CN101312526A - 全景联动视频监控装置及其全景图像的拼接方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于视频监控领域的一种全景联动视频监控装置及其全景图像的拼接方法，全景联动视频监控装置由监控装置和运动摄像机组成，运动摄像机安装在监控装置的内部，其技术特点是：在监控装置的外罩上均匀安装N台静止摄像机，由N个静止摄像机的画面拼接成全景画面，在监控装置内安装有控制静止摄像机视频图像与运动摄像机视频图像联动的控制电路。本发明采用运动摄像机和静止摄像机够联动方式，具有摄录图像质量高、监控视场角度范围大且能对该视场角度范围内的任意区域进行跟踪和放大画面的特点，这种将全景图像与局部放大图像结合的方式极大地提高了监控装置的安全防范水平和能力，是一种技术创新水平高、应用范围广泛的视频监控装置。

Description

全景联动视频监控装置及其全景图像的拼接方法

技术领域

本发明属于视频监控领域，尤其是一种全景联动视频监控装置及其全景图像的拼接方法。

背景技术

目前，银行、证券交易所、商场、高级写字楼等场所都安装了视频监控装置，有效提高了这些场所的安全防范能力。现有的视频监控装置普遍存在监控视场角度小、摄录图像质量差、不能对可疑区域或重点区域进行局部放大以及不具有根据对象行为特征实施目标检测、行为识别和自动报警等问题。为了克服上述问题，专利申请“一种电子导航定位摄像监控系统”(申请号：200610015336.0)介绍了一种将全景静止摄像机和运动摄像机结合在一起的电子导航监控装置，虽然实现了对监控目标进行全景视频的监控，但是其所用的静止摄像机为广角摄像机，其全景图像是利用鱼眼镜头的光学特性得来，所采集的图像会产生一定的变形，因此降低了摄录的图像质量；另外，多台广角摄像机不能将各自的图像同时传输给后台监控设备，必须要通过电子切换开关控制来将每台广角摄像机的图像传输给后端监控设备，因此仍然没有能够彻底解决监控无死角等问题。

发明内容

本发明在于克服现有技术的不足，提出一种摄录图像质量高、监控视场角度大，并且能够在拼接后的全景图像基础上对该视场范围内的目标进行放大跟踪的全景联动视频监控装置及其全景图像的拼接方法。

本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：

一种全景联动视频监控装置，由监控装置和运动摄像机组成，运动摄像机安装在监控装置的内部，其特征在于：在监控装置的外罩上均匀安装N台静止摄像机，在监控装置内安装有控制静止摄像机视频图像与运动摄像机视频图像联动的控制电路。

而且，所述的控制电路的结构为：每台静止摄像机的输出端及运动摄像机的输出端分别连接一视频解码器的输入端，所有视频解码器的输出端分别连接到数字信号处理器的输入端，数字信号处理器的输出端连接到视频编码器的输入端，视频编码器的输出联动视频信号。

而且，所述的静止摄像机的数量为N，N＝2～9。

而且，所述的静止摄像机，运动摄像机都可以为CCD图像传感器、CMOS图像传感器、热成像仪中的其中一种或几种。

而且，所述的运动摄像机为高变倍摄像机。

而且，所述的监控装置为云台或球机。

而且，所述的视频编码器为SAA7115芯片，视频解码器为SAA7121芯片。

一种使用全景联动视频监控装置实现全景图像的拼接方法，其特征在于：数字信号处理器接收N台静止摄像机的数字图像后实现全景图像的拼接方法的步骤如下：

(1).对数字图像存在的畸变、失真、对比度低的情况进行图像预处理；

(2).将待拼接的数字图像变换到同一坐标系中；

(3).对重叠图像进行相似性匹配以确定相邻数字图像的拼接位置；

(4).对数字图像的重叠部分进行平滑处理后得到无缝拼接的全景图像。

本发明的优点和积极效果是：

1.本全景联动视频监控装置由安装在监控装置内部的运动摄像机和均匀安装在监控装置的外罩上的N台静止摄像机构成，监控装置内的对N台静止摄像机实时监控的N个图像进行拼接处理后生成全景图像，该全景图像避免了监控死角，简化了目标检测、目标跟踪处理过程；同时，运动摄像机还可对全景图像提供的目标位置进行放大摄取，也可追踪目标，使得整个系统不存在盲区。全景图像视频监控的应用，使得操作人员能够通过整体和局部图像对比显示方式对局部区域进行放大跟踪，并可清晰辨别可疑区域在整个视野中所处的位置，监视人员能够快速做出反应，有效地提高了安全防范水平和能力。

