專利名稱：一種360度實時全景攝像機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種視頻監(jiān)控裝置，尤其涉及一種360度實時全景攝像機。
背景技術(shù)：
隨著安防行業(yè)的快速發(fā)展，視頻監(jiān)控技術(shù)也取得了長足的進步，其中廣角和全景監(jiān)控技術(shù)得到了快速的發(fā)展。目前，市場上的廣角和全景監(jiān)控產(chǎn)品主要有兩種球型攝像機和360度全景鏡頭攝像機。其中，球型攝像機是通過遙控云臺的旋轉(zhuǎn)對監(jiān)控區(qū)域進行360度范圍的場景觀察， 并可以通過調(diào)整鏡頭焦距放大某方位的畫面。但是，該類產(chǎn)品不能在同一時刻觀察到監(jiān)控區(qū)域360度范圍的全景。與球型攝像頭相比，360度全景鏡頭攝像機能夠?qū)崿F(xiàn)同一時刻對監(jiān)控區(qū)域進行360度范圍的場景觀察。但是，由于該類產(chǎn)品采用了特殊的非球面成像技術(shù)，因此，一方面價格昂貴，另一方面圖像的失真度較高，即使經(jīng)過后期的展開處理和運算，圖像的彎曲變形還是非常明顯。另外，專利號為ZL200920156815. 3的中國實用新型專利公開了一種360度無盲區(qū)實時監(jiān)控攝像機，包括四個分布在不同角度的普通攝像機單元，在主控芯片的中控下對監(jiān)控區(qū)域的視頻信號同時進行采集，從而得到監(jiān)控區(qū)域的全方位的視頻信號。但是，該監(jiān)控攝像機的每個攝像機單元采集到的視頻信號彼此獨立，因此只能直觀再現(xiàn)某個角度的視頻信號，而不能直觀再現(xiàn)整個廣角區(qū)域的視頻。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)目的是針對上述技術(shù)現(xiàn)狀，提供一種360度實時全景攝像機，能夠?qū)崿F(xiàn)對監(jiān)控區(qū)域的360度范圍全覆蓋觀察，并且能夠以超寬屏方式直觀顯示低失真的視頻信號。本發(fā)明實現(xiàn)上述技術(shù)目的所采用的技術(shù)方案為一種360度實時全景攝像機，如圖1所示，包括攝像部分和數(shù)據(jù)處理部分，所述的數(shù)據(jù)處理部分包括主控芯片、視頻采集模塊以及圖像輸出模塊，其特征是所述的攝像部分由至少四路，并且呈同軸環(huán)繞分布的多路攝像單元組成；所述的數(shù)據(jù)處理單元還包括圖像矯正模塊與圖像拼接模塊；在主控芯片的控制下，視頻采集模塊采集來自攝像單元的多路視頻信號，然后通過圖像矯正模塊分別對各路視頻信號進行圖像矯正，最后通過圖像拼接模塊進行圖像拼接后經(jīng)圖像輸出模塊輸出至顯示器。所述的主控芯片優(yōu)選是ARM主控芯片，進一步優(yōu)選為ARM9系列芯片。所述的圖像矯正模塊與圖像拼接模塊采用TI DaVinci系列DSP芯片。所述的視頻采集模塊優(yōu)選采用TVP5158芯片。所述的圖像輸出模塊支持高清格式輸出并提供網(wǎng)絡(luò)接口。所述的多路攝像單元優(yōu)選采用四路魚眼攝像頭組成，該四路魚眼攝像頭彼此間隔 90度共軸放置。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的360度實時全景攝像機的有益效果體現(xiàn)在如下方(1)采用至少四路的多路普通攝像單元，將其同軸環(huán)繞布置，通過該巧妙的結(jié)構(gòu)能夠保證實現(xiàn)對監(jiān)控區(qū)域的360度范圍全景監(jiān)控；(2)在主控芯片控制下，視頻采集模塊采集來自多路攝像單元的多路視頻信號后， 并非經(jīng)圖像輸出模塊直接將所采集的視頻信號輸出至顯示器，而是將所采集的視頻信號通過圖像矯正模塊首先進行圖像矯正，然后通過圖像拼接模塊進行圖像拼接后經(jīng)圖像輸出模塊以超寬屏方式直觀顯示在顯示器上，因而能夠得到低失真、直觀顯示的360度范圍的全景監(jiān)控視頻；因此，本發(fā)明提供的全景攝像機能夠保證實現(xiàn)對監(jiān)控區(qū)域的360度范圍全覆蓋觀察，并且能夠以超寬屏方式直觀顯示低失真的視頻信號，另外，該全景攝像機具有體積小、 攜帶方便、可靠性高等特點，具有良好的市場應(yīng)用前景。


