专利名称：一种全方位无线监控装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及实时监控装置，特别涉及一种全方位无线监控装置。
背景技术：
对重点地区进行实时监控是保障国民生产生活安全的必不可少的手 段。传统的监控摄像机一般采用模拟摄像机，位于监控端的模拟摄像机通 过信号线与监控中心相连，从而将监控对象的画面显示在监控中心。
随着数字摄像技术的不断发展，数字摄像机清晰度已经达到了模拟摄 像机的清晰度，并且由于数字图像在图像处理、存储和检索上的先天优势， 现在的监控摄像机大多采用数字摄像机。同时，由于数字摄像机的采用， 对监控图像的实时加密成为可能。例如，在现有技术中，申请号为
200510088916.8，名称为"无线摄像头"的中国专利申请，以及申请号为 200610054261.7,名称为"无线小型监视控制系统"的中国专利申请都有 对用于监控的现有摄像头的说明。
采用现有技术中的上述设备进行监控的过程中，由于摄像机的摄像角 度有限，不能覆盖整个地区，因此很容易造成监控盲区和死角。在现有技 术中，为了克服上述缺陷，还存在利用可旋转的摄像机进行监控或者多摄 像机交叉监控的方式。但是，这些实现方式由于时间上的差异或安装方式 的缺陷仍然可能会有监控盲区和死角。
此外，在现有技术中，当一个监控装置具有多个摄像机时，每个摄像 机对应一个图像处理模块，用户根据需要从某一图像处理模块得到相应摄 像头所拍摄的视频画面。在公开号为2006/0170773的美国专利申请中，就 介绍了这样一种一个摄像机对应一个图像处理模块的监控装置。在现有技 术中所采用的一个摄像机对应 一个图像处理模块的方式中，不仅增加了监 控装置的成本以及结构复杂度，而且也不利于对不同摄像机拍摄的图像进 行集成和加密。发明内容
本实用新型的目的是克服现有技术中的监控装置在监控时容易造成 监控盲区的缺陷，从而提供一种可对监控现场进行全方位覆盖的全方位无 线监控装置。
本实用新型的又 一 个目的是克服现有技术中的监控装置对不同摄像 机分别配置图像处理模块所造成的成本高、结构复杂、不易对不同摄像机 拍摄到的图像进行集成和加密的缺陷，从而提供一种对图像进行统一处理 以及实时加密的全方位无线监控装置。
为了实现上述目的，本实用新型提供了一种全方位无线监控装置，包
括至少一个图像摄入模块，图像处理、运算和控制模块以及无线传输模块； 所述的图像摄入模块之间间隔一定的角度对监控现场进行监控；其中，
所述的图像摄入模块将所拍摄的图像传送到所述的图像处理、运算和 控制模块中，所述的图像处理、运算和控制模块将各个图像拼接成全方位 图像，然后对所得到的全方位图像进行处理，所得到的处理结果通过所述 的无线传输模块传输。
上述技术方案中，还包括用于对监控现场进行声音采集，并可实现控 制中心与监控现场间通讯的声音摄入和输出模块，所述声音摄入和输出模 块连接到所述的图像处理、运算和控制模块。
上述技术方案中，还包括用于为所述的全方位无线监控装置指明方向 和角度的电子陀螺仪模块；所述的电子陀螺仪模块连接到所述的图像处 理、运算和控制模块。
上述技术方案中，还包括用于指示所述全方位无线监控装置当前位置 的全球定位模块；所述的全球定位模块连接到所述的图像处理、运算和控 制模块。
上述技术方案中，还包括用于对所述全方位无线监控装置进行数据通 信和调试的通讯和调试模块；所述通讯和调试模块连接到所述的图像处 理、运算和控制模块。
上述技术方案中，还包括声音摄入和输出模块、电子陀螺仪模块、全 球定位模块以及通讯和调试模块；其中，所述的声音摄入和输出模块、电 子陀螺仪模块、全球定位模块以及通讯和调试模块都连接到所述的图像处 理、运算和控制模块上。
上述技术方案中，所述的图像摄入模块包括三个图像摄入模块，每个
