專利名稱：全景凝視網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)構(gòu)建方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
:本發(fā)明涉及視頻監(jiān)控技術(shù)，特指一種全景凝視網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)構(gòu)建方法與裝置。
背景技術(shù)：
:目前，在視頻監(jiān)控領(lǐng)域中全景技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，全景監(jiān)控技術(shù)通過(guò)采用折反射全向成像裝置或魚眼鏡頭，捕獲裝置周圍360度范圍內(nèi)的場(chǎng)景信息，從而生成包含360度全方位場(chǎng)景信息的環(huán)狀全向圖像。但是，全向圖像中的場(chǎng)景存在變形情況，且圖像是環(huán)狀不符合人眼觀察習(xí)慣，因此在獲得全向圖像后需要對(duì)全向圖像進(jìn)行處理，使用計(jì)算機(jī)軟件展開(kāi)生成適合人眼直接觀察的長(zhǎng)條狀的柱面全景圖像。憑借360度全方位視野的優(yōu)點(diǎn)，全景監(jiān)控技術(shù)在視頻監(jiān)控領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。然而，隨著該領(lǐng)域研究的不斷深入，展開(kāi)生成的柱面全景圖像分辨率較低的缺陷越來(lái)越顯著。對(duì)于近處的物體或區(qū)域，采用普通的全景成像裝置或魚眼鏡頭生成展開(kāi)的柱面全景圖像尚還能辨識(shí)清楚，但對(duì)于稍遠(yuǎn)的物體或區(qū)域，就顯得模糊不清，不能進(jìn)行有效的辨識(shí)，也不能進(jìn)行重點(diǎn)觀察。而在視頻監(jiān)控應(yīng)用中，往往要求有目標(biāo)識(shí)別、目標(biāo)定位等功能，需要對(duì)關(guān)鍵區(qū)域進(jìn)行重點(diǎn)凝視、對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行跟蹤監(jiān)視等。因此，上述存在于普通全景監(jiān)控設(shè)備或魚眼鏡頭的缺陷成為了嚴(yán)重制約其應(yīng)用的瓶頸。單純提高傳統(tǒng)攝像機(jī)或魚眼鏡頭的分辨率顯然不能有效解決這一問(wèn)題。首先，由于成像組件本身的加工難度就較高，很難再做到進(jìn)一步的提高，而且即使分辨率得到了提高，其成本也會(huì)隨之大幅提高，因此難以普及；其次，普通全景成像裝置和魚眼攝像機(jī)的成像機(jī)理也制約著最終展開(kāi)生成的柱面全景圖像的分辨率。對(duì)于普通全景成像裝置而言，由于折反射全向成像具有水平360度寬廣視野，而傳統(tǒng)攝像機(jī)成像的水平張角通常只有60度左右，因此同樣尺寸的空間目標(biāo)在全向圖像中占有的像素?cái)?shù)目相對(duì)明顯偏低；此外，全向圖像的內(nèi)環(huán)像素?cái)?shù)明顯低于外環(huán)，在同樣的徑向跨度中成像的像素分辨率由內(nèi)向外逐漸增大，即全向圖像內(nèi)環(huán)與外環(huán)的切向分辨率相差懸殊，內(nèi)環(huán)欠采樣而外環(huán)相對(duì)浪費(fèi)，導(dǎo)致全向成像的分辨率分布嚴(yán)重不均勻。也就是說(shuō)，真實(shí)場(chǎng)景空間中不同位置面積相等的兩個(gè)區(qū)域經(jīng)折反射成像后，在全向成像平面上對(duì)應(yīng)的成像區(qū)域面積大小不一致，從而導(dǎo)致折反射全向圖投影展開(kāi)為柱面全景圖像后，圖像清晰程度不均勻。對(duì)于魚眼攝像機(jī)而言，也同樣存在著全向圖像內(nèi)環(huán)與外環(huán)的切向分辨率相差懸殊的問(wèn)題，從而也會(huì)導(dǎo)致圖像清晰程度不均勻的情況產(chǎn)生。依靠后期圖像處理對(duì)分辨率進(jìn)行增強(qiáng)雖然有一定的效果，但仍然非常有限，同時(shí)對(duì)實(shí)時(shí)監(jiān)控會(huì)造成一定的影響
發(fā)明內(nèi)容
:本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是:針對(duì)普通全景成像裝置或魚眼鏡頭展開(kāi)生成的柱面全景圖像分辨率較低，不能對(duì)感興趣區(qū)域和目標(biāo)物體進(jìn)行重點(diǎn)觀察和凝視的問(wèn)題，提出了一種全景凝視網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)構(gòu)建方法與裝置，通過(guò)全景攝像機(jī)和高速球的密切配合，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)360度全方位視野的監(jiān)控，而且能夠?qū)θ皥D像中選定的感興趣區(qū)域進(jìn)行重點(diǎn)觀察和凝視，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)識(shí)別目標(biāo)的自動(dòng)跟蹤凝視，從而為全景監(jiān)控技術(shù)的后續(xù)應(yīng)用奠定了很好的基礎(chǔ)。