圖1是本發(fā)明360度實時全景攝像機的原理結(jié)構(gòu)連接圖；圖2是本發(fā)明實施例中360度實時全景攝像機的電路結(jié)構(gòu)連接圖；圖3是本發(fā)明實施例中360度實時全景攝像機的軟件流程圖；圖4是本發(fā)明實施例中360度實時全景攝像機的DSP圖像處理流程圖。
具體實施例方式下面對本發(fā)明作進一步詳細描述，需要指出的是，以下所述實施例旨在便于對本發(fā)明的理解，而對其不起任何限定作用。本實施例提供的360度實時全景攝像機包括四個魚眼攝像頭和數(shù)據(jù)處理部分。四個個魚眼攝像頭采用共軸環(huán)繞布置，每個魚眼攝像頭正好間隔90度均勻布局。數(shù)據(jù)處理單元包括ARM主控芯片、視頻采集模塊、圖像矯正模塊、圖像拼接模塊以及圖像輸出模塊。在 ARM主控芯片的控制下，視頻采集模塊采集來自攝像單元的四路視頻信號，然后通過圖像矯正模塊分別對各路視頻信號進行圖像矯正，最后通過圖像拼接模塊進行圖像拼接后經(jīng)圖像輸出模塊輸出至顯示器。圖像輸出模塊支持高清格式輸出并提供網(wǎng)絡(luò)接口。圖2是本實施例中的360度實時全景攝像機的電路結(jié)構(gòu)連接圖。從圖2可以看出， 本實施例中，視頻采集模塊采用1塊TVP5158芯片；ARM主控芯片、圖像矯正模塊、圖像拼接模塊以及圖像輸出模塊集成在TI的DaVinci DM6467T處理芯片中，該芯片集成了 ARM9和 C64+DSP芯片以及外圍器件，簡化了設(shè)計。其中，軟件的應(yīng)用層由ARM9的內(nèi)核進行處理，主要負責對外圍模塊與接口的控制，而C64+DSP芯片進行的DSP圖像處理包括視頻數(shù)據(jù)解復(fù)用、圖像矯正、圖像歸一化、圖像匹配拼接，實現(xiàn)了圖像矯正模塊與圖像拼接模塊的功能，即 DSP圖像處理將多個處理模塊合并在一起，統(tǒng)一在C64+DSP中通過嵌入式軟件實現(xiàn)。圖像輸出模塊是EDMA模塊以及視頻接口 VPIF模塊，利用EDMA方法把經(jīng)矯正與拼接后的圖像搬移到VPIF并顯示到顯示器上，顯示器支持超寬屏格式。圖3為本實施例360度實時全景攝像機的軟件流程圖，具體包括如下過程。(1)系統(tǒng)初始化
系統(tǒng)在正式投入使用之前首先進行系統(tǒng)初始化，進行一次相機標定。本實施例中， 相機標定采用一種基于經(jīng)典針孔模型和畸變模型的算法。通過相機標定確定相機的內(nèi)參和外參，并存入到系統(tǒng)中。(2)視頻采集與解復(fù)用開機工作后，在ARM9主控芯片的控制下，ARM9端軟件開啟視頻采集芯片TVP5158 采集來自四個魚眼攝像頭的四路視頻信號視頻1、視頻2、視頻3和視頻4，采集到的數(shù)據(jù)為交織格式的四路圖像數(shù)據(jù)，通過C64+DSP的視頻解復(fù)用函數(shù)(DEMUX)把四路圖像數(shù)據(jù)單獨分離出來，存放到存儲器的緩沖區(qū)中。(3) DSP圖像處理利用C64+DSP嵌入式軟件分別對四路圖像數(shù)據(jù)單獨進行DSP圖像處理。DSP圖像處理流程如圖4所示。首先對每一路圖像數(shù)據(jù)進行基于針孔模型的圖像矯正，使魚眼相機拍到的畸變圖像恢復(fù)成正常的圖像，然后對矯正之后的四路圖像數(shù)據(jù)進行圖像融合拼接處理。圖像融合拼接處理主要包括兩個步驟，首先經(jīng)過圖像歸一化處理，使得四路圖像的亮度均衡化，然后利用基于Harris角點的匹配算法對四路圖像進行自動拼接。