5图像摄入模块的摄入角度大于120度；所述的三个图像摄入模块相互之间 以120度夹角放置在同一水平面上，每个摄入模块与水平面的夹角为60度。
上述技术方案中，所述的图像摄入模块包括四个图像摄入模块，每个 图像摄入模块的摄入角度大于90度；所述的四个图像摄入模块相互之间 以90度的夹角放置在同一水平面上，每个摄入模块与水平面夹角为45度。
上述技术方案中，所述的图像处理、运算和控制模块20对所述的处 理结果在通过所述的无线传输模块传输前，进行加密操作。
上述技术方案中，所述的对所述的图像摄入模块所拍摄的图像进行处 理包括图像增强、图像复原、图像分割、运动估计、跟踪以及图像压缩编 码中的至少一种。
本实用新型的优点在于
1、 本实用新型依靠多个图像摄入模块间的组合实现了对监控现场的 全方位监控，有效防止了监控盲区或死角的出现。
2、 本实用新型由一个图像处理、运算和控制模块将所有图像摄入模 块所拍摄的图像进行拼接，然后对拼接后的图像进行后续处理，有利于用 户对被检测地区做全方位的观测，提高了系统的集成度，延长了电池使用 时间，还便于图像集成和加密。
附困说明
以下，结合附图来详细说明本实用新型的实施例，其中
图1为本实用新型的全方位无线监控装置在一个实施例中的结构图2为本实用新型的全方位无线监控装置中的图像摄入模块在 一 个实
施例中的安装示意图3为本实用新型的全方位无线监控装置中的图像摄入模块在另一个
实施例中的安装示意图4为本实用新型的全方位无线监控装置在另一个实施例中的结构
图5为本实用新型的全方位无线监控装置在又一个实施例中的结构
图6为本实用新型的全方位无线监控装置在再一个实施例中的结构
图7为本实用新型的全方位无线监控装置在又一个实施例中的结构图。
图面说明
10-图像摄入模块11 图像摄入模块 12 图像摄入模块
20 图像处理、运算和控制模块 30 无线传输模块
吉在
尸
奮摄入和输出模块
全球定位模块 80通讯和调试模块 第二图像摄入模块 第四图像摄入模块
40 电源模块 50 60 电子陀螺仪模块 70 1 第 一 图像摄入模块 2 3 第三图像摄入模块 具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型做进一步说明。 在一个实施例中，如图l所示，本实用新型的全方位无线监控装置包 括图像摄入模块，图像处理、运算和控制模块20,电源模块40以及无线 传输模块30。其中，所述的图像摄入模块连接到所述的图像处理、运算和 控制模块20上，所述的图像处理、运算和控制模块20则与所述无线传输 模块连接30。所述的电源模块40为上述各个模块提供电能。
在本实用新型中，图像摄入模块是本实用新型的重要特征，为了克服 现有技术中监控设备具有监控盲区的缺陷，本实用新型的图像摄入模块采 用多模块组合的方式实现对监控现场的全方位监控。其中，图像摄入模块 的具体数量与图像摄入模块的性能(特别是摄入角度)相关。例如，在图 l中，采用摄入角度大于120度的图像摄入模块，此时，本实用新型的全 方位无线监控装置使用三个图像摄入模块即可实现全方位监控。所采用的 图像摄入模块间的关系如图2所示，摄入模块以120度夹角放置在同一水 平面上，每个摄入模块与水平面的夹角为60度。将这样的全方位无线监 控装置置于房间中央部位的天花板上，可以获得360度监控整个房间的效 杲。与之相对应的，假如采用摄入角度大于90度的图像摄入模块，此时， 本实用新型的全方位无线监控装置使用四个图像摄入模块才可实现全方 位监控。所采用的图像摄入模块间的关系如图3所示，摄入模块以90度 的夹角放置在同一水平面上，每个摄入模块与水平面夹角为45度。将这 样的全方位无线监控装置做成自动平衡的球体或者安装在遥控小车上，可 以获得便携式移动和360度监控的效果。上述图像摄入模块的数量、安装 位置、安装角度等都是用于说明本实用新型的实施例，在实际使用中不局 限于上述说明中所限定的说明内容。图像处理、运算和控制模块20的基本功能是对图像做进一步的处理，
