三维全景视频监控装置的制作方法

本实用新型涉及安防监控技术领域，尤其涉及到在线实时视频监控技术，具体为一种三维全景视频监控装置。

背景技术：

视频监控是安防领域的重要组成部分，近年来，随着图像处理技术和视频传输技术的发展，视频监控技术也得到了很大的发展。但是，现有的视频监控产品大多是监控点采用单台摄像头，若干监控点采集不同视角的监控区域场景，并将监控画面通过有线或无线方式传输至监控室，多个独立监控窗口实现监控。由于单台摄像头的监控视角有限，对于大场景监控场所，监控人员需要监测多个窗口，往往不能及时发现监控中的异常，另外由于目前单台摄像头在监控室中显示的监控画面相互独立，缺乏关联性，同时，传统的监控设备为二维视频监控模式，监控场景画面不直观，监控效率较低下。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提出了一种基于视频拼接技术的三维全景视频监控装置及其视频图像处理方法，可以实现在同一屏幕内大范围三维全景视频监控，且监控画面连续，方便监控人员及时发现监控区域的异常。

本实用新型提出的三维全景视频监控装置，包括监控前端和监控室端,所述监控室端包括互相连接服务器和监控显示屏,所述监控前端包括分布在监控区域内多处并与所述服务器信号连接的监控探头，所述多个监控探头均设置有嵌入式处理器及分别与嵌入式处理器连接的用于对监控区域的视频图像采集的视频采集模块、对所采集的视频图像进行视频处理的视频处理模块、对探头位置进行定位的GPS模块、将所述视频图像信息和探头位置信息与所述监控室端通信连接的第一通信模块；所述监控室端的服务器包括用于安装操作系统的中心处理器模块以及分别与所述中心处理器模块连接的用于与第一通信模块连接的第二通信模块、用于人工交互的输入设备、用于对视频图像拼接处理的图像处理模块、用于存储视频图像的存储模块和用于显示视频的显示模块；其特征在于监控区域内多个所述视频采集模块采集的图像画面连续且所采集的图像至少有部分重合，所述图像处理模块中设有GPU图形处理器，所述GPU图形处理器用于对多个监控探头形成的多路视频图像进行拼接后生成连续监控画面的全景视频，中心处理器模块根据全景视频信息及探头位置信息进行立体三维建模后输出大场景的三维全景视频。

本实用新型方案中，多个所述视频采集模块采集的图像画面连续且所采集的图像至少有部分重合，从而使得GPU图形处理器能在对图像拼接时将图像的重合部分融合后拼接成连续的视频图像，而不会出现重复叠景和断续景，视频图像效果连续清晰，易于监控每一个时段的情况；而中心处理器模块根据全景视频信息及探头位置信息进行立体三维建模后输出大场景的三维全景视频，再通过显示模块在一个显示窗口就可以显示所有监控探头采集的多路视频图像，提升了各路视频的关联性，形成三维直观的监控画面，方便监控，提升监控效率。

进一步的，所述三维全景视频监控装置还包括与所述第二通信模块通信连接并获取三维全景视频的移动监控终端，所述移动监控终端至少包括一个智能监控移动终端。可以实现远距离多方同时监控。

进一步的，所述智能监控移动终端为笔记本电脑或平板电脑或智能手机中的一种。由于这些移动终端均为嵌入式设备，其内安装有监控系统应用软件，通过第二通信模块与中心处理器模块无线连接，即可以调取存储模块中的过往监控视频，也可以可调取观看实时三维全景监控视频，通过这些移动终端可显示整体监控画面，也可显示某个监控小画面，并放大该监控小画面。

进一步的，所述输入设备至少包括键盘、鼠标和触摸屏中的一种。用于对服务器的人机界面交互，可通过输入设备选取某个监控小画面的显示，并以不同角度进行缩放。

进一步的，所述视频采集模块包括摄像头驱动电路和摄像头组，摄像头组为单台或多台摄像头的组合。

上述三维全景视频监控装置的视频图像处理方法，包括以下步骤：

S1 ：视频帧图像预处理

对视频图像进行预处理，噪声消除，对产生几何畸变的图像的校正，同时，融入直方图均衡化图像增强算法，对清晰度较低的图像实现图像增强；

S2: 视频帧图像配准

使用帧图像配准算法，完成图像特征点检测、特征描述和特征匹配，使图像间互相重叠部分对准，将待拼接图像转换到参考图像的坐标系，构成完整的图像；

S3：视频帧图像融合

使用帧图像融合算法对拼接重叠区域进行融合，使颜色逐渐过渡，保证拼合边界平滑过渡，消除拼接线，生成平滑无缝的全景视频图像。

通过本法方拼接的视频图像连续性好，清晰度高，方便监控人员及时发现监控区域的异常，提高监控效率。

进一步的，所述帧图像融合算法采用加权平滑法。加权平滑法对拼接重叠区域进行融合，使颜色逐渐过渡，保证拼合边界平滑过渡，消除拼接线，生成平滑无缝的全景视频图像。

与现有技术相比，本实用新型的基于视频拼接技术的三维全景视频监控装置具有的优点为：监控画面连续，大范围三维全景监控效果，监控更加方便、直观；另外监控人员可携带智能监控移动终端进行对监控点的监控，无需守候在监控室内，更加方便监控人员的行动，如遇到突发事故时，监控人员可边监控事故现场画面，边向事故地点行动。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本实用新型三维全景视频监控装置的整体结构方框图；

图2是图1中监控探头的摄像头组结构方框图；

图3是图1中监控室端服务器结构方框图；

图4是本实用新型三维全景视频监控装置的摄像头组合结构示意图；

图5是本实用新型的三维全景视频监控装置的视频图像处理方法流程图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施，因此，本实用新型的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

