CN105072393A - 一种多镜头全景网络摄像机及拼接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于监控领域，提供了一种多镜头全景网络摄像机及拼接方法，方法包括：N个SENSOR板模块，用于成像，每个SENSOR板模块包括无畸变高清镜头和高清感光成像芯片，控制无畸变高清镜头的视角和相互间的夹角相加形成180°视角，N为大于等于2的整数；连接N个SENSOR板模块的图像预处理及拼接模块，用于拼接相邻SENSOR板成像的图像，生成一个180°全景整体图像，向编码模块发送180°全景整体图像；连接图像预处理及拼接模块的编码模块，用于接收180°全景整体图像，并对180°全景整体图像进行编码。本发明的有益效果在于两方面，一方面，实现了水平或垂直方向180°无死角监控，另一方面，集成度高、安装维护便捷且成本低，有利于推广使用。
Description
技术领域
本发明属于监控领域，尤其涉及一种多镜头全景网络摄像机及拼接方法。
背景技术
随着监控设施的逐步完善，相关部门建立了监控系统，监控系统采用全景摄像机监控各个区域。目前，在市面上，全景摄像机主要有鱼眼全景摄像机和多镜头拼接全景摄像机，两者各有特点各有适用的场合。鱼眼全景摄像机：桶形畸变，画面周边的直线会被弯曲，需要算法校正，校正后图像边缘模糊。多镜头拼接全景摄像机则不存在此问题。
然而，现有的全景摄像机方案，拼接画面接缝明显，清晰度不高，不利于有效地监控大面积区域中的目标，且不能大规模应用。其原因在于，主流的多镜头拼接全景摄像机仅仅是多个摄像头物理拼接，因此存在拼接画面接缝明显，图像感观效果不佳的情况。此外，当采用后端拼接的方案，生成全景拼接画面时，由于后端拼接的方案是通过电脑实现拼接算法的，需要多台网络摄像机连接电脑，因此后端拼接的方案存在现场施工困难、造价高、调试复杂、软件不通用、各通道难以同步、图像难以保持一致性、电脑性能要求极高、存储及回放困难和占用IP资源多的问题，因此，拼接方案的特点注定了不能大规模应用。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种多镜头全景网络摄像机，旨在解决现有的全景摄像机方案，拼接画面接缝明显，清晰度不高，不利于有效地监控大面积区域中的目标，且不能大规模应用的问题。
本发明实施例是这样实现的，一种多镜头全景网络摄像机，包括：
N个SENSOR板模块，用于成像，每个所述SENSOR板模块包括无畸变高清镜头和高清感光成像芯片，控制所述无畸变高清镜头的视角和相互间的夹角相加形成180°视角，N为大于等于2的整数；
连接N个SENSOR板模块的图像预处理及拼接模块，用于拼接相邻SENSOR板成像的图像，生成一个180°全景整体图像，向编码模块发送所述180°全景整体图像；
连接图像预处理及拼接模块的编码模块，用于接收所述180°全景整体图像，并对所述180°全景整体图像进行编码。
本发明实施例的另一目的在于提供基于上述的多镜头全景网络摄像机的拼接方法，包括：
N个SENSOR板模块成像，向图像预处理及拼接模块发送成像的图像；
连接N个SENSOR板模块的图像预处理及拼接模块，接收图像，并拼接相邻SENSOR板成像的图像，生成一个180°全景整体图像，向编码模块发送所述180°全景整体图像；
连接图像预处理及拼接模块的编码模块，接收所述180°全景整体图像，并对所述180°全景整体图像进行编码。
在本发明中，图像预处理及拼接模块的编码模块，接收所述180°全景整体图像，并对所述180°全景整体图像进行编码，解决了现有的全景摄像机方案，拼接画面接缝明显，清晰度不高，不利于有效地监控大面积区域中的目标，且不能大规模应用的问题。本发明提供了大面积区域的监控方案，大面积区域包括平安城市、交通运输、监狱、港口、大型会场、机场、博物馆和轨道交通中的至少一个区域。本发明的有益效果在于两方面，一方面，监控视角大，实现了水平或垂直方向180°无死角监控，监控的画面连贯且边缘和中心的清晰度一致，另一方面，多镜头全景网络摄像机的集成度高、安装维护便捷且成本低，有利于推广使用。