2.本全景联动视频监控装置采用运动摄像机和静止摄像机联动方式，具有监控视场角度范围大且能够对该视场角度范围内的任意区域进行跟踪和放大画面的特点，技术创新水平较高，应用范围广泛。

3.本全景联动视频监控装置采用基于图像拼接技术获得全景图像，克服了传统广角镜头摄录全景图像出现的图像变形的缺点，并且对于物距较远的目标仍能获得清晰的图像。

4.本全景图像的拼接方法能够对多台静止摄像机摄录的多个数字图像进行拼接处理，能够有效地处理图像获取和传输过程中的畸变、失真并进行图像的无缝连接及平滑处理，具有全景图像清晰的特点。

5.本发明采用运动摄像机和静止摄像机联动方式，具有摄录图像质量高、监控视场角度范围大且能够对该视场角度范围内的任意区域进行跟踪和放大画面的特点，这种将全景图像与局部放大图像结合的方式极大地提高了监控装置的安全防范水平和能力，是一种技术创新水平高、应用范围广泛的视频监控装置。

附图说明

图1是全景联动视频监控装置的外观结构示意图；

图2是全景联动视频监控装置的控制电路原理框图；

图3是本发明的全景图像拼接方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例做进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

本全景联动视频监控装置由监控装置1、运动摄像机2和静止摄像机3组成，运动摄像机可以进行水平旋转、俯仰、缩放动作，并采用高变倍摄像机用来跟踪、放大局部图像；N台静止摄像机均匀安装在监控装置1的外罩上，能够对360度全景进行实时监控，静止摄像机的数量N为2～9，其数量N＝360°，静止摄像机的视场广角度，即：所有静止摄像机摄录及监控的视场角度为360°，如N＝3，则每台静止摄像机视场角为120°，静止摄像机可以采用CCD图像传感器、CMOS图像传感器、热成像仪中的其中一种或几种，用于对整个区域监控。

在监控装置内安装有控制静止摄像机视频图像与运动摄像机视频图像联动的控制电路，该控制电路结构如图2所示：N台静止摄像机的输出端及一台运动摄像机的输出端分别连接各自视频解码器的输入端，每个视频解码器的输出端分别连接到一数字信号处理器的输入端，数字信号处理器的输出端连接到视频编码器的输入端，视频编码器的输出联动视频信号，在该电路中，视频解码器采用SAA7115模数转换芯片，用于将静止摄像机摄录的图像数据进行模数信号转换；数字信号处理器采用TMS320DM642芯片，用来将多个静止摄像机的图像进行拼接获得全景图像以及画中画视频叠加、目标检测、目标跟踪、控制云台运行等；视频编码器采用SAA7121数模转换芯片，用来将数字信号处理器处理后的分析处理后的图像数据进行数模信号转换。

控制电路的工作过程为：每台静止摄像机及运动摄像机分别监控并摄录各自视角范围的区域，其输出的图像数据传输到视频解码器中，经视频解码器进行模数转换后被送入数字信号处理器进行处理，处理后的数字信号经视频数模转换芯片转换为模拟信号予以输出。

控制电路控制静止摄像机视频图像和运动摄像机视频图像联动原理为：

1.全景图像拼接：全景图像由N台静止摄像机摄录的N个图像组成，N台静止摄像机获得的图像经数字信号处理器(DSP)利用数字图像处理技术完成图像拼接后获得全景图像；

2.联动初始化：数字信号处理器(DSP)将拼接后的全景图像转译为空间坐标系，操作人员通过控制系统输入全景图像上任意一点，数字信号处理器(DSP)将该点坐标值与云台水平电机和垂直电机的位置坐标值进行关联，求出坐标关联差值；

