CN104717465A - 多个ip摄像头的广角视频监控设备及视频监控方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多个IP摄像头的广角视频监控设备及视频监控方法，主要为了解决单一摄像头监控范围小的问题，即摄像头监控角度大则监控距离不够远，而监控距离远则监控角度又不够大的问题，该监控设备包括：图像采集装置，集成有多个IP摄像头，各IP摄像头彼此配合形成一个广角监控摄像头；数据传输装置，与各IP摄像头连接；及图像处理装置，通过数据传输装置与各IP摄像头连接并将相邻IP摄像头采集的图像拼接成监控视频实时输出。本发明的方法是基于SIFT算法进行局部图像比对校准，再基于小波变换进行图像融合，再通过BITBLT方式进行实时显示。

Description

多个IP摄像头的广角视频监控设备及视频监控方法

技术领域

本发明涉及一种视频监控设备，尤其是一种多个IP摄像头的广角视频监控设备，还涉及其监控方法，适用于远距离180°视角的平面视频实时监控。

背景技术

目前，已知的视频监控摄像头产品中，采用的都是单一摄像头监控的方式，即采用预定焦距的镜头与预定像素的摄像头模组组装而成，例如，目前已上市的监控摄像头产品基本是采用1.25mm、2.8mm、4mm、6mm镜头以及200万像素摄像头模组进行组装的。

而该种结构的视频监控设备，其受限于镜头的可视范围影响，无法达到更宽广的监控可视效果。并且，由于镜头与摄像头模组自身性能的关系，目前，如果想要提升可监控范围，只能采用牺牲可视距离的方式，例如减小镜头的焦距范围的方式。然而，该种方式不仅会牺牲监控距离，还会使得鱼眼效果非常明显，长时间观看通常会造成监控人员的身体不适。

由于上述的局限性，使得在安防监控时，理论上存在下列几种方式来解决上述问题，以此来提高监控的安全性：

1、采用广角镜头；

2、采用可动(例如可旋转)的摄像头监控；

3、采用多个摄像头监控。

对于广角镜头而言，由于其成本极高，对使用环境较为苛刻，且难以维护，因此，难以实现真正的监控应用。

而对于采用可旋转的摄像头的监控方式而言，其并无法实现对整个监控场地的全面实时监控。以目前市面上的360°无死角监控摄像头来说，其采用的是加装电机使摄像头按照一定转速进行转动的方式，从而实现360°的监控效果的。由此可知，尽管其可以实现360°的监控效果，然而，由于该种方式所采用的是单一监控摄像头，因此，其任一时间点均只能实现对一个小范围的监控，而无法达到实时监控各个方位的效果。

然而，对于多个摄像头的监控方式而言，其具有如下不足：

首先，由于需要安装多个摄像头满足监控区域的覆盖，因此，对安装位置有着明确的要求和精准的角度计算，并且在安装前需要先将摄像头的安装位置和监控范围确定下来才可以进行安装，使得其安装具有一定的难度。

其次，尽管可以通过安装多个摄像头来补足死角，然而其在显示上往往还会存在一些问题。例如，由于各个摄像头所采集的图像，需要分屏显示，例如同时在后台监控室内进行多格画面的显示，因此，监控人员需要查看多个监控画面才能满足监控的要求，而此种方式往往会造成监控人员无法及时查看而忽略重要的细节，造成监控人员的失职，并且长时间查看多个监控画面也增加了监控人员的疲劳度和眩晕感，也需要监控人员对各个摄像头的安装位置及监控范围具有较佳的熟悉程度，若是新手监控人员、新的监控场地或者监控人员需要监控的范围较大时，则存在一定的难度。

另外，若要将不同摄像头采集的图像通过软件处理融合至单屏显示时，则存在融合困难或融合效果差的问题。例如，Google的街景广角地图只是实现了照片的显示方式，无法达到图像的实时显示。而手机和相机的广角照相是采用的拍摄多张照片进行拼接的方式，其亦存在拼接的 时间过长而无法达到图像的实时显示的不足。

目前，对于图像的拼接而言，通常采用的方法是：将一组相互间重叠部分的图像序列进行空间匹配对准，经重采样合成后形成一幅包含各图像序列信息的宽视角场景的、完整的、高清晰的新图像的技术。一般来说，图像拼接的过程由图像获取、图像配准、图像合成三步组成，其中图像配准是整个图像拼接的基础。目前的图像配准方法主要包括：基于特征的图像配准方法和基于变换域的图像配准方法。

基于区域相关的拼接方法是最为传统和最普遍的方法。其配准方法是从待拼接图像的灰度值出发，对待配准图像中一块区域与参考图像中的相同尺寸的区域使用最小二乘法或者其它数学方法计算其灰度值的差异，对此差异比较后来判断待拼接图像重叠区域的相似程度，由此得到待拼接图像重叠区域的范围和位置，从而实现图像拼接。也可以通过FFT变换将图像由时域变换到频域，然后再进行配准。对位移量比较大的图像，可以先校正图像的旋转，然后建立两幅图像之间的映射关系。

