CN101079947A

CN101079947A - 一种影像采集系统

Info

Publication number: CN101079947A
Application number: CN 200710099361
Authority: CN
Inventors: 孟均
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-05-17
Filing date: 2007-05-17
Publication date: 2007-11-28

Abstract

本发明提供一种影像采集系统，其主要包括一影像采集子系统、一定位子系统、一传感子系统及一数据处理子系统，其中所述影像采集子系统由3个以上采集单元所组成，由该等采集单元摄取的影像数据可经数据处理子系统进行拼接处理以获得任意景宽或全景的影像数据，而所述数据处理子系统可接收定位子系统提供的地理信息，并结合上述经过拼接处理的影像数据，进而对该等地理信息与影像数据进行链接处理。另外，所述数据处理子系统可通过定位子系统或传感子系统实时提供的地理信息，控制影像采集单元的摄影频率。如此一来，本发明可实现快速、经济、连续、海量的任意视宽影像数据采集功能，同时实现地理信息数据同影像数据的链接，具有很好的应用前景。

Description

一种影像采集系统

技术领域

本发明涉及一种影像采集系统，特别是涉及一种附带有地理信息的影像采集系统。

背景技术

随着电子技术的迅速发展，社会的信息化水平也不断提高，在各行业管理中，对数据的需求也越来越多。比如目前在影像采集领域，人们已逐步意识到将地理信息融入影像资料中的重要性，例如中国台湾申请号为92128718号专利案公开了《一种可纪录地点之数位影像撷取系统》，其主要是利用全球定位系统(Global Positioning System，GPS)，以获得拍摄地点的地理信息或经纬度数据，并将该地理信息加入至所拍摄的影像资料中，如此一来即可使得在查阅该等影像资料时，可同时显示其拍摄地点的地理信息或经纬度数据。

虽然上述技术基本实现了将地理信息融入影像资料之功效，但鉴于其所撷取影像景宽固定，且无法进行动态连续拍摄，仅能由人工的选取若干定点地点进行不连续撷取影像，因此实有必要对该领域技术进一步改进。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种影像采集系统，该系统可实现快速、经济、连续、海量的数据采集功能，并可获得任意景宽或全景的影像数据，且可实现地理信息与影像数据之间的链接。

为达到以上目的，本发明提供的一种影像采集系统主要包括一影像采集子系统、一定位子系统及一数据处理子系统所构成，其中所述影像采集子系统及定位子系统皆通过线路连接于数据处理子系统之上，而所述影像采集子系统由3个以上采集单元组成，所撷取的不同方位影像数据经上述数据处理子系统拼接处理而可获得任意景宽或全景的影像数据，而该采集单元则至少包括一摄影装置及一可调节俯仰角度和方向的装配平台，另外，所述定位子系统则是用以获取其拍摄地点的相关信息，如坐标信息等。在拍摄过程中，所述数据处理子系统获取定位子系统提供的地理信息，并结合经过拼接处理的影像数据，对该等地理信息与影像数据进行链接处理。

所述数据处理子系统则具体以计算机为运作平台，其另包括人机交流模块、影像数据拼接处理模块、存储控制模块、存储模块及地理信息与影像数据链接处理模块，其中所述人机交流模块是为该系统的界面，提供数据的显示查询功能、各种参数的设定、系统工作状态的开始及结束等等；所述影像数据拼接处理模块是用以通过相关算法，把取得的数据进行拼接，形成任意景宽或全景的影像数据；所述存储控制模块则是用以控制影像数据的存储方式及路径；而存储模块主要是把采集的及经过拼接处理的影像数据储存起来；所述地理信息与影像链接处理模块是用以实现地理信息与影像数据的一一对应，以达成地理信息与影像数据之间的可链接功效。

而上述影像数据拼接处理模块其图像拼接方法主要包含两个步骤：图象配准及图象融合。而图象配准的目的实际上是寻找两个图象之间的重叠区域，而该图象配准方法主要包含两类：基于图像灰度的方法及基于图像特征的方法，其中所述基于图像灰度的配准方法，是为直接利用整幅图像的灰度信息，建立两幅图像之间的相似性度量，然后采用一搜索方法，寻找使相似性度量值最大或最小的变换模型的参数值；而所述基于图像特征的配准方法主要是提取各类图像中保持不变的特征。