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是:一種全景凝視網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)構(gòu)建方法與裝置，包括高速球和全景攝像機(jī)兩個(gè)部分；其中，全景攝像機(jī)包括相互連接的全景成像器件和圖像處理電路板；全景攝像機(jī)和高速球通過(guò)各自的網(wǎng)絡(luò)接口與外部監(jiān)控設(shè)備相連接；全景相機(jī)用以獲取360度視野的全向圖像，并展開(kāi)生成柱面全景圖像；高速球用以獲取感興趣區(qū)域的凝視圖像；通過(guò)全景攝像機(jī)和高速球的密切配合，對(duì)于全景圖像中選定的感興趣區(qū)域，高速球能夠快速自動(dòng)定位到該區(qū)域進(jìn)行凝視監(jiān)控；對(duì)于識(shí)別的目標(biāo)，高速球能夠自動(dòng)進(jìn)行跟蹤凝視監(jiān)控；外部監(jiān)控設(shè)備通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口對(duì)生成的全景圖像和凝視圖像進(jìn)行顯示，同時(shí)通過(guò)高速球的網(wǎng)絡(luò)接口控制其在三維空間中的運(yùn)動(dòng)和聚焦。作為優(yōu)選方案，所述高速球的分辨率為100萬(wàn)像素，能夠進(jìn)行20倍的聚焦放大。作為優(yōu)選方案，所述全景攝像機(jī)中的全景成像器件采用的是相互連接的成像組件和魚眼鏡頭。進(jìn)一步，所述成像組件可以為CXD成像組件或CMOS成像組件。作為優(yōu)選方案,高速球和全景攝像機(jī)都位于半球透明罩內(nèi)，高速球固定于頂部的中央位置，全景攝像機(jī)位于高速球的正下方，固定于半球透明罩的底部。連接全景攝像機(jī)的網(wǎng)線和電源線必定會(huì)經(jīng)過(guò)高速球的某段監(jiān)控區(qū)域，由于這兩種線都較粗，因此會(huì)造成一定的遮擋。考慮到高速球的功能是聚焦在遠(yuǎn)處區(qū)域，重點(diǎn)是對(duì)遠(yuǎn)處的目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行放大觀察，近處較細(xì)的線不會(huì)起到遮擋效果，而網(wǎng)線是由四根細(xì)小的子線構(gòu)成，電源線是由兩根細(xì)小的子線構(gòu)成，因此將網(wǎng)線和電源線拆分為了六根細(xì)小的子線，分開(kāi)緊貼高速球的邊緣走線。作為優(yōu)選方案，所述外部監(jiān)控設(shè)備為計(jì)算機(jī)?；谏鲜鋈澳暰W(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)裝置，本發(fā)明提出了一種高速球自動(dòng)定位到全景圖像中某一選定區(qū)域進(jìn)行凝視或自動(dòng)跟蹤凝視運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的方法，其包括如下步驟:I)根據(jù)全景攝像機(jī)位于高速球的正下方的位置關(guān)系，以高速球?yàn)樵c(diǎn)，全景攝像機(jī)光軸為Z軸，構(gòu)建全景凝視網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)裝置的空間三維坐標(biāo)系；2)計(jì)算全景攝像機(jī)生成展開(kāi)的柱面圖像中的像點(diǎn)與三維坐標(biāo)系中物點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系:3)通過(guò)選定柱面全景圖像中某一區(qū)域，根據(jù)步驟2)計(jì)算得到相應(yīng)的空間位置，確定高速球在三維空間中定位到該區(qū)域所需的水平偏轉(zhuǎn)角和垂直偏轉(zhuǎn)角，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定位和跟蹤凝視。本發(fā)明的設(shè)計(jì)原理如下所述:所述全景凝視攝像機(jī)裝置由高速球和全景攝像機(jī)構(gòu)成,全景攝像機(jī)采集周圍360度視野的圖像，得到全向圖像，全向圖像通過(guò)全景攝像機(jī)內(nèi)部的圖像處理電路板進(jìn)行展開(kāi)處理，展開(kāi)后的全景圖像通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口輸出給外部監(jiān)控設(shè)備；高速球?qū)?60度視野中的感興趣區(qū)域進(jìn)行重點(diǎn)凝視，生成的凝視圖像也通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口輸出給外部監(jiān)控設(shè)備；通過(guò)計(jì)算全景圖像中像點(diǎn)與三維空間中物點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，求得高速球定位到該像點(diǎn)所處位置的水平偏轉(zhuǎn)角和垂直偏轉(zhuǎn)角，能夠?qū)崿F(xiàn)高速球自動(dòng)定位到全景圖像中選定的感興趣區(qū)域進(jìn)行重點(diǎn)凝視監(jiān)控，以及實(shí)現(xiàn)對(duì)識(shí)別目標(biāo)的自動(dòng)跟蹤凝視監(jiān)控；外部監(jiān)控設(shè)備通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口對(duì)獲得的全景圖像和凝視圖像進(jìn)行顯示，同時(shí)可通過(guò)高速球的網(wǎng)絡(luò)接口控制其在三維空間中的運(yùn)動(dòng)和聚焦。