下面参照图1至5对本实用新型实施例作进一步的描述。

如图1所示，一种全景视频监控装置包括监控前端和监控室端,监控室端包括互相连接服务器和监控显示屏,监控前端包括分布在监控区域内多处并与服务器信号连接的监控探头，如监控探头1、监控探头2、监控探头3……、监控探头n，监控探头可以根据监控区域范围的需要进行调整数量和位置，这n个监控探头与服务器通过有线或无线通信连接，以将监控探头采集到的图像信息传递至服务器；如图2所示，监控探头均设置有嵌入式处理器及分别与嵌入式处理器连接的用于对监控区域的视频图像采集的视频采集模块、对所采集的视频图像进行视频处理的视频处理模块、对探头位置进行定位的GPS模块、将视频图像信息和探头位置信息与监控室端通信连接的第一通信模块；如图4所示，监控室端的服务器包括用于安装操作系统的中心处理器模块以及分别与中心处理器模块连接的用于与第一通信模块连接的第二通信模块、用于人工交互的输入设备、用于对视频图像拼接处理的图像处理模块、用于存储视频图像的存储模块和用于显示视频的显示模块；其中，监控区域内的多个视频采集模块采集的图像画面连续且所采集的图像至少有部分重合，图像处理模块中设有GPU图形处理器， GPU图形处理器用于对多个监控探头形成的多路视频图像进行拼接后生成连续监控画面的全景视频，中心处理器模块根据全景视频信息及探头位置信息进行立体三维建模输出大场景的三维全景视频。

多个所述视频采集模块采集的图像画面连续且所采集的图像至少有部分重合，从而使得GPU图形处理器能在对图像拼接时将图像的重合部分融合后拼接成连续的视频图像，而不会出现重复叠景和断续景，视频图像效果连续清晰，易于监控每一个时段的情况；中心处理器模块根据全景视频信息及探头位置信息进行立体三维建模后输出大场景的三维全景视频，再通过显示模块在一个显示屏窗口就可以显示所有监控探头采集的多路视频图像，提升了各路视频的关联性，形成三维直观的监控画面，方便监控，提升监控效率。

一个具体实施例中，如图1所示，三维全景视频监控装置还包括多个移动监控终端，如移动监控终端1、移动监控终端2、移动监控终端3……如移动监控终端n，这些移动监控终端均与第二通信模块通信连接从而从服务器获取三维全景视频，移动监控终端至少包括一个智能监控移动终端，这样就可以实现远距离多方同时监控，方便远方人员及时掌握监控区域第一手现场信息。

作为实施例的具体选项，智能监控移动终端为笔记本电脑或平板电脑或智能手机中的一种。由于这些移动终端均为嵌入式设备，其内安装有监控系统应用软件，通过第二通信模块与中心处理器模块无线连接，即可以调取存储模块中的过往监控视频，也可以可调取观看实时三维全景监控视频，通过这些移动终端可显示整体监控画面，也可显示某个监控小画面，并放大该监控小画面。

作为实施例的具体选项，所述输入设备至少包括键盘、鼠标和触摸屏中的一种。用于对服务器的人机界面交互，可通过输入设备选取某个监控小画面的显示，并以不同角度进行缩放。

一个具体实施例的改进方案，视频采集模块包括摄像头驱动电路和摄像头组，摄像头组为单台或多台摄像头的组合，如图4所示，图中a之f分别表示摄像头组分别由1台摄像头、2台摄像头、3台摄像头、4台摄像头、5台摄像头、6台摄像头组成，其中箭头方向为摄像头镜头中心线方向，多台摄像头从不同方向获取不同监控区域的视频图像，摄像头个数可根据实际所需监控视角决定，监控区域摄像头同时采集多路监控视频。

如图5所示，上述三维全景视频监控装置的视频图像处理方法，包括以下步骤：

S1：视频帧图像预处理

对视频图像进行预处理，噪声消除，对产生几何畸变的图像的校正，同时，融入直方图均衡化图像增强算法，对清晰度较低的图像实现图像增强；

S2: 视频帧图像配准

使用帧图像配准算法，完成图像特征点检测、特征描述和特征匹配，使图像间互相重叠部分对准，将待拼接图像转换到参考图像的坐标系，构成完整的图像；其中图像处理领域可采用的配准方法有基于Harris角点检测的图像配准算法、基于ORB算法等，可根据图像的类型如像素、特征来选择配准方法；

S3：视频帧图像融合

使用帧图像融合算法对拼接重叠区域进行融合，融合算法有加权平滑法、渐入渐出方法等，本实施例采用加权平滑法对拼接重叠区域进行融合，使颜色逐渐过渡，保证拼合边界平滑过渡，消除拼接线，生成平滑无缝的全景视频图像。

与现有技术相比，本实用新型的基于视频拼接技术的三维全景视频监控装置及其视频图像处理方法具有的优点为：监控画面连续，大范围三维全景监控效果，监控更加方便、直观；另外监控人员可携带智能监控移动终端进行对监控点的监控，无需守候在监控室内，更加方便监控人员的行动，如遇到突发事故时，监控人员可边监控事故现场画面，边向事故地点行动。

与现有技术相比，本实施例采用基于视频拼接技术的三维全景视频监控装置及其视频图像处理方法具有的优点为：监控画面连续，大范围三维全景监控效果，监控更加方便、直观；另外监控人员可携带智能监控移动终端进行对监控点的监控，无需守候在监控室内，更加方便监控人员的行动，如遇到突发事故时，监控人员可边监控事故现场画面，边向事故地点行动。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的创造性精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。