其中，当以两块区域像素点灰度值的差别作为判别标准时，最简单的一种方法是直接把各点灰度的差值累计起来。这种办法效果不是很好，常常由于亮度、对比度的变化及其它原因导致拼接失败。另一种方法是计算两块区域的对应像素点灰度值的相关系数，相关系数越大，则两块图像的匹配程度越高。该方法的拼接效果要好一些，成功率有所提高。

而基于特征相关的拼接方法，其配准方法不是直接利用图像的像素值，而是通过像素导出图像的特征，然后以图像特征为标准，对图像重叠部分的对应特征区域进行搜索匹配，该类拼接方法有比较高的健壮性和鲁棒性。

其中，基于特征的配准方法有两个过程：特征抽取和特征配准。首 先从两幅图像中提取灰度变化明显的点、线、区域等特征形成特征集。然后在两幅图像对应的特征集中利用特征匹配方法尽可能地将存在对应关系的特征对选择出来。一系列的图像分割技术都被用到特征的抽取和边界检测上，如canny算子、拉普拉斯高斯算子、区域生长等。抽取出来的空间特征有闭合的边界、开边界、交叉线以及其他特征。特征匹配的方法有：交叉相关、距离变换、动态编程、结构匹配、链码相关等方法。

由此可知，对于视频监控而言，一方面，由于其对于视频流畅度具有一定的要求，因此，其对欲融合的原始图像的品质和匹配程度要求更高，即应该便于融合，且融合速度快；另一方面，由于其设置多个监控摄像头目的即在于避免死角的存在，因此，其对融合后的融合图像的完整程度具有较高的要求，即应该真实、完整的显示监控场地的原始画面。而目前的多摄像头的监控方式，极难达到上述要求。

综上可知，目前的监控摄像头想要达到范围更广的监控则需要牺牲监控距离，难以做到二者兼顾，且现有监控摄像头对监控人员的监控而言具有较大的限制。

发明内容

本发明要解决的技术问题包括：

A、现有单一的监控摄像头监控范围小，需要较大的监控范围时，需要多个监控摄像头，即使可旋转的摄像头依然难以满足要求；

B、多个监控摄像头需要分别于多个显示设备显示，监控难度大，且效果不佳；

C、多个监控摄像头安装时需要相互配合，以避免出现监控死角，安装不便；

D、现有监控摄像头的视角越大，其有效监控距离越小；

E、现有监控摄像头的视角越大，其鱼眼效果愈明显，对于监控人员而言，长时间的监控容易造成监控人员的不适；

F、现有的广角镜头成本高，难以用于监控；

G、现有的图像拼接技术难以满足实时监控的要求；

H、多个监控摄像头采集的图像拼接困难，无法满足视频监控要求。

为了解决上述技术问题，本发明目的在于提供一种多个IP摄像头的广角视频监控设备，其既可以实现广角监控，又可以具有较大的监控距离。

本发明又一目的在于提供一种多个IP摄像头的广角视频监控设备，其既可以实现广角监控，又可以具有较大的监控距离，同时具有较低的成本。

本发明又一目的在于提供一种多个IP摄像头的广角视频监控设备，其可以采用焦距6mm以上的镜头，达到70m的监控距离。

本发明又一目的在于提供一种多个IP摄像头的广角视频监控设备，其可以有效减少鱼眼效果所导致的不适感。

本发明又一目的在于提供一种多个IP摄像头的广角视频监控设备，其无需旋转摄像头即可以实现对监控场地的全方位监控。

本发明又一目的在于提供一种多个IP摄像头的广角视频监控设备，其可以实现对监控场地的全方位实时监控。

本发明又一目的在于提供一种多个IP摄像头的广角视频监控设备，其可以有效减少监控摄像头的安装数量，使得布线等较为便捷，便于安装。

本发明又一目的在于提供一种多个IP摄像头的广角视频监控设备，其可以将监控视频于单一屏幕显示，监控人员无需监视多格监控画面即可完成监控工作，有效减小忽略细节的可能性，减小监控人员监视时的疲劳感和不适。

本发明又一目的在于提供一种多个IP摄像头的广角视频监控设备，其可以模拟人眼视野实现180°的平面监控，使得更接近人的自然视觉效果，使得监控人员具有身临其境的视觉感受，令监控更直观。

本发明又一目的在于提供一种多个IP摄像头的广角视频监控设备，其多个摄像头的设置方式使得其各个摄像头采集的图像便于图像拼接。

本发明又一目的在于提供一种基于多个IP摄像头的广角视频监控方法，其可以将多个摄像头分别采集的图像实时融合，并于单一屏幕显示，便于监控。

本发明又一目的在于提供一种基于多个IP摄像头的广角视频监控方法，其可以获得较佳的图像拼接效率，能够采用多个摄像头配合单一屏幕实现实时视频监控。

为了达到上述目的，本发明提供的主要技术方案是：

一种多个IP摄像头的广角视频监控设备，其包括：

图像采集装置，集成有多个IP摄像头，各IP摄像头彼此配合形成一个广角监控摄像头；

数据传输装置，与各IP摄像头连接； 

图像处理装置，通过数据传输装置与各IP摄像头连接并将相邻IP摄像头采集的图像拼接。

优选为还包括控制装置，与各IP摄像头连接并分别控制各IP摄像头实现焦距同步

其中，所述图像采集装置的相邻IP摄像头之间的监控范围具有预定角度的重合。所述预定角度优选为3°，以使其获得最佳的配合效果，例如，使邻近摄像头所拍摄画面的重合部分方便数据的处理达到更好的图像拼接效果。

