CN105681757A - 一种基于云计算环境的弹跳成像仪及其成像方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的一种基于云计算环境的弹跳成像仪，包括成像仪本体、摄像头、惯性导航模块、图像处理模块、无线通讯模块和电源，所述成像仪本体呈球形，所述摄像头至少两个，所述摄像头均匀设置于成像仪本体上，所述惯性导航模块、图像处理模块、无线通讯模块和电源均设置于成像仪本体内，且所述摄像头、惯性导航模块、无线通讯模块均与图像处理模块相连接。通过本发明提供的成像仪能够实时观察到建筑物、地下室、山洞、隧道和街巷等狭小复杂空间内的情况，便于警务人员行动。

Description

一种基于云计算环境的弹跳成像仪及其成像方法
技术领域
本发明涉及成像设备，尤其涉及一种基于云计算环境的弹跳成像仪及其成像方法。
背景技术
目前，公安在建筑物、地下室、山洞、隧道和街巷等狭小复杂空间抓捕罪犯时，一般是警察凭借自己的经验，判断犯罪嫌疑人的具体位置和方位，然后在护盾的保护下进入罪犯所在场所进行抓捕犯人，或者一直等待机会。对现场环境的其他方面暂无可知，这种凭感觉抓捕的方式，会给警员的人身财产安全带来极大的威胁。
发明内容
针对上述现有技术的缺陷及存在的技术问题，本发明解决的首要技术问题是提供一种基于云计算环境的弹跳成像仪及其成像方法，当警察需要抓捕犯人时，只需将成像仪抛掷到罪犯所在场所，即可实时获取到该场所内的环境信息，以便于警察对罪犯进行有效抓捕，从而减少人身伤害。
实现上述目的的技术方案是：
本发明一方面提供了一种基于云计算环境的弹跳成像仪，包括成像仪本体、摄像头、惯性导航模块、图像处理模块、无线通讯模块和电源，所述成像仪本体呈球形或椭球形，所述摄像头至少为两个，所述摄像头均匀设置于成像仪本体上，所述惯性导航模块、图像处理模块、无线通讯模块和电源均设置于成像仪本体内，且所述摄像头、惯性导航模块、无线通讯模块均与图像处理模块相连接；
所述摄像头，用于拍摄所述成像仪本体周围的环境图像；
所述惯性导航模块，用于采集成像仪本体的姿态信息及位置信息；
所述图像处理模块，基于惯性导航模块采集的成像仪本体姿态信息及位置信息，将所有所述摄像头拍摄的图像合成基于成像仪本体的三维全景图像；
所述无线通讯模块，用于将所述三维全景图像发送给使用终端；
所述电源，用于为摄像头、惯性导航模块、图像处理模块、无线通讯模块供电。
进一步改进为，所述惯性导航模块包括：三轴加速度计、三轴陀螺仪和三轴磁力计。
进一步改进为，无线通讯模块包括：无线热点单元和无线通讯网络单元。
进一步改进为，所述成像仪本体外包裹有弹性材料层，且所述弹性材料层上设有与摄像头相对应的容置孔，所述弹性材料层为弹性橡胶。
进一步改进为，还包括环境信息采集设备，所述环境信息采集设备设置于成像仪本体内。
进一步改进为，所述环境信息采集设备包括：麦克风、气压计、光照传感器、温湿度传感器和气体成分传感器。
进一步改进为，还包括多个红外LED灯，所述红外LED灯设置于成像仪本体上且分布在每个摄像头周围。
另一方面提供了一种基于云计算环境的弹跳成像仪成像方法，包括：
成像仪上的摄像头拍摄周围环境图像；
惯性导航模块获取所述成像仪当前姿态及位置；
图像处理模块根据所述成像仪当前姿态及位置将所述周围环境图像合称为基于成像仪所述位置的三维全景图像；
所述图像处理模块将所述三维全景图像发送给终端设备。
进一步改进为，所述惯性导航模块包括三轴加速度计、三轴陀螺仪和三轴磁力计，所述惯性导航模块通过三轴加速度计、三轴陀螺仪和三轴磁力计计算出成像仪的姿态角度及三轴加速度信息，并将所述姿态角度及三轴加速度信息发送给图像处理模块。
进一步改进为，还包括：所述成像仪上设置有环境信息采集设备，所述环境信息采集设备采集成像仪所在空间的包括声音、气压、温湿度、光照强度和气体成分在内的环境信息，并将所述环境信息发送给终端设备。
本发明由于采用了以上技术方案，使其具有以下有益效果是：
本发明提供的成像仪具有多个摄像头及环境信息采集设备，成像仪本体呈球形外部包裹有弹性材料，耐磕碰，利于徒手抛掷到远距离有潜在危险的区域，并实时无线传输现场视频和音频到后端终端设备上，操作者可隐蔽观察控制，不必亲临危险，降低了在建筑物、地下室、山洞、隧道和街巷等狭小复杂空间行动的危险性。