因此，本发明提供的该种影像采集系统，其通过若干采集单元同时摄取各方位影像，并综合定位子系统所提供的地理信息，从而实现任意景宽或全景的影像数据与地理信息相结合，以使得该系统具有快速方便、海量的获得附带地理信息的影像数据采集功能。

另外，本发明的另一目的还在于提供一种移动影像采集系统，该移动影像采集系统则是将上述影像采集系统装设于一移动载体上，该移动载体主要以机动车辆为主，同时也可以为其他运载工具，如轮船、飞机等，同样也可以由人携带。另外，该系统所包括的数据处理子系统还包括一采集单元控制模块，其可接收定位子系统所同步提供的位置信息计算出上述移动载体的运动轨迹，进而以控制影像采集子系统的拍摄曝光时间、曝光长度等。

而上述采集单元控制模块可通过两种控制模式对采集单元进行控制：

其一为距离控制模式，即通过判断移动载体的移动距离来进行采集单元的拍摄触发，可以实现任意移动距离的控制，比如移动5米拍摄一次。上述定位子系统能够提供稳定、准确的坐标信息和时间信息，可以通过计算移动载体运动的固定距离触发采集单元进行拍摄；

其二是时间控制模式，可以采用设定时间来进行采集单元的拍摄触发，比如每1秒拍摄一次。

另外，本发明提供的移动影像采集系统还可包括一传感子系统，该传感子系统在定位子系统不能提供稳定、准确的坐标信息和时间信息时，可以通过传感器测量移动载体的运动方向及加速度以得出相应的位移量，并参照之前定位子系统提供的坐标而计算出实时坐标值，以进而实现地理信息与影像数据的同步采集功能。

综上所述，本发明提供的一种移动影像采集系统，其将影像采集子系统、定位子系统、传感子系统集成在一起，安置在移动载体上，实现快速、经济、连续、海量的数据采集功能，并能控制影像数据的采集频率，同时实现地理信息数据同影像数据的链接，因此可以满足公路、铁路、水运等行业快速、实时的数据采集要求，为公路、铁路、水运等行业的地理信息系统、管理系统、规划系统提供基础的数据内容，也可以满足公路、铁路、水运等行业巡查等管理需求，因而具有很好的应用前景。

附图说明

图1为本发明一具体实施例的整体方块示意图；

图2为本发明一具体实施例中数据处理子系统的方块示意图；

图3为本发明一具体实施例的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下以车载为例并结合附图对本发明进一步详述：

如图1所示，其以装设于一车辆载具上的一种移动影像采集系统为具体实施例，其主要包括一影像采集子系统100、一定位子系统200、一传感子系统300及一数据处理子系统400所构成。所述数据处理子系统400是为采用运行稳定性高、配置高的计算机作为运作平台，并通过线路连接所述影像采集子系统100、定位子系统200、传感子系统300，以控制所述各子系统之运行。

其中，所述影像采集子系统100包括至少三个采集单元，该等采集单元由里向外以环形均匀装设于汽车车顶之上，以实现360度全视角覆盖，而所述采集单元至少包括一摄影装置及一可调节俯仰角度和方向的装配平台，其中该摄影装置可为一相机，其像素一般在80-300万像素之间，镜头可采用直径为5-16毫米的镜头。

所述定位子系统则200可以采用以下设备获取定位及时间信息：1、导航型GPS接收机，它能够提供定位精度大约10米左右的坐标数据；2、差分GPS接收机系统，可以通过事后处理获得1米内的定位精度；3、RTK差分GPS定位系统，可以实时获得分米级的定位信息；4、北斗定位系统，是我国自主研发的定位系统，能够得到10米左右的定位精度。通过该等定位子系统200，可向上述数据处理子系统400实时提供定位的坐标信息及时间信息。