优选为，所述广角监控摄像头具有模拟人眼视野的180°平面视角。

其中，构成该广角监控摄像头的各IP摄像头设于同一平面。

其中，所述图像采集装置具有一个平板状的支撑件，所述多个IP摄像头设于该支撑件的第一表面。

所述IP摄像头的数量可以为3个或4个，呈扇形分布。

优选为，该上支撑件具有多个机位，各IP摄像头分别对应各机位。

优选为，还包括连接件，其将各IP摄像头分别连接于支撑件的各机位并能分别调整各IP摄像头的角度。

所述机位可以是设于平板状的支架上的孔或槽，各连接件配合该孔或槽将各IP摄像头分别连接于支架的各机位。

优选为，每个机位的连接件可以为三个，三者呈三角形设置，其中的两个分列于IP摄像头的第一端，另一个设于IP摄像头的第二端并通过该连接件调整各IP摄像头的俯仰角度，以便利于对各IP摄像头进行微调。

为了便于调整各IP摄像头的监控角度，以使其分别采集的图像便于融合，所述机位包括设于支撑件的导轨，并通过导轨调整IP摄像头的左右角度。

所述导轨可以是设于支撑件的滑槽，各连接件设于滑槽，以使整体结构简单，并便于制造、安装。

所述滑槽优选为两个相对设置的弧形滑槽，弧形的凹面相对，该两个弧形滑槽设于IP摄像头的前端，并与后端的贯穿孔呈三角形布置，以便于使集成设置的各IP摄像头之间调整至最佳配合状态。进一步优选的， 该两个弧形滑槽的整体延伸方向与其对应的IP摄像头的光轴基本呈90°交叉。

本发明还提供一种基于多个IP摄像头的广角视频监控方法，其通过集成设置的多个摄像头分别采集预定监控区域中各个子区域的监控图像，再将各摄像头采集的子区域的监控图像进行拼接来作为该监控区域的监控图像。

该方法具体包括如下步骤：

S1、采用SIFT算法对子区域的监控图像进行局部图像特征点比对，并根据分析得出的特征点进行图像的配准；

S2、根据步骤S1得到的图像拼接位置，采用小波变换的方式对子区域的监控图像进行融合，形成融合图像；

S3、将步骤S2形成的融合图像作为该监控区域的监控图像，采用BITBLT方式实时显示。

所述步骤S1中包括：

S100、判断邻近摄像头所采集的监控图像上的重叠区域，并在监控图像上依据该重叠区域进行图像截取；

S101、将截取的图像进行降采样处理，得出多组多层的高斯金字塔；

S102、通过高斯金字塔的相邻层差值得到截取的图像的差分高斯金字塔；

S103、通过差分金字塔提取候选极值点；

S104、抑制低对比度点和去除边缘响应点筛选得出极值点；

S105、提取极值点的位置、尺度、旋转不变量得出截取的图像的特征点；

S110、采用梯度方向直方图表示以特征点为中心的邻域窗口内的特征点邻域像素，并以梯度方向统计值来计算每个特征点的主方向；

S113、以特征点为中心选取不包括特征点行列的(m×n)*(m×n)的窗口，进行高斯加权；

S114、在m*n的图像小块上计算8个方向的梯度方向直方图，绘制每个梯度方向的累加值，形成一个种子点；

S115、一个特征点由n*m个种子点组成、特征描述子由所有子块的梯度方向直方图构成，最终形成m×n×8维的特征描述符；

S120、当截取的两幅图像的SIFT特征向量生成以后，采用关键点特征向量的欧式距离作为两幅图像中关键点的相似性判定度量，即取一幅图中的一个关键点，通过遍历找到另一幅图中的距离最近的两个关键点，基于这两个关键点，判断次近距离除以最近距离是否小于预定阙值，若小于则判定为一对匹配点。

所述步骤S2中包括：

S21、将步骤S1中采用SIFT算法所对比的特征点进行两张图像的稳合比较后，再次截取同样大小的图像作为用于小波变换的基础图像A及基础图像B；

S22、进行小波变换，之后分别提取基础图像A和基础图像B的低频子图像和高频子图像，其中低频子图像去二者的平均值作为融合后的值，高频子图像根据SIFT算法比较的特征点中兴趣值最大的一点作为融合后的值；

S23、基于在每个点上选择绝对值较大的小波系数的原则对图像进行融合，并对融合的小波系数进行小波逆变换，获得融合图像；

S24、将步骤S23融合的新图像与步骤S21的基础图像A及基础图像B以外的图像进行拼接完成整幅监控图像的拼接。

本发明的有益效果是：

本发明的多个IP摄像头的广角视频监控设备，其既可以实现广角监 控，又可以具有较大的监控距离，同时具有较低的成本，其采用焦距6mm以上的镜头，可以达到70m的监控距离，并且还可以有效减少鱼眼效果所导致的不适感；

本发明的广角视频监控设备，无需旋转摄像头既可以实现对监控场地的全方位监控，尤其是可以实现对监控场地的全方位实时监控，并且可以有效减少监控摄像头的安装数量，使得布线等较为便捷，便于安装；