全景圖像的展開(kāi)是指將全景成像器件獲得的全向圖像展開(kāi)成符合人眼觀察習(xí)慣的圖像的過(guò)程?；驹硎前凑罩嫱队暗脑戆?至360度場(chǎng)景的圖像映射到柱面圖像上，從而生成長(zhǎng)條狀的柱面全景圖像，便于人眼觀察。


:圖1是本發(fā)明所述全景凝視網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明所述全景攝像機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明所述全景凝視總體流程示意圖；圖4是本發(fā)明所述全景凝視網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)裝置空間三維坐標(biāo)結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明所述柱面全景圖像結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本發(fā)明所述柱面全景圖像和凝視圖像顯示示意圖；圖7是本發(fā)明所述柱面全景圖像顯示示意圖；在上述附圖中:1-高速球2-全景攝像機(jī)3-半球透明罩4-全景成像器件5-圖像處理電路板6-網(wǎng)絡(luò)接口 7-其他接口8-顯示窗口 9-凝視窗口 10-控制臺(tái)11-0 360視野全景窗口12-顯示窗口 13-0 180度視野窗口 14-180 360度視野窗口
具體實(shí)施方式
:以下將結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。如圖1所示，全景凝視網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)包括兩個(gè)部分:高速球I和全景攝像機(jī)2。高速球和全景攝像機(jī)都位于半球透明罩3內(nèi)，高速球固定于頂部的中央位置，全景攝像機(jī)位于高速球的正下方，固定于半球透明罩的底部。高速球I分辨率為100萬(wàn)像素，能夠進(jìn)行20倍的聚焦放大，或者為其他型號(hào)。圖2所示為全景攝像機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。包括:全景成像器件4、圖像處理電路板5、網(wǎng)絡(luò)接口 6以及其他接口 7。全景成像器件4可以由成像組件連接魚眼鏡頭組成，也可以由成像組件連接普通鏡頭再連接折反射二次曲面組成，也可以是其他全景成像器件。所述成像組件為:(XD成像組件，或CMOS成像組件。圖3所示為全景凝視總體流程示意圖。全景攝像機(jī)采集周圍360度視野的圖像，生成全向圖像，全向圖像通過(guò)全景攝像機(jī)內(nèi)部的圖像處理電路板展開(kāi)生成柱面全景圖像，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口輸出給外部監(jiān)控設(shè)備:高速球?qū)?60度視野中的感興趣區(qū)域進(jìn)行重點(diǎn)凝視，生成的凝視圖像，也通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口輸出給外部監(jiān)控設(shè)備；通過(guò)計(jì)算全景圖像中像點(diǎn)與三維空間中物點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，求得高速球定位到該像點(diǎn)所處位置的水平偏轉(zhuǎn)角和垂直偏轉(zhuǎn)角，能夠?qū)崿F(xiàn)高速球自動(dòng)定位到全景圖像中選定的感興趣區(qū)域進(jìn)行重點(diǎn)凝視監(jiān)控，以及實(shí)現(xiàn)對(duì)識(shí)別目標(biāo)的自動(dòng)跟蹤凝視監(jiān)控。圖4所示為全景凝視網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)裝置空間三維坐標(biāo)結(jié)構(gòu)示意圖。由于全景攝像機(jī)位于高速球的正下方，因此可以高速球?yàn)樵c(diǎn)，全景攝像機(jī)光軸為Z軸，構(gòu)建全景凝視網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)裝置的空間三維坐標(biāo)系。通過(guò)計(jì)算物點(diǎn)與展開(kāi)的柱面全景圖像中像點(diǎn)的位置對(duì)應(yīng)關(guān)系，可以得到物點(diǎn)在三維空間中的水平偏轉(zhuǎn)角和垂直偏轉(zhuǎn)角，從而能夠?qū)崿F(xiàn)高速球快速自動(dòng)定位到該物點(diǎn)所在區(qū)域。由于高速球和全景攝像機(jī)在同一垂直軸線上，物點(diǎn)相對(duì)于它們的水平偏轉(zhuǎn)角是相同的；但由于它們之間存在垂直距離差異，物點(diǎn)相對(duì)于它們的垂直偏轉(zhuǎn)角則不相同。如圖2所示，假設(shè)任意一點(diǎn)A在三維坐標(biāo)系中的水平偏轉(zhuǎn)角為a，相對(duì)于高速球的垂直偏轉(zhuǎn)角為P，相對(duì)于全景攝像機(jī)的垂直偏轉(zhuǎn)角為Y，高速球與全景攝像機(jī)的垂直距離差為L(zhǎng)。通過(guò)幾何推導(dǎo)可得:
