CN103248806A

CN103248806A - 单摄像机实现空间360度环形全景和局部精确成像装置

Info

Publication number: CN103248806A
Application number: CN2013101498217A
Authority: CN
Inventors: 梁燕华; 蔡成涛; 李春华
Original assignee: Heilongjiang University of Science and Technology
Current assignee: Heilongjiang University of Science and Technology
Priority date: 2013-04-26
Filing date: 2013-04-26
Publication date: 2013-08-14

Abstract

单摄像机实现空间360度环形全景和局部精确成像装置，解决单摄像机可同时实现空间360度全景粗略观察成像和局部精确成像的技术问题，技术方案是，光学镜头与CCD相机连接后垂直设置在支架底座上，系统计算机与光学镜头、CCD相机连接，空间360度全景成像部分包括：带中心孔的双曲面形反光镜，双曲面形反光镜经环形透光支撑筒与光学镜头同轴线设置在光学镜头的上方，局部成像部分包括：平面反光镜、反光镜角度调节支架和反光镜水平转盘，平面反光镜在双曲面形反光镜的上方经反光镜角度调节支架设置在反光镜水平转盘上，平面反光镜与双曲面形反光镜的中心孔对应。本发明的有益效果是，降低设备成本，减少功率消耗和故障率，便于维护和使用，扩大了适用范围。

Description

单摄像机实现空间360度环形全景和局部精确成像装置

技术领域

本发明涉及一种成像装置，特别是一种单摄像机实现空间360度环形全景和局部精确成像装置。

背景技术

单台摄像机只能进行某个方向的视觉观察或成像，无法满足视频监控领域的多方位同时监控任务。多摄像机图像拼接技术的出现满足了多方位监控的需求，但是在动态目标跟踪中多个摄像机之间的选择和信息融合是一个难点。云台是可以提供多角度观察的摄像机安装平台，通过云台也可以实现一个摄像机360度旋转来监控整个场景，但是其旋转速度有限对整个全景视场的采集能力有限，无法同时观察多个方位的多个运动目标，也无法给用户一个整体的全景视场感知。

全方位视觉传感器为实时获取场景的全景图像提供了一种新的解决方案。基于全方位视觉传感器的摄像机有着非常突出的优点，其视野广(360度)，能把一个半球视野中的信息压缩成一幅图像，一幅图像的信息量更大，全景图像中的任何一点都对应于监视空间中的某一确定的点，因此空间位置标定算法简单，监控时不用瞄准目标，使得视觉信息的获取、检测和跟踪监视范围内的运动物体的算法更加简单，是一种快速、可靠的全景视觉信息采集手段，但全景图像在增加视场角的同时也导致图像对景物细节的分辨能力下降，观察目标容易产生畸变，因此设计一种既能进行大范围场景成像监视，同时可对场景细节进行精确无畸变的成像观察装置具有很高的使用价值。

发明内容

为可实现单摄像机实现空间360度环形全景和局部成像，克服现有单台摄像机只能进行某个方向的视觉观察或成像，无法满足视频监控领域的多方位同时监控任务。多摄像机图像拼接技术的动态目标跟踪中多个摄像机之间的选择和信息融合的难点和全方位视觉传感器获取的全景图像在增加视场角的同时也导致图像对景物细节的分辨能力下降，观察目标容易产生畸变的技术不足，本发明设计一种单摄像机实现空间360度全景粗略观察成像和局部精确成像装置。

本发明实现发明目的采用的技术方案是：单摄像机实现空间360度环形全景和局部精确成像装置，该装置包括：支架、光学镜头、CCD相机、空间360度全景成像部分、局部成像部分和系统计算机，所述的光学镜头与CCD相机连接后垂直设置在支架底座上，系统计算机与光学镜头、CCD相机连接，所述的空间360度全景成像部分包括：带中心孔的双曲面形反光镜，双曲面形反光镜经环形透光支撑筒与光学镜头同轴线设置在光学镜头的上方，所述的局部成像部分包括：平面反光镜、反光镜角度调节支架和反光镜水平转盘，平面反光镜设置在反光镜角度调节支架上，反光镜角度调节支架设置在反光镜水平转盘上，反光镜水平转盘设置在双曲面形反光镜的上方，平面反光镜与双曲面形反光镜的中心孔对应。

本发明的有益效果是，采用单摄像机即可实现空间360度全景和局部精确成像的有效结合，降低设备成本，减少功率消耗和故障率，便于维护和使用，扩大了该装置的适用范围。

附图说明

附图1为本发明结构示意图。

附图2为本发明实现空间360度全景光路示意图。

附图3为本发明实现局部精确成像的光路示意图。

附图中，1光学镜头，2 CCD相机，3支架底座，4环形透光支撑筒，5系统计算机，6双曲面形反光镜，7中心孔，8平面反光镜，9反光镜角度调节支架，10反光镜水平转盘。