本发明的广角视频监控设备，可以将监控视频于单一屏幕显示，使得监控人员无需监视多格监控画面即可完成监控工作，有效减小忽略细节的可能性，并能减小监控人员监视时的疲劳感和不适，尤其是其可以模拟人眼视野实现180°的平面监控，使得更接近人的自然视觉效果，使得监控人员具有身临其境的视觉感受，令监控更直观；

本发明的广角视频监控设备，其多个摄像头的特殊设置方式使得其各个摄像头所分别采集的图像便于进行图像拼接。

本发明的广角视频监控方法，可以将多个摄像头分别采集的图像实时融合，并于单一屏幕显示，便于监控，尤其是可以获得较佳的图像拼接效率，能够采用多个摄像头配合单一屏幕实现实时视频监控。

附图说明

图1为本发明第一实施例的整体结构示意图；

图2为本发明第二实施例的整体结构示意图；

图3为本发明一个实施例中的图像采集装置的整体结构示意图；

图4为本发明一个实施例中的图像采集装置的侧视图；

图5为本发明一个实施例中的图像采集装置的正面视图；

图6为本发明一个实施例中的支撑件的整体结构示意图；

图7为本发明一个实施例中的图像采集装置的摄像头安装在支撑件上的侧视图(未显示外部的壳体)；

图8为图7的仰视图；

图9为本发明又一个实施例的整体结构示意图；

图10为本发明又一个实施例的整体结构示意图；

图11为本发明又一个实施例中的图像采集装置的仰视图；

图12为本发明一个实施例中的图像采集装置上的IP摄像头的设置示意图；

图13为本发明一个实施例中的外壳的整体结构示意图；

图14是图13的剖视图；

图15是图13的另一方向的剖视图。

图16为本发明一个实施例的监控方法流程图；

图17为本发明一个实施例的监控方法流程图。

【主要元件符号说明】

支架1、滑槽10、贯穿孔11、风扇12、连接件13、摄像头2、外壳3、视窗30、数据接口31、容置空间310、透视窗311、底壁312、第一通风孔3121、顶壁313、左侧壁314、第二通风孔3141、弯折段3142、右侧壁315、第二通风孔3151、弯折段3152、后侧壁316、支架317、遮盖板318、导流通道319、空间通道320、悬臂4、中空通道40、合页41、迷你交换机5。

具体实施方式

为便于理解本发明，下面结合附图对本发明作进一步描述。

参见图1，本发明第一实施例的多个IP摄像头的广角视频监控设备，其包括：

图像采集装置，集成有多个IP摄像头2，各IP摄像头2彼此配合形成一个广角监控摄像头；

数据传输装置，与各IP摄像头2连接；

图像处理装置，通过数据传输装置与各IP摄像头2连接并将相邻IP摄像头采集的图像拼接。

其中，各IP摄像头2集成设置构成一个广角监控摄像头，再与迷你交换机5连接(本实施例中二者为分开设置的)，通过迷你交换机5将各IP摄像头2采集的图像传输至中央处理器进行处理(二者间的数据传输可以是有线或无线的方式)，该处理包括将各图像拼接为一整体监控图像，再经一个显示设备予以显示。本领域技术人员应当理解的是，本实施例中的各IP摄像头2也可以分别连接该迷你交换机5，并且，该迷你交换机5可以替换为或组合现有的其他数据传输装置，如大型交换机、路由器、互联网络等。

参见图2，本发明第二实施例的多个IP摄像头的广角视频监控设备，其与第一实施例的差别在于：本实施例中迷你交换机5与各IP摄像头2集成设置构成的广角监控摄像头设于一个外壳3中，二者构成一个整体，各IP摄像头2分别连接该迷你交换机5，该迷你交换机5的数据出口31构成该外壳3后端的数据接口。该种嵌入式结构设计，使得其具有体积小、集成度高、可靠性强、抗摔抗震性能高、功耗低等优点。

上述任一实施例的多个IP摄像头的广角视频监控设备，优选为还设有控制装置(可以设于中央处理器中)，与各IP摄像头2连接并分别控制各IP摄像头2实现焦距同步，使得各IP摄像头2分别采集的图像便于拼接。

结合参见图3、图4、图5、图6、图7和图8，上述任一实施例中的图像采集装置，其可以包括支撑件1、三个IP摄像头2、连接件13(包括两个螺栓和一个螺钉)。

支撑件1整体呈平板状，优选为，构成该广角监控摄像头的各IP摄像头2设于同一平面(本实施例中为多个IP摄像头2设于该支撑件1的第一表面)，并使得所述广角监控摄像头具有模拟人眼视野的180°平面视角。

平板状的支撑件1具有呈扇形布置的三个机位，每个机位贯穿设有两个弧形滑槽10和一个贯穿孔11，该两个滑槽10的弧形凹面相对设置，该贯穿孔11与该两个滑槽10呈三角形布置，以便于使集成设置的各IP摄像头之间调整至最佳配合状态。

该弧形滑槽10构成对连接件进行导向的导轨，并通过连接件13与该导轨的配合来调整IP摄像头2的左右角度，以便于调整各IP摄像头2的监控角度，使其分别采集的图像便于融合。且滑槽10的结构设置方式可以使整体结构简单，并便于制造、安装。

