多路4K准实时拼接视频的全景数据管理软件系统的制作方法

本发明涉及视频监控技术领域，特别涉及多路4k准实时拼接视频的全景数据管理软件系统。

背景技术：

在监控系统高速发展的今天，高清摄像机的出现相比传统的摄像机具有很多优势，比如细腻的细节表现、较宽的镜头视野等。但是，现在对于监控人们又有了新的需求，即更加宽广的全景式的视频监控，可以让监控人员在同一个场景中看到更多的内容。

目前，基于cmos和ccd的摄像机具有不同的焦距，譬如2.8mm、3.6mm或者带变焦的2.8-12mm，甚至更大倍数的焦距。不同的焦距将获取不同的视场角，但是这些视场角的大小，都无法满足对水平180度范围的监控。因此，现有的做法是采用广角鱼眼镜头，可以获得接近180度的视场角，但是也存在着相应缺点：周边的图像畸变严重，视场角未能真实达到180度的全景覆盖；若在一个区域部署多路摄像机，以求在后端实现全景监控，那么就面临着以下缺点：不同路的图像会有重合部分，视觉感官效果较差，不同路的图像可能会有间隙，未能覆盖全景，重合部分的图像会浪费存储空间；若在一个区域部署快速球，让其来回巡航扫描，其存在着某些视野内无法实现实时预览，和某些视野看不到的缺点。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供多路4k准实时拼接视频的全景数据管理软件系统。本发明通过图像处理模块接收摄像模块采集的实时视频序列并将接收的实时视频序列转换成数字信号并进行压缩编码，形成视频流，并将视频流通过以太网传输至图像融合模块，提高视频流传输效率，图像融合模块将多路实时视频序列集成到一路中，并利用视频拼接处理技术，将其处理成一路全景视频图像，用户安装起来方便快捷，并能获得高分辨率的全景视频预览体验，本系统处理快速、高效，有效降低了视频预览的延迟时间，有效实现多路视频的无缝拼接。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：多路4k准实时拼接视频的全景数据管理软件系统，包括摄像模块、图像处理模块、控制器、图像融合模块、显示模块以及图像分割模块；

所述摄像模块用于拍摄不同方向、不同角度的各路视频，其中，摄像模块拍摄的范围覆盖拍摄目标的180度视角；

所述摄像模块包括外壳、四个分别拍摄四个不同角度的定焦镜头，以及四个与所述定焦镜头配合的cmos图像传感器，形成四路实时视频序列；

所述摄像模块用于将采集的实时视频序列传输至图像处理模块；所述图像处理模块用于接收摄像模块采集的实时视频序列并将接收的实时视频序列转换成数字信号并进行压缩编码，形成视频流，图像处理模块用于将视频流通过以太网传输至图像融合模块；所述视频流中嵌有统一的时间码信息；

所述图像融合模块用于对视频流进行拼接融合，具体步骤为：

步骤一：实时接收图像处理模块传输的视频流并进行解码还原；获取四路实时视频序列，确认每个序列中图像是否完整；

步骤二：选定感兴趣区域，进而确定响应拼接视频；

步骤三：判断响应拼接视频中任意两路实时视频序列中同时刻的视频图像是否满足图像拼接条件，确认其存在范围内的重叠区域；

步骤四：将响应拼接视频中的多路实时视频序列裁剪成预设的形状；

步骤五：确定全景投影面，并将所述多路实时视频序列中的视频图像映射至全景投影面；

步骤六：建立视频图像上的像素点与全景投影的映射表，使视频图像的同一行数据的像素点分布于全景投影面的多行坐标点中，并根据视频图像至全景投影面的逆变换及映射表，计算实时全景投影面中所有坐标点的像素值；

步骤七：融合处理全景投影面上所有坐标点的像素，并根据像素值输出全景视频图像；

图像融合模块用于对全景视频图像进行压缩编码，生成全景视频流，并将全景视频流传输至控制器，所述控制器用于将全景视频流传输至显示模块；

所述显示模块用于对全景视频流进行解码处理，并控制解码后的全景视频流在特定三维空间的呈现方式以及选择在特定三维空间中的呈现方位和视角。

进一步地，每个定焦镜头由1台驱动电机驱动，用于调节定焦镜头的角度，驱动电机由驱动电路控制，角度检测电路和光照检测电路接入所述驱动电路，角度检测电路用于检测定焦镜头的角度并将定焦镜头的角度传输至控制器，所述控制器在定焦镜头的角度超出/低于预设范围时，控制指示灯显示红色提示；并在定焦镜头的角度处于预设范围时，控制指示灯显示绿色提示；