实现对图像数据的实时加密，以及对整个装置的控制。与现有技术中所涉 及的图像处理模块所不同的是，在本实用新型中，所述的图像处理、运算
和控制模块20统一对所有图像摄入模块所得到的图像进行处理，而不是 采用现有技术中所采用的一个摄像机对应一个图像处理模块的方式。当图 像处理、运算和控制模块20从各个图像摄入模块接收到各自的图像信息 后，首先对所获得的各幅图像进行拼接，以得到一幅全方位图像，然后再 对所得到的全方位图像进行后续处理。在上述的拼接过程中，可采用时域 交错技术，将相邻两摄入模块的图像两两拼接，最终得到去除重叠部分的 全方位图像。所得到的全方位图像是一幅如地图形式的360度监控图像。 在后续的处理过程中，与对图像摄入模块中的图像分别处理相比，对拼接 后的的图像进行统一处理可以降低硬件的开销与系统的功耗。
在得到全方位图像后，对所述全方位图像的后续处理包括图像增强、 图像复原、图像分割、运动估计、跟踪以及图像压缩编码。其中
图像增强的目的是改善图像的"视觉效果"，其方法包括锐化、平滑、 去噪、对比度拉伸等手段对原图像附加一些信息或变换数据，使图像与"视 觉"响应特性相匹配，以便用来突出图像中的某些目标特性而抑制另一种特 性，简化数据提取。图像增强过程中所采用的各种方法在现有技术中是成熟 技术，在本申请中不做重复性说明。
图像在摄取、传输、储存和处理过程中不可避免地要引起某些失真而使 图像退化，图像复原的目的是使退化了的图像尽可能恢复到原来的真实面 貌。图像复原的方法包括线性滤波图像复原方法、非线性统计复原和奇异值 分解的广义逆复原法等。上述方法也是现有技术，参考现有4支术中的相关文 献，本领域的普通技术人员都可实现。
图像分割可以有效地把图像中有意义的特征提取出来，将图像划分为若 干互不交叠的有意义的区域，以便用于图^#式识别。图像分割可采用模版 匹配法、跟踪法、紋理匹配法、聚类法等方法中的一种。
运动估计可以把运动物体识别出来。运动估计总体分为三步，第一步根 据监控装置的运动估计全局运动；第二步在图像中消除全局运动的影响，得 到监控装置相对静止下的图像；第三步在相对静止的背景中比较帧间图像的 差别，得到运动的图像。利用运动估计，可以快速获得运动物体的图像，通 常这些图像是监控中感兴趣的图像。跟踪可以在图像中跟踪感兴趣的特定图像，通常是运动物体图像。目前 利用离子滤波可以实现跟踪功能。利用跟踪功能，在锁定目标监控对象后， 不管监控对象如何移动变化，始终能将其定标出来。
图像压缩编码可以在不损失信息量或损失少量信息量的情况下，大幅度
减小图像传输、处理和存储所需要的数据量。图像数据压缩过程有三个基本
环节变换、量化和编码。图l象压缩编码可采用熵编码方法、无损压缩编码、
预测误差编码和正交变换编码等方法中的一种。图像压缩编码中所涉及到的 各种方法都是现有技术，因此，不再进行重复性说明。
上述的各个图像处理功能并非在每一个图像处理、运算和控制模块20 中都要采用，在实际使用中，可根据实际需要对上述功能进行增减。
图像处理、运算和控制模块20在对图像数据进行加密时，可分为对 数据的加密以及对传输过程的加密。在数据加密过程中，所采用的加密算 法包括AES (高级加密标准)、DES(数据加密标准)、MD5等国际标准中 的一种。对传输过程的加密协议包括有线等效协议(WEP)、 Wi-Fi保护接入 (WPA)、临时密钥完整性协议(TKIP)、可扩展认证协议(EAP)等加密协议中 的一种。
无线传输模块30的作用是发射和接收无线多媒体信号，并与图像处 理、运算和控制模块进行数字通信。所釆用的无线传输模块30是现有的 成熟技术，在本实用新型中可以直接采用现有技术中的无线传输技术。通 过该无线传输;漠块30允许用户在监控中心对本实用新型的装置进行控制 管理。