进一步优选的，该两个弧形滑槽10的整体延伸方向与其对应的IP摄像头2的光轴基本呈90°交叉。

三个IP摄像头2分别对应各机位，且相邻的IP摄像头2的监控范围具有预定角度的交叉(本实施例中IP摄像头2的开角为53°，该交叉的预定角度为3°)，以使其获得最佳的配合效果，例如，使邻近摄像头所拍摄画面的重合部分方便数据的处理达到更好的图像拼接效果。

各个IP摄像头2的前端(即镜头端)通过穿设于滑槽10中的螺栓固定于支撑件1的对应机位，而其固定前可以先通过移动螺栓在滑槽10中的位置来调整IP摄像头2的左右角度，其后端通过穿设于贯穿孔11中的螺钉微调其俯仰角度。

为了便于安装、使用，并使整体结构紧凑，其还可以设有外壳3。

该外壳3设有一容置空间，供支撑件1、IP摄像头2和连接件13设置。

外壳3的前端设有视窗30，供IP摄像头2采集图像，该视窗30为透明材质制成或直接开口。外壳3的后端设有数据接口31，供输出IP摄像头2采集的图像，其中，该数据接口31可以由各IP摄像头2的输出口分别构成，也可以将几个IP摄像头2的输出口集成为一个出口。

外壳3的前端还可以是可打开的，以便可以将外壳3的容置空间中的支撑件1、IP摄像头2和连接件13构成的整体置入和取出。

外壳3的后端还可以设置悬臂4，以供连接于预定位置，如悬挂于墙、柱等位置。优选为，悬臂4与外壳3的连接处设置有折叠装置，如合页41等，以便于安装和调整。

该外壳3可以为方形(如图3)，其可以采用铝合金材质，以便于回收利用，减少环境污染。

为了便于散热，还可以在支撑件1上设有散热风扇12。或者在外壳3的两侧设置有通风口，例如为通风栅栏，以供气流的流通，提高散热效果，并且相对设置风扇、翅片等方式而言，其结构简单、不易损坏、易于维护。

另外，由于多个IP摄像头2设于同一外壳3中时，其发热量累积会显著影响外壳3中的温度，并进而导致对IP摄像头2工作性能的不利影响，而且，作为监控用的IP摄像头2往往是连续工作的，因此，其发热导致的问题会更加凸显，为了解决该问题，本发明还提供了一种可以提高外壳3中的多个IP摄像头2的散热效果的壳体结构。

参见图13、图14、图15，该外壳3的外壁整体呈方形，其包括底壁312、顶壁313、左右侧壁314、315、后侧壁316和透视窗311。

顶壁313、左右侧壁314、315、底壁312以及与透视窗311相对的后侧壁316为一体的。例如一体成型的。例如通过一板材冲压成型。

外壳3的顶壁313、左右侧壁314、315、底壁312以及后侧壁316为铝的(例如硬铝或铝合金)，以具有更佳的散热效果，并具有较佳的环境友好性。

所述底壁12设有若干第一通风孔3121。以便通过该第一通风孔3121使外壳3内部的热空气通过底壁312排出，或供外壳3外部的空气通过底壁312进入，以提高散热效果。

左右侧壁314、315设有若干第二通风孔3141、3151。以便通过该第二通风孔3141、3151使外壳3内部的热空气通过侧壁排出，或供外壳3外部的空气通过侧壁进入，以提高散热效果。

所述支撑件1为一板状件，其与底壁312之间具有一定距离(该距离为可调节的，本实施例中为通过螺柱调节)，并与左右侧壁314、315间具有一定距离，以在板状的该支撑件1与左右侧壁314、315和底壁312之间形成一空间通道320。以使第一通风孔3121、空间通道320和第二通风孔3141、3151共同构成一个供外壳3内外部的气流流通的气流通道，供外壳3内的热流顺利排出或供外壳3内的空气进入，以提高散热效果。

该种结构设置，使得外壳3外部的空气可以经由底壁312的第一通风孔3121进入外壳3内，并沿空间通道320向左右侧壁314、315流动，然后一部分经下部的第二通风孔3141、3151排出外壳3，同时，一部分由左右侧壁314、315与板状支撑件1间的空隙进入板状支撑件1的上方，并携带板状支撑件1上方的热空气经上部的第二通风孔3141、3151排出外壳3。

优选为，该第一通风孔3121横向(即左右侧壁314、315的方向尺 寸较大)延伸，以利于气流的横向流动。可以是若干个纵向(由透视窗311至后侧壁316)排列。优选为形成若干纵列。

该第二通风孔3141、3151纵向(即透视窗311和后侧壁316方向的尺寸较大)延伸，以提高热气流的流通效果。可以是若干个纵向(由顶壁313至底壁312)排列，使得左右侧壁314、315形成格栅的形式。

优选为在左右侧壁314、315上形成有外凸的导流通道319，导流通道319的一端连通第二通风孔3141、3151，另一端的开口朝上，使得左右侧壁314、315的导流通道319竖直设置，以使两侧壁具有更佳的散热效果。导流通道319的设置，使得经第二通风孔3141、3151排出的热气流首先进入导流通道319，并经朝上的开口排出外壳3，由此在第二通风孔3141、3151处形成负压，利于热气流的排出，进一步提高了热气流对板状支撑件1上方的热空气的携带效果。