附图说明
图1是本发明实施例提供的多镜头全景网络摄像机的结构框图；
图2是本发明实施例提供的基于上述的多镜头全景网络摄像机的拼接方法的实现流程图；
图3为本发明实施例提供的4个镜头水平布置时的多镜头全景网络摄像机示意图；
图4为本发明实施例提供的4个镜头水平同一直线布置时的示意图；
图5为本发明实施例提供的3个镜头垂直非同一直线布置时的示意图；
图6为本发明实施例提供的多镜头全景网络摄像机硬件电路设计示意图；
图7为本发明实施例提供的4幅图像拼接前的样例图；
图8为本发明实施例提供的4幅图像拼接后的样例图；
图9为本发明实施例提供的全景整体图像编码输出的样例图；
图10为本发明实施例提供的多个子场景图像编码输出的样例图；
图11为本发明实施例提供的180°全景整体图像缩小分辨率后编码输出的样例图；
图12为本发明实施例提供的局部图像放大后编码输出的样例图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一
图1是本发明实施例提供的多镜头全景网络摄像机的结构框图，详述如下：
N个SENSOR板模块1，用于成像，每个所述SENSOR板模块包括无畸变高清镜头和高清感光成像芯片，控制所述无畸变高清镜头的视角和相互间的夹角相加形成180°视角，N为大于等于2的整数；
连接N个SENSOR板模块1的图像预处理及拼接模块2，用于拼接相SENSOR板成像的图像，生成一个180°全景整体图像，向编码模块3发送所述180°全景整体图像；
连接图像预处理及拼接模块2的编码模块3，用于接收所述180°全景整体图像，并对所述180°全景整体图像进行编码。
其中，180°全景整体图像为180°视角的全景整体图像。
其中，SENSOR板为包括无畸变高清镜头和高清感光成像芯片的板块。
N个镜头中的每个镜头分别置于每块SENSOR板中。
其中，连接图像预处理及拼接模块2的编码模块3，还用于采用设定的编码协议以对所述180°全景整体图像进行编码。
其中，采用设定的编码协议，对所述180°全景整体图像进行编码，具体为：
采用设定的编码协议，对整个所述180°全景整体图像进行编码；或，
采用设定的编码协议，对所述180°全景整体图像中的子图像进行编码；或，
采用设定的编码协议，对缩小分辨率的所述180°全景整体图像进行编码；或，
采用设定的编码协议，对所述180°全景整体图像中局部放大的图像进行编码。
其中，所述图像预处理及拼接模块2还用于根据无缝融合算法，拼接N个所述相邻SENSOR板成像的图像，形成一个180°全景整体图像。
其中，所述相邻SENSOR板成像的图像之间存在重叠区域。
其中，所述图像预处理及拼接模块2为FPGA芯片。
其中，所述图像预处理及拼接模块2还用于接收N个通道的感光芯片图像数据，并进行预处理。
其中，N个通道的感光芯片图像数据指的是：N个所述高清感光成像芯片生成的感光芯片图像数据。
其中，所述图像预处理及拼接模块2还用于根据编码芯片的协议，将180°全景整体图像的数据传输至给编码模块3。
其中，所述编码模块3还用于采用设定的编码协议，对接收到180°全景整体图像的数据进行编码，所述编码协议包括H.264协议、H.265协议以及MJPEG协议中的至少一种。
其中，所述180°全景整体图像的数据包括主码流、N个子场景码流、副码流和DPTZ码流中的至少一种，所述主码流为整个180°全景整体图像的码流，所述N个子场景码流为180°全景整体图像中的子图像的码流，所述副码流为缩小分辨率的180°全景整体图像的码流，DPTZ码流为180°全景整体图像中局部放大的图像的码流，所述局部窗口包括手动框选指定的窗口、移动侦测时自动选取的窗口、入侵侦测时自动选取的窗口中的至少一种。
其中，DPTZ为DigitalPan/Tilt/Zoom的简写，代表数字虚拟的云台全方位(左右/上下)移动和数字变倍控制。
其中，所述编码模块3具体用于采用设定的编码协议，对主码流、N个子场景码流、副码流和DPTZ码流中的至少一种码流进行编码，生成编码数据，上传编码数据至设定的服务器。
