成系统板包括输入网口、拼接模块和输出网口，所述输入网口、所述拼接模块和所述输出网口依次连接；所述拼接模块包括点对构造单元、缝合线构造单元和重采样单元，所述点对构造单元、所述缝合线构造单元和所述重采样单元依次连接，所述点对构造单元，用于将输入影像进行置平，基于置平影像计算全局单应性矩阵，基于全局单应性矩阵构造虚拟匹配点对；所述缝合线构造单元，用于基于虚拟匹配点对构造缝合线和计算二次配准参数；所述重采样单元，用于基于二次配准参数和最终的缝合线，进行重采样拼接并输出。
13.通过对相机模组个数、相邻相机模组主光轴夹角大小以及相机模组镜头焦距大小的统筹考虑与设计，本实用新型的一种高速公路隧道监控全景相机，针对隧道内特殊的环境可实现高清全景图像的实时获取及全方位实时监控。相比鱼眼相机，提高了成像的精度，减小了误差畸变；相比于360度的全景相机，降低了成本；全景相机内部自带最小集成系统，能够直接实时的输出拼接后的全景图像，无需额外的计算机；并且在设计时考虑到整条隧道的全景影像拼接，两两全景相机存在一定的公共视野，这样保证能够实时拼接出整条隧道的环境影像，便于工作人员的监控与查看；最后，与全景相机配套的可调节安装支架可适应隧道的环境进行安装，可调整全景相机的水平与垂直安装夹角，便于安装及调整。
附图说明
14.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
15.图1是本实用新型的一种高速公路隧道监控全景相机的结构图；
16.图2是本实用新型的一种高速公路隧道监控全景相机的爆炸图；
17.图3是本实用新型的集成系统板的结构图；
18.图4是本实用新型的拼接模块的结构图。
[0019]1‑
相机模组、2
‑
镜头、3
‑
相机固定支架、4
‑
调节支架、5
‑
外壳、6
‑
集成系统板、31
‑
第二安装板、32
‑
转杆、41
‑
第一安装板、42
‑
滑杆、43
‑
固定螺丝、61
‑
输入网口、62
‑
拼接模块、63
‑
输出网口、621
‑
点对构造单元、622
‑
缝合线构造单元、623
‑
重采样单元。
具体实施方式
[0020]
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
[0021]
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0022]
请参阅图1～图4，本实用新型提供一种高速公路隧道监控全景相机，包括：
[0023]
相机模组1、镜头2、相机固定支架3、调节支架4、外壳5和集成系统板6，所述相机模组1的数量至少为三个，所述镜头2的数量与所述相机模组1相同，多个所述相机模组1与所述外壳5固定连接，并位于所述外壳5的一侧，多个所述镜头2分别与多个所述相机模组1固定连接，并位于所述相机模组1的一侧，所述相机固定支架3与所述外壳5固定连接，并位于所述外壳5的一侧，所述调节支架4与所述相机固定支架3滑动连接，并位于所述相机固定支架3的一侧，所述集成系统板6与所述外壳5固定连接，并位于所述外壳5的一侧。
[0024]
在本实施方式中，所述相机模组1可以采用海康的200万cmos枪型网络摄像机，单个相机模组1功耗5.5w，有效像素1920*1080通过所述相机固定支架3和所述调节支架4对所述外壳5进行支撑，然后对多个所述相机模组1进行支撑，通过滑动所述调节支架4可以调整所述外壳5倾斜位置以实现更好角度的监控，外部电源对整个装置进行供电，所述集成系统板6包含用来接收图像数据的多个网口以及图像输出口，并新增电源接口给多台相机供电；系统为linux系统，并在该系统下完成拼接融合算法。包括以下步骤：
[0025]
通过全景相机以扇形框架获取隧道的环境图像，并同步地将至少三台相机抓取到的图像通过网口传输到图像处理单元中；接下来，在图像处理单元中经过拼接算法以及优化算法实现图像融合，其算法包括查找表的粗匹配以及优化算法的精细融合；然后，将该全景相机拼接好的图像通过网线传输到服务器或主机上；最后，根据隧道长度的不同，需要间隔一定距离安装一台全景相机，且要保证两台全景相机的有一定的公共视场。
[0026]
在本实用新型的实施案例中，通过角度调整保证两两全景相机之间存在一定的公共视野，将两台全景相机的获取的全景图像再一次进行拼接，这样依此类推，可以将整条隧道的场景都融合到一张全景图中来，完成整条隧道的动态监控。
[0027]
进一步的，多个所述相机模组1呈扇形排列。
[0028]
在本实施方式中，多个所述相机模组1以一定角度呈扇形排列架构固定在相机固
定支架3上，使得全景相机的水平视野覆盖范围达到180度，从而可以无死角监控。
[0029]
进一步的，奇数个所述相机模组以中间的所述相机模组1为中心，距离中间的所述相机模组1越远焦距越长。
[0030]
在本实施方式中，为保证成像效果及重叠度，可根据实际需求更改，其相机焦距的分布大致为：中间相机的焦距短，距离中心越远焦距越长。
[0031]
进一步的，三个所述镜头2为一个4mm镜头和两个6mm镜头，两个所述6mm镜头设置在所述4mm镜头的两侧。
[0032]
在本实施方式中，通过采用1台4mm镜头和2台6mm镜头，4mm镜头的水平视场范围为89
°
，6mm镜头的水平视场范围56度，可以使得监控效果更好。
[0033]
进一步的，所述相机模组之间的夹角以中间的所述相机模组为中心，距离越远的两个所述相机模组之间的夹角越小。
[0034]
进一步的，所述相机固定支架3包括第二安装板31和转杆32，所述转杆32与所述外壳5固定连接，并位于所述外壳5的一侧，所述第二安装板31与所述转杆32转动连接，并位于所述转杆32远离所述外壳5的一侧，所述调节支架4包括第一安装板41、滑杆42和固定螺丝43，所述滑杆42与所述转杆32滑动连接，并位于所述转杆32的一侧，所述第一安装板41与所述滑杆42转动连接，并位于所述滑杆42远离所述转杆32的一侧，所述固定螺丝43与所述滑杆42螺纹连接，并接触所述转杆32。
[0035]
在本实施方式中，可以将所述第一安装板41和所述第二安装板31设置在墙面上，然后滑动所述滑杆42，可以推动所述转杆32转动到合适位置，然后转动所述固定螺丝43对位置进行固定，从而可以方便地调整所述外壳5的倾斜角度，实现更好的监控效果。
[0036]
进一步的，所述集成系统板6包括输入网口61、拼接模块62和输出网口63，所述输入网口61、所述拼接模块62和所述输出网口63依次连接；所述拼接模块62包括点对构造单元621、缝合线构造单元622和重采样单元623，所述点对构造单元621、所述缝合线构造单元622和所述重采样单元623依次连接，所述点对构造单元621，用于将输入影像进行置平，基于置平影像计算全局单应性矩阵，基于全局单应性矩阵构造虚拟匹配点对；所述缝合线构造单元622，用于基于虚拟匹配点对构造缝合线和计算二次配准参数；所述重采样单元623，用于基于二次配准参数和最终的缝合线，进行重采样拼接并输出。
[0037]
在本实施方式中，所述输入网口61输入来自所述相机模组1的信号，经过所述拼接模块62处理后，从所述输出网口63输出进行到服务器或者主机进行显示。
[0038]
以上所揭露的仅为本实用新型一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属于实用新型所涵盖的范围。