底壁312还设有连接孔道，供电源和数据线输出，以使监控摄像头与壳体外连接。例如可以安装航空插头。优选为，板状支撑件1也设有对应的连接孔道。

左右侧壁314、315靠近透视窗11的一侧设有弯折段3142、3152，使得透视窗311形成由内向外渐宽的开口状。以扩大内部摄像头的视野，并提高散热效果，且利于该支撑件1连同其上的多个监控摄像头能够整体置入/取出该容置空间310，提高组装效率。

透视窗311为单向可视玻璃，以形成对内部摄像头的更好保护。

各监控摄像头设于所述支撑件1与顶壁313之间，固定于支撑件1。以避免各监控摄像头位于导流通道319中而导致热空气的流动对摄像头造成的不利影响，并能减少流动空气中的杂质对摄像头的污染等。

顶壁313上方设有遮盖板318，以避免因阳光直射而导致外壳3内部的温度明显上升，并提高防雨效果。

一悬臂(图中未示出，仅示出供悬臂连接的支座)设于遮盖板318。优选为可调整俯仰角度和左右角度，以便于安装和调整。

该种外壳结构，其既能够实现多个摄像头的精确配合安装，又能对其中的摄像头提供保护，并能提供较佳的散热效果从而避免摄像头过热，同时较易装卸、维护，还具有较长使用寿命和环境友好性。

本领域技术人员能够理解的是，多个IP摄像头2也可以设于支撑件1与底壁312之间，并固定于支撑件1，其可以提高各监控摄像头的散热效果。

参见图9，本发明又一实施例中的图像采集装置，其可以包括支撑件1、四个IP摄像头2、外壳3(半球形)、悬臂4和迷你交换机5。

其中，外壳3具有一容置空间，以及连通该容置空间的后端开口和前端开口。

其中，悬臂4呈中空状，其具有一中空通道40，该中空通道40通过外壳3的后端开口与外壳3的容置空间连通。如此设置不仅可以使外壳3便于通过悬臂4安装、接线，而且便于外壳3的容置空间中的热量散发。为了进一步提高散热效果，还可以在该中空通道40中设置散热风扇12，供排出外壳3的容置空间中的热气流。

迷你交换机5可以置于该容置空间中靠近后端开口的一侧，并通过电缆与各IP摄像头2连接，以实现二者间的数据传输，各IP摄像头2和迷你交换机5通过稳压电路与外部电源连接，连接电缆可以经由外壳3的后端开口和悬臂4的中空通道40设置。

支撑件1与前述实施例的区别仅在于具有呈扇形布置的四个机位。四个IP摄像头2对应该四个机位安装于该支撑件1。

支撑件1和各IP摄像头2置于该容置空间中靠近前端开口的一侧，支撑件1通过一M型件连接于外壳3的内侧，各IP摄像头2的前端朝向外壳3的前端开口，该前端开口还可以设置透明罩。该种设置方式使得各IP摄像头2可以与迷你交换机5、稳压电路之间具有一定距离，并分别靠近前端开口和后端开口，使得两部分的散热效果均能达到最佳，并避免二者间的热量累加或交叉影响。

参见图10，本发明又一实施例中的图像采集装置，其可以包括支撑件1、四个IP摄像头2、外壳3(长球形)、悬臂4和迷你交换机5。

其中，外壳3呈长球形，整体分为两部分，本实施例中，第一部分占总体的三分之二，具有后端开口和前端开口，第二部分扣合于第一部分的前端开口，两部分共同构成一个长球形。

悬臂4呈中空状，其一端通过该后端开口伸入外壳3内一定距离，并与一个靠近后端开口设置的板件的上表面连接，迷你交换机5、稳压电路等设置于该板件的上表面，板件的下表面通过一个延伸至前端开口的M型件连接支撑件1，使得支撑件1整体置于前端开口外，而伸入壳体3的第二部分中，该第二部分为采用透明材质制成，支撑件1上的IP摄像头2前端朝向该透明的第二部分，并通过电缆连接迷你交换机5和稳压电路。

该种设置方式使得各IP摄像头2可以与迷你交换机5、稳压电路之间具有更大的距离，并分别靠近前端开口和后端开口，使得两部分的散热效果均能达到最佳，并避免二者间的热量累加或交叉影响。

参见图11，本发明又一实施例中，IP摄像头2可以为四个，并呈扇形布置。

参见图12，本发明又一实施例中，IP摄像头2可以为四个，可以选用镜头开角为53°的镜头以及500万像素摄像头模组，平均按4个摄像 头分布相邻摄像头之间的重叠部分为3°，相邻摄像头之间的则为50°，摄像头分布采用在圆形扇面上分布的方式，每一个摄像头所在位置是圆形扇面外边缘的某一点上保证每一个摄像头所照射的距离以及开角的准确度。

下面以一个基于多个IP摄像头的广角视频监控设备为例对其监控方法进行描述，该设备包括视频采集终端和视频处理后台，其中，视频采集终端设有视频采集模块、视频编码及压缩模块、视频输出模块，视频处理模块设有视频接收模块、源视频存储模块、视频图像实时拼接模块。其视频采集模块通过调用摄像头采集图像，并在完成图像采集的同时对视频进行压缩，使得其便于后续的数据传输处理。