具体实施方式

参看附图，单摄像机实现空间360度环形全景和局部精确成像装置，该装置包括：支架、光学镜头、CCD相机、空间360度全景成像部分、局部成像部分和系统计算机。

所述的光学镜头1与CCD相机2连接后垂直设置在支架底座3上，系统计算机5与光学镜头1、CCD相机2连接。

所述的空间360度全景成像部分包括：带中心孔7的双曲面形反光镜6，双曲面形反光镜6经环形透光支撑筒4与光学镜头1同轴线设置在光学镜头1的上方。

所述的局部成像部分包括：平面反光镜8、反光镜角度调节支架9和反光镜水平转盘10，平面反光镜8设置在反光镜角度调节支架9上，反光镜角度调节支架9设置在反光镜水平转盘10上，反光镜水平转盘10设置在双曲面形反光镜6的上方，平面反光镜8与双曲面形反光镜6的中心孔7对应。

使用360度粗略观察成像时，系统计算机5打开水平方向360度粗略观察成像界面，系统计算机5对光学镜头1的光圈实施调节，使双曲面形反光镜6进入光学镜头1的视野，双曲面形反光镜6能够将周围水平方向360度，垂直方向不小于180度范围内入射的光束汇聚到光学镜头1，并被高分辨率CCD相机2采集并传输到系统计算机5进行储存或处理，成像装置中的获取系统计算机5到水平方向360度，垂直方向不小于180度范围内的环形全景图像，实现水平方向360度粗略观察成像。其光路如附图2所示。

使用时，根据不同的成像范围需要，可通过调整双曲面形反光镜6与光学镜头1的距离实现对水平方向和垂直方向成像的范围调整。

使用局部精心观察成像时，系统计算机5打开局部精心观察成像界面，系统计算机5可根据成像要求对光学镜头1的光圈实施调节，使双曲面形反光镜6的中心孔7进入光学镜头1的视野， CCD相机2开始进行数据图像采集并且将其传输到系统计算机5上，系统计算机5使用边缘检测算法对图像进行分析，并用分析结果来控制光学镜头1的焦距，聚焦参数使图像达到最佳效果。用户还可以通过系统计算机5进行精确成像方向的控制，根据采集的粗观察图像数据，输入目标所在的方位和水平俯仰角，通过反光镜角度调节支架9调节平面反光镜8的俯仰角度，通过反光镜水平转盘10调节平面反光镜8在水平面内的方位角上，平面反光镜8能够将目标入射的光束汇聚到光学镜头1，并被高分辨率CCD相机2采集并传输到系统计算机5进行储存或处理，系统计算机5获取到局部精确观察成像。其光路如附图3所示。

本发明实施例为便于计算机控制，所述的反光镜角度调节支架9为电动调节支架，电动调节支架的控制端与系统计算机5连接。所述的反光镜水平转盘10为电动水平转盘，电动水平转盘的控制端与系统计算机5连接。所述的光学镜头1为三可变光学镜头。

双曲面形反光镜6、平面反光镜8采用镀膜技术，使其表面具有较高的表面反射率。环形透光支撑筒4采用透光玻璃，防尘、防水配合支撑双曲面形反光镜6，环形透光支撑筒4采用增透技术提高光线透过率，同时玻璃护罩起到对相机和双曲面形反光镜6的保护作用。防尘、防水玻璃护罩要求坚固，透光性好，表面平整度和光洁度好。

Claims

1.单摄像机实现空间360度环形全景和局部精确成像装置，该装置包括：支架、光学镜头、CCD相机、空间360度全景成像部分、局部成像部分和系统计算机，其特征在于：

所述的光学镜头（1）与CCD相机（2）连接后垂直设置在支架底座（3）上，系统计算机（5）与光学镜头（1）、CCD相机（2）连接：

所述的空间360度全景成像部分包括：带中心孔（7）的双曲面形反光镜（6），双曲面形反光镜（6）经环形透光支撑筒（4）与光学镜头（1）同轴线设置在光学镜头（1）的上方：

所述的局部成像部分包括：平面反光镜（8）、反光镜角度调节支架（9）和反光镜水平转盘（10），平面反光镜（8）设置在反光镜角度调节支架（9）上，反光镜角度调节支架（9）设置在反光镜水平转盘（10）上，反光镜水平转盘（10）设置在双曲面形反光镜（6）的上方，平面反光镜（8）与双曲面形反光镜（6）的中心孔（7）对应。

2.根据权利要求1所述的单摄像机实现空间360度环形全景和局部精确成像装置，其特征在于：所述的反光镜角度调节支架（9）为电动调节支架，电动调节支架的控制端与系统计算机（5）连接。

3.根据权利要求1或2所述的单摄像机实现空间360度环形全景和局部精确成像装置，其特征在于：所述的反光镜水平转盘（10）为电动水平转盘，电动水平转盘的控制端与系统计算机（5）连接。

4.根据权利要求1或2所述的单摄像机实现空间360度环形全景和局部精确成像装置，其特征在于：所述的光学镜头（1）为三可变光学镜头。