所述传感子系统300是用以在定位子系统200无信号或其他原因而无法提供稳定、准确的坐标信息和时间信息时，以获取载体的运动加速度、角度或距离等，根据具体情况不同，可采用磁传感器、激光传感器、电子罗盘、惯导(陀螺仪)等。而以车载为例，其传感子系统300具体为：利用车辆所本身具备的传感器获取车辆的运动加速度，以随时获取车辆的移动距离，而另外再于前轮之间方向轴上再装设一传感器，该传感器可随时获取车辆前轮方向轴之左右移动距离，而所述前轮方向轴与前轮固定轴之间距离始终不会改变，因此可利用三角形边角关系随时计算出该车辆的运动方向，另外再参照之前所得车辆运动加速度计算出车辆移动的位移量，然后再利用最后定位子系统200所提供的坐标值即可进一步计算出车辆运行过程中的实时坐标值，如此一来，利用该传感子系统300即可弥补上述定位子系统300无信号及其他因素所导致的无法正常运作所带来的缺陷，以实现获取地理信息的连续性。

另如图2所示，上述数据处理子系统400则包括采集单元控制模块401、影像数据拼接处理模块402、地理信息与影像数据链接处理模块403、存储控制模块404、存储模块405及人机交流模块406，其中所述人机交流模块406是为该系统的界面，提供数据的显示查询功能、各种参数的设定、系统工作状态的开始及结束等等；所述采集单元控制模块401是用以通过接收定位子系统200及传感子系统300的数据，经过计算，控制采集单元的曝光时间、长度等；所述影像数据拼接处理模块402是用以通过相关算法，把取得的数据进行拼接，形成任意景宽或全景的影像数据；所述存储控制模块404则是用以控制影像数据的存储方式及路径；所述存储模块405主要是把采集的及经过拼接处理的影像数据储存起来；所述地理信息与影像数据链接处理模块403是用以实现地理信息与影像数据的一一对应，以达成地理信息与影像数据之间的可链接功效。

另外，上述采集单元控制模块401可通过两种控制模式对采集单元进行控制：

其一为距离控制模式，即通过判断车辆的移动距离来进行采集单元的拍摄触发，可以实现任意移动距离的控制，比如移动5米拍摄一次。距离控制有两种方法：1.在定位子系统200能够提供稳定、准确的坐标信息和时间信息，可以通过计算车辆的固定距离触发采集单元进行拍摄；2.在定位子系统200不能提供稳定、准确的坐标信息和时间信息时，可以通过传感子系统300测量移动载体的运动距离进行触发。

再有，上述影像数据拼接处理模块402其图像拼接方法主要包含两个步骤：图象配准及图象融合。而图象配准的目的实际上是寻找两个图象之间的重叠区域，而该图象配准方法主要包含两类：基于图像灰度的方法和基于图像特征的方法，其中基于图像灰度的配准方法，通常直接利用整幅图像的灰度信息，建立两幅图像之间的相似性度量，然后采用一搜索方法，寻找使相似性度量值最大或最小的变换模型的参数值；而基于图像特征的配准方法主要是提取各类图像中保持不变的特征。

而图象融合其方法具体为：根据已知的重叠区域分析可进行重叠图像的融合。由于受光照、透视变形和图像边缘失真等的影响，如果直接根据匹配参数将两幅图像简单地叠加起来，拼接而成的图像中则含有清晰的边界，接缝十分明显。为此必须进行图像的平滑处理，融合图像3的重叠区域中的像素值由两幅图像即图象1和图象2中对应的像素值的加权平均获得：I₃＝d₁×I₁+d₂×I₂，其中I₁、I₂及I₃分别为图1、图2、图3的像素值，d₁和d₂是渐变因子，满足d₁+d₂＝1，0＜d₁，d₂＜1。在重叠区域中，d₁由1渐变至0，d₂由0渐变至1，由此实现了在重叠区域中由图1慢慢过渡到图2的平滑融合。

另，所述存储控制模块404保存影像数据时，所述影像数据的文件名中应包含拍摄的时间信息，具体的命名方法可以参照如下，******代表任意字符，20070125235849220代表北京时间2007年1月25日23时58分49秒220毫秒：

******_20070125235849220.jpg

而地理信息数据是标准的shp格式、mif格式、或其它格式的地理信息数据，这些数据记录采集单元每次拍摄的点信息，每个点应该包含两种信息：一为空间信息，即该点的坐标；二为属性信息，在属性信息中，最少应该包含该点采集的时间信息、存放的路径信息。