附图说明
图1为本发明一种基于云计算环境的弹跳成像仪的结构示意图；
图2为本发明一种基于云计算环境的弹跳成像仪的结构框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1和图2所示，本发明一方面提供了一种基于云计算环境的弹跳成像仪，包括成像仪本体1、摄像头2、惯性导航模块3、图像处理模块4、无线通讯模块5和电源6，所述成像仪本体1呈球形或椭球形，以便成像仪在使用被抛出后能够自由滚动，所述摄像头2至少两个，在本实施例中为六个，这六个所述摄像头2均匀设置于成像仪本体1上，所述惯性导航模块3、图像处理模块4、无线通讯模块5和电源6均设置于成像仪本体1内，且所述摄像头2、惯性导航模块3、无线通讯模块5均与图像处理模块4相连接。
所述摄像头2，用于拍摄所述成像仪本体1周围的环境图像，同时将所拍摄的信息发送给图像处理模块4。
所述惯性导航模块3，用于采集成像仪本体1的姿态信息及位置信息，并将这些信息发送给图像处理模块4。惯性导航模块3可以得出成像仪从抛出到落地的运行轨迹，该运行轨迹和成像仪的最终位置可以为警员提供位置参考信息。同时，也得出了成像仪当前的姿态位置，通过与抛出时候的姿态对比，可以建立三维图像对地面和警员的坐标系，从而警员看图片时候不需要去选择视角，自动旋转图片，从而节省了大量的时间。
所述图像处理模块4为CPU，所述图像处理模块4基于惯性导航模块3采集的成像仪本体1姿态信息及位置信息，将所有所述摄像头2拍摄的图片合成基于成像仪本体1所在位置的三维全景图像。
所述无线通讯模块5，用于将所述三维全景图像发送给终端设备，终端设备可以为手机、平板电脑等移动终端设备，也可以为pc或服务器等固定终端设备。
所述电源6，用于为摄像头2、惯性导航模块3、图像处理模块4、无线通讯模块5供电。
进一步改进为，所述惯性导航模块3包括：三轴加速度计、三轴陀螺仪和三轴磁力计。惯性导航模块3采集三轴陀螺信号，采用四元数姿态表达式，积分求得陀螺仪的姿态角，然后采用三轴磁力计和三轴加速度计，利用大地磁场和重力磁场在地理坐标和运动坐标系之间的方向余弦进行绝对角度的结算，最后用卡尔曼滤波对得到的姿态信息进行融合。最终惯性导航模块3可以稳定的数传融合后的姿态角度及三轴加速度信息。采用这种方法，可以利用加速度计与磁力计克服单独采用陀螺仪引起的姿态角度的发散，利用陀螺仪可以克服由于震动对加速度计的影响以及由于环境中的磁性材料对于磁力计的影响。
进一步改进为，无线通讯模块5包括：无线热点单元、无线通讯网络单元，无线热点单元为WiFi无线热点，无线通讯网络单元包括3G/4G和无线局域网络。
进一步改进为，所述成像仪本体1外包裹有弹性材料层，使得成像仪耐摔、耐腐蚀，且所述弹性材料层上设有与摄像头相对应的容置孔，所述弹性材料层为弹性橡胶。
进一步改进为，还包括环境信息采集设备7，所述环境信息采集设备7设置于成像仪本体1内。
进一步改进为，所述环境信息采集设备7包括：麦克风、气压计、光照传感器、温湿度传感器和气体成分传感器，环境信息采集设备7将采集到的声音、气压、光强、温湿度和气体成分信息通过无线通讯模块5发送给终端设备。
进一步改进为，还包括多个红外LED灯8，所述红外LED8灯设置于成像仪本体1上且分布在每个摄像头2周围，当成像仪周围光照不足时，红外LED灯8自动打开进行辅助照明，以便摄像头2进行拍摄。
本成像仪在使用时，使用者将其抛掷到预观察位置后，成像仪将采集到图像、声音等其他环境信息通过无线通讯模块发送给终端设备，以便使用者实时查看预观察位置的环境信息和人员情况。在另一实施例中，成像仪与云端数据库或警方的数据库，从而成像仪将采集的图像信息中的人物与数据库信息进行匹配，若有与该人物相匹配的信息，则将该信息发送至终端设备，使得使用者能够直接了解到人物的相关信息。
另一方面提供了一种基于云计算环境的弹跳成像仪成像方法，包括：
成像仪上的摄像头拍摄周围环境图像；
惯性导航模块获取所述成像仪当前姿态及位置；
图像处理模块根据所述成像仪当前姿态及位置将所述周围环境图像合称为基于成像仪所述位置的三维全景图像；
所述图像处理模块将所述三维全景图像发送给终端设备。