电源模块40也可采用现有的电源模块，在本实施例中，不再对其进 行重复性说明。
本实用新型的全方位无线监控装置除了上述功能模块外，在另一个实 施例中，如图4所示，还可以包括一个与所述的图像处理、运算和控制模 块20连接的声音摄入和输出模块50。所述的声音摄入和输出模块50对监 控现场进行声音采集，并可实现控制中心与监控现场间的通讯。该模块采 集监控现场的声音后，在图像处理、运算和控制模块20中进行加密处理 后，通过无线传输模块30传输到控制中心，同时，也可以从控制中心接 收带有音频信息的无线电信号后，经过所述的声音摄入和输出模块50输 出到监控现场。声音摄入和输出模块50的具体实现可以采用成熟的现有 技术。在本实用新型的又一个实施例中，本实用新型的全方位无线监控装置
还包括一个电子陀螺仪模块60,如图5所示，所述的电子陀螺仪模块60 与所述的图像处理、运算和控制模块20连接。所述的电子陀螺仪模块60 具有指向特定方向的功能，当本实施例中的全方位无线监控装置应用在如
井下救援等移动场合时，需要为监控装置指明方向，此时电子陀螺仪模块 60就可实现相应的功能。电子陀螺仪模块60将图像摄入模块相对于特定 方向的偏角反馈给图像处理、运算和控制模块20,图像处理、运算和控制 模块20通过运算，在图像上标出所摄图像的方向和角度。所采用的电子 陀螺仪模块60可以采用成熟的现有技术。
在本实用新型的再一个实施例中，本实用新型的全方位无线监控装置 除了前一实施例中所包含的电子陀螺仪模块60外，还包括一个全球定位 模块70，如图6所示，所述的全球定位模块70与所述的图像处理、运算 和控制模块20连接，用于指示全方位无线监控装置的当前位置。全球定 位模块70与电子陀螺仪模块60间的配合使用，使得监控者迅速定位该装 置的位置和方向。
在本实用新型的又一个实施例中，本实用新型的全方位无线监控装置 还包括一个通讯和调试模块80,如图7所示，所述的通讯和调试模块80 连接到所述的图像处理、运算和控制模块20上，所述的通讯和调试模块 80包括有USB接口和JTAG接口 ，通过所述的USB接口，可实现本实用 新型装置与本地PC机之间数据传输和交换，从而实现用户在PC机上对 数据的使用和处理。通过所述的通讯和调试模块80的JTAG接口 ，可以实 现对该装置的初始化配置和内部调试。带有上述通讯和调试4莫块80的全 方位无线监控装置可以安装在如汽车、遥控飞机等移动装置上。使用前通 过通讯和调试模块80上的通讯端口配置该装置，如设定加密密钥以及装 置开启方式等。出于延长装置使用时间的考虑，其中的装置开启方式可以 分为常开启、遥控开启、定时开启、指定姿势开启、指定地点范围开启等。 装置开启后，用户可以控制对指定模块的开关以达到延长使用时间的目
的，也可以配置该装置在某些条件下开启和在某些条件下#:眠或者关闭装置。
在上述实施例中，对本实用新型的全方位无线监控装置的各种实现方 式进行了说明，但本实用新型的实施例并不局限于上述实现方式。例如， 可以将上述实施例中所涉及的声音摄入和输出模块与电子陀螺仪模块一
10同使用，也可与通讯和调试模块一同使用，甚至将上述实施例中所涉友的 所有功能模块集成到 一 个实施例中。用户可以根据实际应用场合的需要， 对上述各个功能模块以及功能模块中的具体功能进行相应的选择。
根据本实用新型的上述多种实现方式，本实用新型可应用在井下救
援、安全监控、治安防范等各个领域，具有广泛的应用场景。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非 限制。尽管参照实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人 员应当理解，对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本 实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围 当中。