所述光照检测电路用于检测摄像光线是否有缝隙，若检测到拼接缝隙，则控制器控制指示灯显示红色提示。

进一步地，四个定焦镜头按照扇形的排列方式排布且间隔45°设置在外壳中，相邻两个定焦镜头所拍摄的视频有部分重叠；四个定焦镜头始终保持基本同一水平面，且位置是相对固定不变的。

进一步地，步骤二中选定感兴趣区域，进而确定响应拼接视频，具体过程为：

s21：将标定板放在摄像模块的拍摄区域，并确保标定板能完整的出现在某一个定焦镜头拍摄的视频中；

s22：四个定焦镜头同时拍摄视频，得到四路实时视频序列，检测出包含完整的标定板的实时视频序列，并确定该实时视频序列所对应定焦镜头的拍摄区域标定为感兴趣区域的中心；

s23：从而确定步骤s22中的定焦镜头及其相邻的两个定焦镜头的拍摄区域标定为感兴趣区域，进而将感兴趣区域对应的实时视频序列标定为响应拼接视频。

进一步地，所述图像分割模块用于将图像融合模块处理形成的全景视频图像分割为n幅视频图像，并对每幅视频图像单独进行压缩编码，生成多路视频流，同时在每路视频流中嵌入统一的时间码信息；

所述显示模块从图像分割模块获取多路视频流并解码，之后对多路视频流进行拼接形成全景视频流，再按照特定的三维模型进行呈现；由于存在图像分割模块，在将全景视频流传输至显示模块之前，可将全景视频图像分割为n幅视频图像，并对每幅视频图像单独进行压缩编码，生成多路视频流，之后对多路视频流进行拼接形成全景视频流，这样单独对每幅视频图像进行处理，这样也能大大节约视频处理时间，确保了全景视频流呈现的效果。

本发明的有益效果是：

1、本发明中摄像模块包括四个定焦镜头，四个定焦镜头按照扇形的排列方式排布且间隔45°设置在外壳中，四个定焦镜头始终保持基本同一水平面，且位置是相对固定不变的，因此，摄像模块所采集的图像质量较高，不会出现旋转、不在同一个水平面等视频拼接不利的情况，保证视频拼接效果有较高的精细度；每个定焦镜头由1台驱动电机驱动，用于调节定焦镜头的角度，角度检测电路用于检测定焦镜头的角度，光照检测电路用于检测摄像光线是否有缝隙，实现了很好的人机交互，便于安装和调节定焦镜头角度；

2、本发明中图像处理模块接收摄像模块采集的实时视频序列并将接收的实时视频序列转换成数字信号并进行压缩编码，形成视频流，并将视频流通过以太网传输至图像融合模块，提高视频流传输效率，图像融合模块首先选定感兴趣区域，进而确定响应拼接视频，提高拼接效率，将多路实时视频序列集成到一路中，并利用视频拼接处理技术，将其处理成一路全景视频图像，用户安装起来方便快捷，并能获得高分辨率的全景视频预览体验，本系统处理快速、高效，有效降低了视频预览的延迟时间，有效实现多路视频的无缝拼接；

3、本发明通过图像分割模块在将全景视频流传输至显示模块之前，可将全景视频图像分割为n幅视频图像，并对每幅视频图像单独进行压缩编码，生成多路视频流，之后对多路视频流进行拼接形成全景视频流，这样单独对每幅视频图像进行处理，这样也能大大节约视频处理时间，确保了全景视频流呈现的效果。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明的系统框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，多路4k准实时拼接视频的全景数据管理软件系统，包括摄像模块、图像处理模块、控制器、图像融合模块、显示模块以及图像分割模块；

所述摄像模块用于拍摄不同方向、不同角度的各路视频，其中，摄像模块拍摄的范围覆盖拍摄目标的180度视角，所述摄像模块包括外壳、四个分别拍摄四个不同角度的定焦镜头，以及四个与所述定焦镜头配合的cmos图像传感器，形成四路实时视频序列；

四个定焦镜头按照扇形的排列方式排布且间隔45°设置在外壳中，相邻两个定焦镜头所拍摄的视频有部分重叠；四个定焦镜头始终保持基本同一水平面，且位置是相对固定不变的，因此，摄像模块所采集的图像质量较高，不会出现旋转、不在同一个水平面等视频拼接不利的情况，因此在视频拼接算法中可以适当的简化，同时保证视频拼接效果有较高的精细度；

每个定焦镜头由1台驱动电机驱动，用于调节定焦镜头的角度，驱动电机由驱动电路控制，角度检测电路和光照检测电路接入所述驱动电路，角度检测电路用于检测定焦镜头的角度并将定焦镜头的角度传输至控制器，所述控制器在定焦镜头的角度超出/低于预设范围时，控制指示灯显示红色提示；并在定焦镜头的角度处于预设范围时，控制指示灯显示绿色提示；