權(quán)利要求
1.一種全景凝視網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)裝置，其特征是，包括高速球、全景攝像機(jī)以及半球透明罩，其中，全景攝像機(jī)用以采集360度視野的全景圖像，高速球用以凝視360度視野中的感興趣區(qū)域，全景攝像機(jī)和高速球生成的圖像通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口輸出給外部監(jiān)控設(shè)備，同時(shí)外部監(jiān)控設(shè)備通過(guò)高速球的網(wǎng)絡(luò)接口控制其在三維空間中的運(yùn)動(dòng)與聚焦。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全景凝視網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)裝置，其特征是，高速球和全景攝像機(jī)位于半球透明罩內(nèi)，高速球固定于頂部的中央位置，全景攝像機(jī)位于高速球的正下方，固定于半球透明罩的底部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全景凝視網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)裝置，其特征是，對(duì)于全景圖像中選定的感興趣區(qū)域，高速球能夠自動(dòng)定位到該區(qū)域進(jìn)行凝視監(jiān)控；對(duì)于識(shí)別的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，高速球能夠進(jìn)行自動(dòng)進(jìn)行跟蹤凝視監(jiān)控。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速球，其特征是，支持網(wǎng)絡(luò)輸出機(jī)制。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全景攝像機(jī)，其特征是，包括全景成像器件、圖像處理電路板、網(wǎng)絡(luò)接口和其他接口 ；全景成像器件用以采集360度視野的全向圖像，然后由圖像處理電路板進(jìn)行全景圖像展開(kāi)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口輸出。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的全景攝像機(jī)，其特征是，全景成像器件可以由成像組件連接魚眼鏡頭組成，也可以由成像組件連接普通鏡頭再連接折反射二次曲面組成，也可以是其他全景成像器件。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的全景圖像展開(kāi)，其特征是，展開(kāi)處理生成長(zhǎng)條狀的柱面全景圖像，該圖像符合正常的人眼觀察習(xí)慣。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種全景凝視網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)構(gòu)建方法與裝置，該裝置可直接輸出符合人眼觀察習(xí)慣的全景圖像，同時(shí)能夠?qū)θ皥D像中選定的感興趣區(qū)域進(jìn)行自動(dòng)定位和凝視，以及對(duì)識(shí)別目標(biāo)進(jìn)行自動(dòng)跟蹤凝視，從而進(jìn)行有效地重點(diǎn)監(jiān)控。裝置的設(shè)備包括高速球和全景攝像機(jī)。其中，全景攝像機(jī)包括全景成像器件和圖像處理電路板。根據(jù)本發(fā)明提供的方案，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)360度全視野的監(jiān)控，而且能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)360度視野中感興趣區(qū)域或識(shí)別目標(biāo)的重點(diǎn)凝視與監(jiān)控。
文檔編號(hào)H04N7/18GK103200357SQ201210001770
公開(kāi)日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2012年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月4日
發(fā)明者詹萬(wàn)政 申請(qǐng)人:蘇州科澤數(shù)字技術(shù)有限公司