(4)圖像輸出利用DSP的EDMA模塊把經(jīng)矯正、拼接后的圖像數(shù)據(jù)搬移到圖像接口并以超寬屏格式顯示到顯示器上，同時利用DSP算法及內(nèi)置高清視頻協(xié)處理器(HD-VICP)，實現(xiàn)圖像的 H. 264壓縮，并通過網(wǎng)絡(luò)接口進行數(shù)據(jù)包的傳送。以上所述的實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案和有益效果進行了詳細說明，應(yīng)理解的是以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的原則范圍內(nèi)所做的任何修改和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種360度實時全景攝像機，包括攝像部分和數(shù)據(jù)處理部分，所述的數(shù)據(jù)處理部分包括主控芯片、視頻采集模塊以及圖像輸出模塊，其特征是所述的攝像部分由至少四路、 并且呈同軸環(huán)繞分布的多路攝像單元組成；所述的數(shù)據(jù)處理單元還包括圖像矯正模塊與圖像拼接模塊；在主控芯片的控制下，視頻采集模塊采集來自攝像單元的多路視頻信號，然后通過圖像矯正模塊分別對各路視頻信號進行圖像矯正，最后通過圖像拼接模塊進行圖像拼接后經(jīng)圖像輸出模塊輸出至顯示器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種360度實時全景攝像機，其特征是所述的主控芯片是 ARM主控芯片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種360度實時全景攝像機，其特征是所述的圖像矯正模塊與圖像拼接模塊采用TI DaVinci系列DSP芯片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種360度實時全景攝像機，其特征是所述的視頻采集模塊采用TVP5158芯片。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種360度實時全景攝像機，其特征是所述的圖像輸出模塊設(shè)置網(wǎng)絡(luò)接口。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種360度實時全景攝像機，其特征是所述的網(wǎng)絡(luò)接口為 RJ45 接口或 RS485 接口。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一權(quán)利要求所述的一種360度實時全景攝像機，其特征是 所述的多路攝像單元采用四路魚眼攝像頭組成，所述的四路魚眼攝像頭彼此間隔90度共軸放置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種360度實時全景攝像機，由至少四路、并且呈同軸環(huán)繞分布的多路攝像單元、主控芯片、視頻采集模塊、圖像矯正模塊、圖像拼接模塊以及圖像輸出模塊組成，在主控芯片的控制下，視頻采集模塊采集來自攝像單元的多路視頻信號，然后通過圖像矯正模塊分別對各路視頻信號進行圖像矯正，最后通過圖像拼接模塊進行圖像拼接后經(jīng)圖像輸出模塊輸出至顯示器。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)對監(jiān)控區(qū)域的360度范圍全覆蓋觀察，并且能夠以超寬屏方式直觀顯示低失真的視頻信號，具有良好的市場應(yīng)用前景。
文檔編號G03B37/04GK102355545SQ20111028027
公開日2012年2月15日 申請日期2011年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月20日
發(fā)明者桂丙甬, 肖江劍, 袁義雷, 許根 申請人:中國科學院寧波材料技術(shù)與工程研究所