通过地理信息与影像数据链接处理模块405可将上述时间信息和影像数据的文件名中的信息建立一一对应的关系，如此即将地理信息与影像数据形成相互链接的关系，使用时无论是选择地理信息或影像数据，都可以同时链接出另一方面的信息或数据。

以下再参照本系统运行的流程图进一步进行详细说明，如图3：

步骤S501，用户向系统发出指令，如拍摄开始、设定参数等；

步骤S502，采集单元控制模块开始接收定位子系统提供的实时坐标信息，当定位子系统正常运作时，采集单元控制模块即可参照用户所设定的参数S503，按照移动距离或时间进行控制采集单元的摄影频率，并开始摄取影像；

步骤S504，当定位子系统因无信号或其他原因而无法提供稳定、准确的坐标信息和时间信息时，该系统则转为通过传感子系统测量系统载体的运动加速度、角度等，并进一步计算出该载体的位移量；

步骤S505，通过以上步骤所得到的载体位移量，再结合之前定位子系统失效前最好提供的坐标，可以计算出新的实时坐标，如此以来，即可使整个系统恢复正常运作，采集单元控制模块将继续按照移动距离或时间进行控制采集单元的摄影频率，继续摄取影像；

步骤S506，影像拼接处理模块将上述采集单元所摄取的影像数据进行拼接，以处理成用户所需视宽的影像数据；

步骤S507，存储控制模块根据定位子系统所提供的时间信息对上述影像数据进行命名，并根据定位子系统或传感子系统所提供的坐标信息指定存储路径，将其储存于存储模块之中；

步骤S508，地理信息与影像数据链接处理模块将以上获得的地理信息及影响数据进行链接处理，以使得用户无论是选择地理信息或影像数据，都可以同时链接出另一方面的信息或数据。

综上所述，本发明所提供的一种移动影像采集系统，其将影像采集子系统、定位子系统、传感子系统集成在一起，安置在移动载体上，实现快速、经济、连续、海量的数据采集功能，并能控制影像数据的采集频率，同时实现地理信息数据同影像数据之间的链接，因此可以满足公路、铁路、水运等行业快速、实时的数据采集要求，为公路、铁路、水运等行业的地理信息系统、管理系统、规划系统提供基础的数据内容，也可以满足公路、铁路、水运等行业巡查等管理需求，因而具有很好的应用前景。

以上实施例仅用于对本发明的原理和实施方式进行阐述。对于此领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式方面可以有一些变化。因此，上述实施例不应该理解为本发明的限制。

Claims

1.一种影像采集系统，其特征在于，该系统主要包括一影像采集子系统、一定位子系统及一数据处理子系统，其中所述影像采集子系统及定位子系统皆通过线路连接于数据处理子系统之上，而所述影像采集子系统由3个以上采集单元所组成，该等采集单元摄取不同方位的影像数据后，再经由上述数据处理子系统进行拼接处理以获得任意景宽或全景的影像数据，另外，所述数据处理子系统再接收定位子系统提供的地理信息，并结合上述经过拼接处理的影像数据，进而对该等地理信息与影像数据进行链接处理。

2.根据权利要求1所提供的一种影像采集系统，其特征在于，所述采集单元则至少包括一摄影装置及一装配平台。

3.根据权利要求1所提供的一种影像采集系统，其特征在于，所述定位子系统为导航型GPS接收机、差分GPS接收机系统、RTK差分GPS定位系统、北斗定位系统之中的任意一种或几种。

4.根据权利要求1所提供的一种影像采集系统，其特征在于，所述数据处理子系统至少一台计算机作为运作平台。

5.根据权利要求1所提供的一种影像采集系统，其特征在于，该系统再包括一传感子系统。

6.根据权利要求1所提供的一种影像采集系统，其特征在于，所述数据处理子系统再包括人机交流模块、影像数据拼接处理模块、存储控制模块、存储模块及地理信息与影像数据链接处理模块。

7.根据权利要求6所提供的一种影像采集系统，其特征在于，该系统为装设于一移动载体上，且所述数据处理子系统再包括一采集单元控制模块。

8.根据权利要求7所提供的一种影像采集系统，其特征在于，所述移动载体为一运载交通工具。

9.根据权利要求7所提供的一种影像采集系统，其特征在于，该系统再包括一传感子系统。