所述光照检测电路用于检测摄像光线是否有缝隙，若检测到拼接缝隙，则控制器控制指示灯显示红色提示，实现了很好的人机交互，便于安装和调节定焦镜头角度；

所述摄像模块用于将采集的实时视频序列传输至图像处理模块；所述图像处理模块用于接收摄像模块采集的实时视频序列并将接收的实时视频序列转换成数字信号并进行压缩编码，形成视频流，图像处理模块用于将视频流通过以太网传输至图像融合模块；所述视频流中嵌有统一的时间码信息；

所述图像融合模块用于对视频流进行拼接融合，具体步骤为：

步骤一：实时接收图像处理模块传输的视频流并进行解码还原；获取四路实时视频序列，确认每个序列中图像是否完整；

步骤二：选定感兴趣区域，进而确定响应拼接视频：具体过程为：

s21：将标定板放在摄像模块的拍摄区域，并确保标定板能完整的出现在某一个定焦镜头拍摄的视频中；

s22：四个定焦镜头同时拍摄视频，得到四路实时视频序列，检测出包含完整的标定板的实时视频序列，并确定该实时视频序列所对应定焦镜头的拍摄区域标定为感兴趣区域的中心；

s23：从而确定步骤s22中的定焦镜头及其相邻的两个定焦镜头的拍摄区域标定为感兴趣区域，进而将感兴趣区域对应的实时视频序列标定为响应拼接视频；

步骤三：判断响应拼接视频中任意两路实时视频序列中同时刻的视频图像是否满足图像拼接条件，确认其存在范围内的重叠区域；

步骤四：将响应拼接视频中的多路实时视频序列裁剪成预设的形状；

步骤五：确定全景投影面，并将所述多路实时视频序列中的视频图像映射至全景投影面；

步骤六：建立视频图像上的像素点与全景投影的映射表，使视频图像的同一行数据的像素点分布于全景投影面的多行坐标点中，并根据视频图像至全景投影面的逆变换及映射表，计算实时全景投影面中所有坐标点的像素值；

步骤七：融合处理全景投影面上所有坐标点的像素，并根据像素值输出全景视频图像；

图像融合模块用于对全景视频图像进行压缩编码，生成全景视频流，并将全景视频流传输至控制器，所述控制器用于将全景视频流传输至显示模块；

所述显示模块用于对全景视频流进行解码处理，并控制解码后的全景视频流在特定三维空间的呈现方式以及选择在特定三维空间中的呈现方位和视角；

所述图像分割模块用于将图像融合模块处理形成的全景视频图像分割为n幅视频图像，并对每幅视频图像单独进行压缩编码，生成多路视频流，同时在每路视频流中嵌入统一的时间码信息；

所述显示模块从图像分割模块获取多路视频流并解码，之后对多路视频流进行拼接形成全景视频流，再按照特定的三维模型进行呈现。

多路4k准实时拼接视频的全景数据管理软件系统，在工作时，摄像模块包括四个定焦镜头，四个定焦镜头按照扇形的排列方式排布且间隔45°设置在外壳中，相邻两个定焦镜头所拍摄的视频有部分重叠；四个定焦镜头始终保持基本同一水平面，且位置是相对固定不变的，因此，摄像模块所采集的图像质量较高，不会出现旋转、不在同一个水平面等视频拼接不利的情况，保证视频拼接效果有较高的精细度；每个定焦镜头由1台驱动电机驱动，用于调节定焦镜头的角度，角度检测电路用于检测定焦镜头的角度，光照检测电路用于检测摄像光线是否有缝隙，实现了很好的人机交互，便于安装和调节定焦镜头角度；

图像处理模块接收摄像模块采集的实时视频序列并将接收的实时视频序列转换成数字信号并进行压缩编码，形成视频流，并将视频流通过以太网传输至图像融合模块，提高视频流传输效率，图像融合模块将多路实时视频序列集成到一路中，并利用视频拼接处理技术，将其处理成一路全景视频图像，用户安装起来方便快捷，并能获得高分辨率的全景视频预览体验，本系统处理快速、高效，有效降低了视频预览的延迟时间，有效实现多路视频的无缝拼接；

另外，由于存在图像分割模块，在将全景视频流传输至显示模块之前，可将全景视频图像分割为n幅视频图像，并对每幅视频图像单独进行压缩编码，生成多路视频流，之后对多路视频流进行拼接形成全景视频流，这样单独对每幅视频图像进行处理，这样也能大大节约视频处理时间，确保了全景视频流呈现的效果。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。