进一步改进为，所述惯性导航模块包括三轴加速度计、三轴陀螺仪和三轴磁力计，所述惯性导航模块通过三轴加速度计、三轴陀螺仪和三轴磁力计计算出成像仪的姿态角度及三轴加速度信息，并将所述姿态角度及三轴加速度信息发送给图像处理模块。
进一步改进为，还包括：所述成像仪上设置有环境信息采集设备，所述环境信息采集设备采集成像仪所在空间的包括声音、气压、温湿度、光照强度和气体成分在内的环境信息，并将所述环境信息发送给终端设备。
本发明提供的成像仪具有多个摄像头及环境信息采集设备，成像仪本体呈球形外部包裹有弹性材料，耐磕碰，利于徒手抛掷到远距离有潜在危险的区域，在成像仪上均匀分布多个摄像头，多个摄像单元彼此关系均匀的固定在所述的成像仪本体上，使得空间相邻的摄像头拍摄的图像可以彼此重叠。通过对照前面惯性导航模块获取的坐标系，将各个摄像头获得图像填充到三维坐标系中，从而实现了图像的拼接，对于两个摄像头重叠的边缘部分，通过消除边缘重叠等步骤后，生成了基于成像仪所在位置的三维全景图像。成像仪实时无线传输现场视频和音频到后端终端设备上，操作者可隐蔽观察控制，不必亲临危险，降低了在建筑物、地下室、山洞、隧道和街巷等狭小复杂空间行动的危险性。
应当理解，方位词均是结合操作者和使用者的日常操作习惯以及说明书附图而设立的，它们的出现不应当影响本发明的保护范围。
以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于云计算环境的弹跳成像仪，其特征在于，包括成像仪本体、摄像头、惯性导航模块、图像处理模块、无线通讯模块和电源，所述成像仪本体呈球形或椭球形，所述摄像头至少两个，所述摄像头均匀设置于成像仪本体上，所述惯性导航模块、图像处理模块、无线通讯模块和电源均设置于成像仪本体内，且所述摄像头、惯性导航模块、无线通讯模块均与图像处理模块相连接；
所述摄像头，用于拍摄所述成像仪本体周围的环境图像；
所述惯性导航模块，用于采集成像仪本体的姿态信息及位置信息；
所述图像处理模块，基于惯性导航模块采集的成像仪本体姿态信息及位置信息，将所有所述摄像头拍摄的图像合成基于成像仪本体的三维全景图像；
所述无线通讯模块，用于将所述三维全景图像发送给终端设备；
所述电源，用于为摄像头、惯性导航模块、图像处理模块、无线通讯模块供电。
2.根据权利要求1所述的一种基于云计算环境的弹跳成像仪，其特征在于，所述惯性导航模块包括：三轴加速度计、三轴陀螺仪和三轴磁力计。
3.根据权利要求1所述的一种基于云计算环境的弹跳成像仪，其特征在于，无线通讯模块包括：无线热点单元和无线通讯网络单元。
4.根据权利要求1所述的一种基于云计算环境的弹跳成像仪，其特征在于，所述成像仪本体外包裹有弹性材料层，且所述弹性材料层上设有与摄像头相对应的容置孔，所述弹性材料层为弹性橡胶。
5.根据权利要求1所述的一种基于云计算环境的弹跳成像仪，其特征在于，还包括环境信息采集设备，所述环境信息采集设备设置于成像仪本体内。
6.根据权利要求5所述的一种基于云计算环境的弹跳成像仪，其特征在于，所述环境信息采集设备包括：麦克风、气压计、光照传感器、温湿度传感器和气体成分传感器。
7.根据权利要求1所述的一种基于云计算环境的弹跳成像仪，其特征在于，还包括多个红外LED灯，所述红外LED灯设置于成像仪本体上且分布在每个摄像头周围。
8.一种基于云计算环境的弹跳成像仪成像方法，其特征在于，包括：
成像仪上的摄像头拍摄周围环境图像；
惯性导航模块获取所述成像仪当前姿态及位置；
图像处理模块根据所述成像仪当前姿态及位置将所述周围环境图像合称为基于成像仪所述位置的三维全景图像；
所述图像处理模块将所述三维全景图像发送给终端设备。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述惯性导航模块包括三轴加速度计、三轴陀螺仪和三轴磁力计，所述惯性导航模块通过三轴加速度计、三轴陀螺仪和三轴磁力计计算出成像仪的姿态角度及三轴加速度信息，并将所述姿态角度及三轴加速度信息发送给图像处理模块。
10.根据权利要求8所述的方法，还包括：所述成像仪上设置有环境信息采集设备，所述环境信息采集设备采集成像仪所在空间的包括声音、气压、温湿度、光照强度和气体成分在内的环境信息，并将所述环境信息发送给终端设备。
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