权利要求1、一种全方位无线监控装置，其特征在于，包括至少一个图像摄入模块，图像处理、运算和控制模块(20)以及无线传输模块(30)；所述的图像摄入模块之间间隔一定的角度对监控现场进行监控；其中，所述的图像摄入模块将所拍摄的图像传送到所述的图像处理、运算和控制模块(20)中，所述的图像处理、运算和控制模块(20)将各个图像拼接成全方位图像，然后对所得到的全方位图像进行包括图像增强、图像复原、图像分割、运动估计、跟踪以及图像压缩编码在内的处理，所得到的处理结果通过所述的无线传输模块(30)传输。
2、 根据权利要求1所述的全方位无线监控装置，其特征在于，还包 括用于对监控现场进行声音采集，并可实现控制中心与监控现场间通讯的 声音摄入和输出模块(50), W述声音摄入和输出模块(50)连接到所述 的图像处理、运算和控制模块(20)。
3、 根据权利要求1所述的全方位无线监控装置，其特征在于，还包 括用于为所述的全方位无线监控装置指明方向和角度的电子陀螺仪模块(60);所述的电子陀螺仪模块(60)连接到所述的图像处理、运算和控 制模块(20 )。
4、 根据权利要求3所述的全方位无线监控装置，其特征在于，还包 括用于指示所述全方位无线监控装置当前位置的全球定位模块(70);所 述的全球定位模块(70)连接到所述的图像处理、运算和控制模块(20)。
5、 根据权利要求1所述的全方位无线监控装置，其特征在于，还包 括用于对所述全方位无线监控装置进行数据通信和调试的通讯和调试模 块(80);所述通讯和调试模块(80)连接到所述的图像处理、运算和控 制模块(20)。
6、 根据权利要求1所述的全方位无线监控装置，其特征在于，还包 括声音摄入和输出模块(50)、电子陀螺仪模块(60)、全球定位模块(70) 以及通讯和调试模块(80);其中，所述的声音摄入和输出模块(50)、电 子陀螺仪模块(60)、全球定位模块(70)以及通讯和调试模块(80)都 连接到所述的图像处理、运算和控制才莫块(20)上。
7、 根据权利要求l或2或3或4或5或6所述的全方位无线监控装 置，其特征在于，所述的图像摄入模块包括三个图像摄入模块，每个图像摄入模块的摄入角度大于120度；所述的三个图像摄入模块相互之间以120 度夹角放置在同一水平面上，每个摄入模块与水平面的夹角为60度。
8、根据权利要求l或2或3或4或5或6所述的全方位无线监控装 置，其特征在于，所述的图像摄入模块包括四个图像摄入模块，每个图像 摄入模块的摄入角度大于卯度；所述的四个图像摄入模块相互之间以90 度的夹角放置在同一水平面上，每个摄入模块与水平面夹角为45度。
专利摘要本实用新型提供一种全方位无线监控装置，包括图像摄入模块，图像处理、运算和控制模块以及无线传输模块；图像摄入模块至少包括一个，图像摄入模块之间间隔一定的角度对监控现场进行监控，所有的图像摄入模块组合在一起实现对监控现场的全方位监控；其中，图像摄入模块将所拍摄的图像传送到图像处理、运算和控制模块中，图像处理、运算和控制模块将各个图像拼接成全方位图像，然后对所得到的全方位图像进行处理，所得到的处理结果通过无线传输模块传输。本实用新型实现了对监控现场的全方位监控，有效防止监控盲区或死角的出现；本实用新型统一对所有图像摄入模块所拍摄的图像进行后续处理，提高了系统的集成度，延长了电池使用时间，还便于图像集成和加密。
文档编号H04N7/26GK201238357SQ20082007935
公开日2009年5月13日 申请日期2008年3月12日 优先权日2008年3月12日
发明者侯朝焕, 华斯亮, 张铁军, 王东辉 申请人:中国科学院声学研究所