其中，所述编码模块3还包括：
输出音频信号的音频单元；
输出报警信号的报警单元；
对码流进行编码，生成编码数据的编码单元；
上传编码数据至设定的服务器的网络单元。
在本发明中，多镜头全景网络摄像机，由N个无畸变高清镜头、N个高清感光芯片、FPGA拼接算法和编码模块3组成，可对N个高清图像(相邻图像之间有重叠)进行硬件拼接计算及进行编码，并通过以太网端口输出编码数据。本发明的有益效果在于两方面，一方面，监控视角大，实现了水平或垂直方向180°无死角监控，监控的画面连贯且边缘和中心的清晰度一致，另一方面，多镜头全景网络摄像机的集成度高、安装维护便捷且成本低，有利于推广使用。
实施例二
图2是本发明实施例提供的基于上述的多镜头全景网络摄像机的拼接方法的实现流程图，详述如下：
在步骤S201中，N个SENSOR板模块1成像，向图像预处理及拼接模块2发送成像的图像；
在步骤S202中，连接N个SENSOR板模块1的图像预处理及拼接模块2，接收图像，并拼接相邻SENSOR板成像的图像，生成一个180°全景整体图像，向编码模块3发送所述180°全景整体图像；
在步骤S203中，连接图像预处理及拼接模块2的编码模块3，接收所述180°全景整体图像，并对所述180°全景整体图像进行编码。
在本发明中，有益效果在于两方面，一方面，监控视角大，实现了水平或垂直方向180°无死角监控，监控的画面连贯且边缘和中心的清晰度一致，另一方面，多镜头全景网络摄像机的集成度高、安装维护便捷且成本低，有利于推广使用。
实施例三
本发明实施例主要描述了多镜头全景网络摄像机，在实际中的较佳的应用流程，详述如下：
多镜头全景网络摄像机由3大模块组成，详述如下：
1、N个SENSOR板模块1，用于通过镜头摄取景物光线，然后感光芯片进行光电转化，并把数据传输到图像预处理及拼接模块2；
2、图像预处理及拼接模块2，先接收多块SENSOR板模块数据，并进行预处理，然后进行拼接算法运算，把多幅图像拼接成一幅连接无接缝的图像，再输出给后续模块；
3、编码模块3，接收到拼接图像后，对图像数据进行编码，并从以太网输出网络数据。
其中，镜头的视角和相互间有重叠的夹角，使得相邻图像之间有重叠区域，如图5所示，并且总共可视角度在拼接后是180°，从而就可以形成水平无盲区监控。
图3为本发明实施例提供的4个镜头水平布置时的多镜头全景网络摄像机示意图；
图4为本发明实施例提供的4个镜头水平同一直线布置时的示意图；
图5为本发明实施例提供的3个镜头垂直非同一直线布置时的示意图；
图6为本发明实施例提供的多镜头全景网络摄像机硬件电路设计示意图；
Snr1、Snr2、Snr3、Snr4分别为SENSOR板模块的第一个SENSOR板、第二个SENSOR板、第三个SENSOR板、第四个SENSOR板。
Encoder为编码器，NandFLASH为固存单元，Alarm为报警单元，Audio为音频单元，DDR3为存储单元，PHY为以太网接口。
图7为本发明实施例提供的4幅图像拼接前的样例图；
图8为本发明实施例提供的4幅图像拼接后的样例图；
其中，拼接模块里FPGA对各相邻图像无缝融合算法运算，得出不会出现上下错位的，并且N个图像是水平或垂直连续的一个图片，形成一个180°全景整体图像。
图9为本发明实施例提供的全景整体图像编码输出的样例图；
其中，编码模块3对融合后的180°全景整体图像进行编码。
图10为本发明实施例提供的多个子场景图像编码输出的样例图；
其中，编码模块3将180°全景整体图像分割成N个子图像后，再分别对N个子图像进行编码
图11为本发明实施例提供的180°全景整体图像缩小分辨率后编码输出的样例图；
其中，编码模块3将180°全景整体图像缩小为一个小分辨率的180°全景整体图像后，再分别对缩小分辨率的180°全景整体图像进行编码。
图12为本发明实施例提供的局部图像放大后编码输出的样例图。
其中，编码模块3对180°全景整体图像中的局部图像进行放大后，再进行编码。