该方法主要是通过集成设置的多个摄像头分别采集预定监控区域中各个子区域的监控图像，再将各摄像头采集的子区域(以相邻的a、b为例)的监控图像(以相应的A、B为例)进行拼接来作为该监控区域的监控图像。

其中，该方法中对图像进行拼接的主要步骤包括：S1、局部图像特征点比对，S2、图像融合以及S3、图像显示。

其中，步骤S1的局部图像特征点比对，可以采用SIFT算法来进行，即尺度不变特征转换，提取子区域a、b的监控图像A、B内的局部特征点，其作用是在空间尺度中寻找极值点，并提取出其位置、尺度、旋转不变量，将两张图片A、B分析出的特征点，进行图像的配准，过程分为以下三步：

S10、特征的检测，具体为：

首先人工判断两两相临近摄像头在图像上的重叠区域，例如一张1024*768比例的图像的重叠区域可以为20*768，那么在原始图像上对两个相邻摄像头所采集的图像A、B进行图像截取，其大小为20*768；

将截取的两张图像分别进行降采样处理，即得出多组多层的高斯金字塔；

通过高斯金字塔的相邻层差值得到图像的差分高斯金字塔；

通过差分金字塔提取候选极值点；

抑制低对比度点和去除边缘响应点进行极值点的筛选；

提取极值点的位置、尺度、旋转不变量得出截取的图像的特征点；

S11、特征描述，具体为：

采用梯度方向直方图表示以特征点为中心的邻域窗口内特征点邻域像素的梯度方向统计值来计算每个极值点的主方向；

确定梯度方向范围为0度-360度、每10度在直方图中表示一个柱，共36柱；

确定特征点的一个主方向和多个辅方向：以梯度方向直方图的峰值为特征点主方向，以梯度方向直方图中峰值为主峰值能量80％的峰值方向作为辅方向；

以特征点为中心取16*16的窗口(特征点行列不取)，采用高斯加权；

在4*4的图像小块上计算8个方向的梯度方向直方图，绘制每个梯度方向的累加值，形成一个种子点；

一个特征点由4*4共16个种子点组成、特征描述子由所有子块的梯度方向直方图构成，最终形成128维的特征描述符；

S12、特征匹配，具体为：

当两幅图像的Sift特征向量生成以后，下一步就可以采用关键点特征向量的欧式距离来作为两幅图像中关键点的相似性判定度量。取一幅图中的某个关键点，通过遍历找到另一幅图中的距离最近的两个关键点，在这两个关键点中，如果次近距离除以最近距离小于某个阙值，则判定 为一对匹配点。

降低这个比例阈值，SIFT匹配点数目会减少，但更加稳定。

因SIFT算法的时效性较差，所以采用SIFT算法对局部图像进行比对可控制时间在5ms内完成，完全满足视频的正常播放需求，提升了SIFT算法的应用效果。

其中，步骤S2为图像融合，当SIFT运算完成以后，得到准确的图像拼接位置，并且由于每个摄像头方向的不同会产生光源不同，传感器的差异也会造成画面颜色的不一致，所以为了解决这两个问题发明采用了小波变换图像融合的方式进行图像的融合处理，将图像两两融合最终形成完整的图像并进行输出。

优选为根据步骤S1得到的图像拼接位置，采用小波变换的方式对子区域的监控图像进行融合，形成融合图像，参见图13和图14，其具体步骤包括：

将SIFT算法所对比的特征点进行两张图像的稳合比较后再次截取40*768大小的图像作为小波变换融合的图像A及图像B；

进行小波变换，即对源图像进行小波多尺度分解，也就是进行一个高通和低通滤波的过程；

进行小波变换后分别提取图像A和图像B的低频子图像和高频子图像，其中低频子图像去二者的平均值作为融合后的值；高频子图像根据SIFT算法比较特征点兴趣值最大的一点作为融合后的值；

对图像进行融合，最终将融合的新图像与所截图源图像意外的图像进行拼接完成整幅图像的拼接。

根据SIFT算法所提供的准确特征值加快的小波变换中的图像配准，可直接进行小波变换进行图像融合，其整个过程可在10ms内完成。

其中，步骤S3的图像显示是将步骤S2形成的融合图像作为该监控 区域的监控图像，采用BITBLT方式实时显示，具体内容为：通过SIFT算法查找特征点与小波变换融合后的图像作为最后的输出图像，采用CS架构方式，直接绘制在系统内定义控件上进行显示。采用BITBLT方式可进行实时图像显示的效果。BITBLT为系统级应用函数绘制时采用双缓冲技术解决图像频闪的现象。整体图像获取时间为20MS左右基本达到了实时显示效果。

本发明的多个IP摄像头的广角视频监控设备，其既可以实现广角监控，又可以具有较大的监控距离，同时具有较低的成本，其采用焦距6mm以上的镜头，可以达到70m的监控距离，并且还可以有效减少鱼眼效果所导致的不适感；

本发明的广角视频监控设备，无需旋转摄像头既可以实现对监控场地的全方位监控，尤其是可以实现对监控场地的全方位实时监控，并且可以有效减少监控摄像头的安装数量，使得布线等较为便捷，便于安装；

本发明的广角视频监控设备，可以将监控视频于单一屏幕显示，使得监控人员无需监视多格监控画面即可完成监控工作，有效减小忽略细节的可能性，并能减小监控人员监视时的疲劳感和不适，尤其是其可以模拟人眼视野实现180°的平面监控，使得更接近人的自然视觉效果，使得监控人员具有身临其境的视觉感受，令监控更直观；

本发明的广角视频监控设备，其多个摄像头的特殊设置方式使得其各个摄像头所分别采集的图像便于进行图像拼接。

本发明的广角视频监控方法，可以将多个摄像头分别采集的图像实时融合，并于单一屏幕显示，便于监控，尤其是可以获得较佳的图像拼接效率，能够采用多个摄像头配合单一屏幕实现实时视频监控。

Claims (10)

1.一种多个IP摄像头的广角视频监控设备，其特征在于包括：

图像采集装置，集成有多个IP摄像头，各IP摄像头彼此配合形成一个广角监控摄像头；

数据传输装置，与各IP摄像头连接；

图像处理装置，通过数据传输装置与各IP摄像头连接并将相邻IP摄像头采集的图像拼接。

2.如权利要求1所述的多个IP摄像头的广角视频监控设备，其特征在于：

所述图像采集装置的相邻IP摄像头之间的监控范围具有预定角度的重合。

3.如权利要求1所述的多个IP摄像头的广角视频监控设备，其特征在于：

所述广角监控摄像头具有模拟人眼视野的180°平面视角。

4.如权利要求1、2或3所述的多个IP摄像头的广角视频监控设备，其特征在于：

构成该广角监控摄像头的各IP摄像头设于同一平面。

5.如权利要求4所述的多个IP摄像头的广角视频监控设备，其特征在于：

所述图像采集装置具有一个平板状的支撑件，所述多个IP摄像头设于该支撑件的第一表面。

6.如权利要求5所述的多个IP摄像头的广角视频监控设备，其特征在于：所述IP摄像头的数量为3个或4个，呈扇形分布。

7.一种基于多个IP摄像头的广角视频监控方法，其特征在于：通过集成设置的多个摄像头分别采集预定监控区域中各个子区域的监控图像，再将各摄像头采集的子区域的监控图像进行拼接来作为该监控区域的监控图像。

8.如权利要求7所述的基于多个IP摄像头的广角视频监控方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、采用SIFT算法对子区域的监控图像进行局部图像特征点比对，并根据分析得出的特征点进行图像的配准；

S2、根据步骤S1得到的图像拼接位置，采用小波变换的方式对子区域的监控图像进行融合，形成融合图像；

S3、将步骤S2形成的融合图像作为该监控区域的监控图像，采用BITBLT方式实时显示。

9.如权利要求8所述的基于多个IP摄像头的广角视频监控方法，其特征在于，所述步骤S1中包括：

S100、判断邻近摄像头所采集的监控图像上的重叠区域，并在监控图像上依据该重叠区域进行图像截取；

S101、将截取的图像进行降采样处理，得出多组多层的高斯金字塔；

S102、通过高斯金字塔的相邻层差值得到截取的图像的差分高斯金字塔；

S103、通过差分金字塔提取候选极值点；

S104、抑制低对比度点和去除边缘响应点筛选得出极值点；

S105、提取极值点的位置、尺度、旋转不变量得出截取的图像的特征点；

S110、采用梯度方向直方图表示以特征点为中心的邻域窗口内的特征点邻域像素，并以梯度方向统计值来计算每个特征点的主方向；

S113、以特征点为中心选取不包括特征点行列的(m×n)*(m×n)的窗口，进行高斯加权；

S114、在m*n的图像小块上计算8个方向的梯度方向直方图，绘制每个梯度方向的累加值，形成一个种子点；

S115、一个特征点由n*m个种子点组成、特征描述子由所有子块的梯度方向直方图构成，最终形成m×n×8维的特征描述符；

S120、当截取的两幅图像的SIFT特征向量生成以后，采用关键点特征向量的欧式距离作为两幅图像中关键点的相似性判定度量，即取一幅图中的一个关键点，通过遍历找到另一幅图中的距离最近的两个关键点，基于这两个关键点，判断次近距离除以最近距离是否小于预定阙值，若小于则判定为一对匹配点。

10.如权利要求9所述的基于多个IP摄像头的广角视频监控方法，其特征在于，所述步骤S2中包括：

S21、将步骤S1中采用SIFT算法所对比的特征点进行两张图像的稳合比较后，再次截取同样大小的图像作为用于小波变换的基础图像A及基础图像B；

S22、进行小波变换，之后分别提取基础图像A和基础图像B的低频子图像和高频子图像，其中低频子图像去二者的平均值作为融合后的值，高频子图像根据SIFT算法比较的特征点中兴趣值最大的一点作为融合后的值；

S23、基于在每个点上选择绝对值较大的小波系数的原则对图像进行融合，并对融合的小波系数进行小波逆变换，获得融合图像；

S24、将步骤S23融合的新图像与步骤S21的基础图像A及基础图像B以外的图像进行拼接完成整幅监控图像的拼接。