3.数字信号处理器(DSP)在全景图像转译后的空间坐标系中引入联动初始化求出的坐标关联差值进行处理，输出云台水平电机和垂直电机的位置坐标值。

通过上述三个步骤，即可控制静止摄像机视频图像和运动摄像机视频图像联动。

其中，使用全景联动视频监控装置实现全景图像的拼接方法的过程为：每个静止摄像机经过视频解码器得到当前摄像机所监控视角的数字图像后，传输给数字信号处理器，数字信号处理器接收N台静止摄像机的数字图像对其进行数字图像的拼接，具体包括以下步骤：

1.对数字图像存在的畸变、失真、对比度低的情况进行图像预处理：由于自然或者摄像机参数等因素，在静止摄像机的拍摄过程中，相邻图像的亮度、灰度、颜色、形状等属性难免产生差别，因此需要对由于图像的获取和传输过程中出现的畸形、失真及对比度低等状况进行处理，从而提高图像匹配和拼接的质量。

2.将待拼接的数字图像变换到同一坐标系中：在图拼接过程中，如果对重叠图像直接进行无缝拼接，由于局部图像是在不同方向上拍下的图像，它们的投影平面存在一定的夹角，将会破坏实际景物的视觉一致性，无法满足实际景物中各对象间的几何关系，为了保持实际景物中的空间约束关系，必须在拼接之前把待拼接的两幅图像变换到同一坐标系中。

3.对重叠图像进行相似性匹配以确定相邻数字图像的拼接位置。

4.对数字图像的重叠部分进行平滑处理后得到无缝拼接的全景图像：如果只是将两幅图像简单地叠加起来，会发现拼接而成的图像中含有清晰的边界，图像拼接的痕迹非常明显，为消除这些现象，实现图像的无缝拼接，必须对图像的重叠部分进行平滑处理，以提高图像的质量。

经过上述步骤即可将多台静止摄像机摄录的数字图像拼接为全景图像并供全景联动视频监控装置使用。

本实施例的监控装置使用了云台设备，本发明的监控装置也可以使用球机设备，同样可以实现上述功能。

Claims (8)

1.一种全景联动视频监控装置，由监控装置和运动摄像机组成，运动摄像机安装在监控装置的内部，其特征在于：在监控装置的外罩上均匀安装N台静止摄像机，在监控装置内安装有控制静止摄像机视频图像与运动摄像机视频图像联动的控制电路。

2.根据权利要求1所述的全景联动视频监控装置，其特征在于：所述的控制电路的结构为：每台静止摄像机的输出端及运动摄像机的输出端分别连接一视频解码器的输入端，所有视频解码器的输出端分别连接到数字信号处理器的输入端，数字信号处理器的输出端连接到视频编码器的输入端，视频编码器的输出联动视频信号。

3.根据权利要求1或2所述的全景联动视频监控装置，其特征在于：所述的静止摄像机的数量为N，N＝2～9。

4.根据权利要求1或2所述的全景联动视频监控装置，其特征在于：所述的静止摄像机，运动摄像机都可以为CCD图像传感器、CMOS图像传感器、热成像仪中的其中一种或几种。

5.根据权利要求1或2所述的全景联动视频监控装置，其特征在于：所述的运动摄像机为高变倍摄像机。

6.根据权利要求1所述的全景联动视频监控装置，其特征在于：所述的监控装置为云台或球机。

7.根据权利要求2所述的全景联动视频监控装置，其特征在于：所述的视频编码器为SAA7115芯片，视频解码器为SAA7121芯片。

8.一种使用全景联动视频监控装置实现全景图像的拼接方法，其特征在于：数字信号处理器接收N台静止摄像机的数字图像后实现全景图像的拼接方法的步骤如下：

(1).对数字图像存在的畸变、失真、对比度低的情况进行图像预处理；

(2).将待拼接的数字图像变换到同一坐标系中；

(3).对重叠图像进行相似性匹配以确定相邻数字图像的拼接位置；

(4).对数字图像的重叠部分进行平滑处理后得到无缝拼接的全景图像。

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