其中，拼接模块里FPGA拼接计算完后，把数据根据编码芯片的协议传给编码模块3；
其中，编码模块3接收FPGA传输的180°全景整体图像，并进行H.264或H.265或MJPEG编码；
编码时，同时把音频一起包括在内，并把报警信号一起打包在网络数据里进行传输。
本发明实施例提供的装置可以应用在对应的方法实施例中，详情参见上述实施例的描述，在此不再赘述。
通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件的方式来实现。所述的程序可以存储于可读取存储介质中，所述的存储介质，如随机存储器、闪存、只读存储器、可编程只读存储器、电可擦写可编程存储器、寄存器等。该存储介质位于存储器，处理器读取存储器中的信息，结合其硬件执行本发明各个实施例所述的方法。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种多镜头全景网络摄像机，其特征在于，包括：
N个SENSOR板模块，用于成像，每个所述SENSOR板模块包括无畸变高清镜头和高清感光成像芯片，控制所述无畸变高清镜头的视角和相互间的夹角相加形成180°视角，N为大于等于2的整数；
连接N个SENSOR板模块的图像预处理及拼接模块，用于拼接相邻SENSOR板成像的图像，生成一个180°全景整体图像，向编码模块发送所述180°全景整体图像；
连接图像预处理及拼接模块的编码模块，用于接收所述180°全景整体图像，并对所述180°全景整体图像进行编码。
2.根据权利要求1所述的多镜头全景网络摄像机，其特征在于，所述相邻SENSOR板成像的图像之间存在重叠区域。
3.根据权利要求1所述的多镜头全景网络摄像机，其特征在于，所述图像预处理及拼接模块为FPGA芯片。
4.根据权利要求1所述的多镜头全景网络摄像机，其特征在于，所述图像预处理及拼接模块还用于接收N个通道的感光芯片图像数据，并进行预处理。
5.根据权利要求1所述的多镜头全景网络摄像机，其特征在于，所述图像预处理及拼接模块还用于根据编码芯片的协议，将180°全景整体图像的数据传输至给编码模块。
6.根据权利要求5所述的多镜头全景网络摄像机，其特征在于，所述编码模块还用于采用设定的编码协议，对接收到180°全景整体图像的数据进行编码，所述编码协议包括H.264协议、H.265协议以及MJPEG协议中的至少一种。
7.根据权利要求6所述的多镜头全景网络摄像机，其特征在于，所述180°全景整体图像的数据包括主码流、N个子场景码流、副码流和DPTZ码流中的至少一种，所述主码流为整个180°全景整体图像的码流，所述N个子场景码流为180°全景整体图像中的子图像的码流，所述副码流为缩小分辨率的180°全景整体图像的码流，DPTZ码流为180°全景整体图像中局部放大的图像的码流，所述局部窗口包括手动框选指定的窗口、移动侦测时自动选取的窗口、入侵侦测时自动选取的窗口中的至少一种。
8.根据权利要求7所述的多镜头全景网络摄像机，其特征在于，所述编码模块具体用于采用设定的编码协议，对主码流、N个子场景码流、副码流和DPTZ码流中的至少一种码流进行编码，生成编码数据，上传编码数据至设定的服务器。
9.根据权利要求8所述的多镜头全景网络摄像机，其特征在于，所述编码模块还包括：
输出音频信号的音频单元；
输出报警信号的报警单元；
对码流进行编码，生成编码数据的编码单元；
上传编码数据至设定的服务器的网络单元。
10.一种基于权利要求1所述的多镜头全景网络摄像机的拼接方法，其特征在于，所述拼接方法包括：
N个SENSOR板模块成像，向图像预处理及拼接模块发送成像的图像；
连接N个SENSOR板模块的图像预处理及拼接模块，接收图像，并拼接相邻SENSOR板成像的图像，生成一个180°全景整体图像，向编码模块发送所述180°全景整体图像；
连接图像预处理及拼接模块的编码模块，接收所述180°全景整体图像，并对所述180°全景整体图像进行编码。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |