CN111355904A - 一种矿井内部全景信息采集系统与展示方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种矿井内部全景信息采集系统与展示方法，所述系统包括：图像采集模块、图像处理模块、图像展示模块和图像调节模块，图像采集模块包括多个摄像装置，每个摄像装置的图像采集范围相互衔接，通过摄像装置上的摄像头采集环绕全景画面，图像处理模块包括图像处理服务器，摄像装置采集的画面传送至图像处理服务器进行处理，图像展示模块包括多种显示设备，图像处理服务器连接显示设备，通过显示设备显示采集的画面，利用图像调节模块调整显示的画面区域。本发明解决现有矿用云台摄像仪存在视线死角，旋转单元难以通过矿用本安标准的弊端，解决现有矿用摄像仪存在的采集画面视角单一、视野范围小、图像割裂、画面拼接成本高的问题。

Description

一种矿井内部全景信息采集系统与展示方法

技术领域

本发明实施例涉及图像采集技术领域，具体涉及一种矿井内部全景信息采集系统与展示方法。

背景技术

在矿井工作面现场内需要采集图像和视频信息，实现设备的远程操作，保证工人安全的进行开采工作，传统的视频及图像采集设备固定安装在工作面支架上，设备通常只有一个摄像头，部分设备配备有云台。通常固定位置及角度的摄像仪只能看到部分区域，如果希望实现全区域的视角覆盖，只有通过在采煤工作面现场多布置摄像头的方式实现，一方面导致系统成本增加另一方面对于主干网的传输压力增大，运行及维护成本同样增加。并且摄像头采集到的数据是分散、割裂的，不符合人自身的观察习惯，通过这些分散的局部图像进行远程操作容易发生危险，对工人要求较高，通常需要长时间的熟悉与培训。

另一方面相对位置变化的不同摄像头之间的图像拼接技术运算量大，并且不成熟，通常需要大运算能力的硬件支持，增加系统的实施成本。

传统的矿用云台摄像仪借助步进电机旋转摄像头，但存在的缺点主要包括以下几个方面，首先因为电机存储的能量较大，设备通常使用隔爆腔隔离的方式解决防爆问题，但隔爆设备通常较大、较重，限制设备的使用场景；其次由于云台的结构限制，目前的云台摄像仪无法实现360°连续监测，有监控死角；第三，旋转机构的使用在高尘、高湿环境下长时间工作后故障率较高，导致设备可靠性下降；第四，原采用步进电机驱动旋转机构的云台摄像仪无法协调清晰度与旋转速度的矛盾，旋转速度过快则过程中图像模糊、失真，旋转速度慢，则成为工作面现场远程操作的瓶颈，降低工作面现场的工作效率，无法满足工业现场高效的使用需求。

发明内容

为此，本发明实施例提供一种矿井内部全景信息采集系统与展示方法，以解决现有矿用云台摄像仪存在视线死角，旋转单元难以通过矿用本安标准的弊端，解决现有矿用摄像仪存在的采集画面视角单一、视野范围小、图像割裂、画面拼接成本高的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

根据本发明实施例的第一方面，公开了一种矿井内部全景信息采集系统，所述系统包括：图像采集模块、图像处理模块、图像展示模块和图像调节模块，所述图像采集模块包括多个摄像装置，每个摄像装置的图像采集范围相互衔接，相邻两个摄像装置采集的画面在边界处重叠覆盖，通过摄像装置上的摄像头采集覆盖范围内环绕全景画面，所述图像处理模块包括图像处理服务器，摄像装置采集的画面传送至图像处理服务器进行处理，所述图像展示模块包括多种显示设备，图像处理服务器连接显示设备，通过显示设备显示采集的画面，利用图像调节模块调整显示的画面区域。

进一步地，所述摄像装置上设置有多个摄像头，多个摄像头环绕设置采集装置周围图像，相邻摄像头之间拍摄画面范围的边缘有部分重叠。

进一步地，所述图像处理模块的图像处理服务器对采集的图像和视频进行处理，对画面进行衔接，成为周围环境的实景复现。

进一步地，所述图像展示模块与图像处理服务器连接，接收图像处理服务器处理后的图像信息，所述图像展示模块包括显示屏和虚拟显示头盔显示器，显示屏和虚拟现实头盔显示器内显示环绕图像。

进一步地，所述图像调节模块包括摇杆、鼠标、键盘，利用摇杆、鼠标、键盘调节显示屏或虚拟现实头盔显示器内的画面角度，进行画面缩放，切换画面视野。

根据本发明实施例的第二方面，公开了一种矿井内部全景信息的展示方法，所述展示方法为：利用摇杆、鼠标、键盘移动切换视角或被监控对象移动时，每个摄像装置上的摄像头采集画面进行无缝切换，在单个摄像装置采集图像范围内，能够看到环绕全景图像；

当视角移动或缩放画面超出当前摄像装置画面覆盖范围时，向图像处理服务器发送切换指令，图像处理服务器控制切换至移动方向上相邻摄像装置的采集画面，实现无缝转换，在工作面场景内进行巡游，采集的画面通过显示屏和虚拟显示头盔显示器进行显示。

进一步地，所述摄像装置的每个摄像头当前正对范围的图像，当利用摇杆或鼠标、键盘移动视角时，超出当前摄像头采集图像的范围后，图像处理服务器接收到切换指令，则自动将画面切换至相邻摄像头采集的图像。

进一步地，所述摄像装置在狭长的采煤工作面空间内安装有多个，相邻摄像装置覆盖范围的边缘相互重叠，在摇杆、鼠标、键盘的控制下，进行画面移动时，超出当前摄像装置覆盖范围，则切换至移动方向上相邻摄像装置采集的画面，实现画面的转移、切换。

进一步地，所述图像处理服务器能够根据处理逻辑在显示屏和虚拟显示头盔显示器内覆盖设备传感数据、设备状态、环境信息、报警指示、通知信息、标识文字及图形信息。

本发明实施例具有如下优点：

本发明公开了一种矿井内部全景信息采集系统与展示方法，将多个摄像头集成在摄像装置上，多个摄像头构成环绕视角，采集全景环绕图像，采集的图像通过图像处理服务器传输至显示屏和虚拟现实头盔显示器进行展示，利用摇杆、键盘、鼠标移动视角，当视角范围超出摄像装置覆盖画面的范围时，自动切换至距离最近的摄像装置采集的画面，完成无缝衔接，在整体工作场景内巡游。克服了传统摄像头采集的画面为割裂状态，拼接难度大的问题，实现全景环绕观察，扩大视野范围，保证无死角，无需多个摄像画面进行拼接才能构成整体监控画面，降低技术难度和成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本发明实施例提供的一种矿井内部全景信息采集系统的摄像机侧视结构图；

图2为本发明实施例提供的一种矿井内部全景信息采集系统的摄像机仰视结构图；

图3为本发明实施例提供的一种矿井内部全景信息采集系统的采集覆盖范围示意图。

图中：1-摄像装置、2-摄像头。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例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做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。

实施例1

本实施例公开了一种矿井内部全景信息采集系统，所述系统包括：图像采集模块、图像处理模块、图像展示模块和图像调节模块，所述图像采集模块包括多个摄像装置，每个摄像装置的图像采集范围相互衔接，相邻两个摄像装置采集的画面在边界处重叠覆盖，通过摄像装置上的摄像头采集覆盖范围内环绕全景画面，所述图像处理模块包括图像处理服务器，摄像装置采集的画面传送至图像处理服务器进行处理，所述图像展示模块包括多种显示设备，图像处理服务器连接显示设备，通过显示设备显示采集的画面，利用图像调节模块调整显示的画面区域

摄像装置1上设置有多个摄像头2，本实施例的摄像装置2内安装有三个摄像头2，每个摄像头2覆盖130°视野范围，相邻摄像头2视野边缘处相互重叠，保证视野衔接无死角，能够构成全景环绕画面。每个摄像装置1的图像采集范围相互衔接，相邻两个摄像装置1采集的画面在边界处重叠覆盖，通过摄像装置上的摄像头2采集覆盖范围内环绕全景画面。

图像处理模块的图像处理服务器对采集的图像和视频进行处理，对画面进行衔接，成为周围环境的实景复现，能够向图像展示模块传送处理后的全景图像信息。

图像展示模块与图像处理服务器连接，接收图像处理服务器处理后的图像信息，所述图像展示模块包括显示屏和虚拟显示头盔显示器，显示屏和虚拟现实头盔显示器内显示环绕图像。

图像调节模块包括摇杆、鼠标、键盘，利用摇杆、鼠标、键盘调节显示屏或虚拟现实头盔显示器内的画面角度，进行画面缩放，切换画面视野，实现全景画面巡游。

实施例2

本实施例公开了一种矿井内部全景信息的展示方法，，所述方法为：

显示屏或虚拟现实头盔显示器接收图像处理服务器发送的画面，当利用摇杆、鼠标、键盘移动切换视角或被监控对象移动时，每个摄像装置1上的摄像头2采集画面进行无缝切换，在单个摄像装置1采集图像范围内，能够看到环绕全景图像；

单个摄像头2采集图像的范围有限，推动摇杆进行画面移动时，即将超出当前摄像头2采集图像范围，在相邻摄像头2画面重叠区域内切换至移动方向上距离最近的摄像头2采集的画面。佩戴虚拟现实头盔显示器时，由于虚拟现实头盔显示器内具有陀螺仪和位置传感器，能够根据头部转动的角度，进行视角的调整，实现当前摄像装置拍摄范围内的环绕全景的观测。

当视角移动或缩放画面超出当前摄像装置1画面覆盖范围时，向图像处理服务器发送切换指令，图像处理服务器控制切换至移动方向上相邻摄像装置1的采集画面，实现无缝转换，在工作面场景内进行巡游，在工作空间内多个摄像装置1能够对工作空间的画面进行全覆盖，利用摇杆、鼠标、键盘能够在工作面场景内进行巡游。扩大视野范围，保证无死角，无需多个摄像画面进行拼接才能构成整体监控画面，降低技术难度和成本。所述图像处理服务器能够根据处理逻辑在显示屏和虚拟显示头盔显示器内覆盖设备传感数据、设备状态、环境信息、报警指示、通知信息、标识文字及图形信息，便于根据观测到的矿井内实际状态和提醒进行下一步操作。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种矿井内部全景信息采集系统，其特征在于，所述系统包括：图像采集模块、图像处理模块、图像展示模块和图像调节模块，所述图像采集模块包括多个摄像装置，每个摄像装置的图像采集范围相互衔接，相邻两个摄像装置采集的画面在边界处重叠覆盖，通过摄像装置上的摄像头采集覆盖范围内环绕全景画面，所述图像处理模块包括图像处理服务器，摄像装置采集的画面传送至图像处理服务器进行处理，所述图像展示模块包括多种显示设备，图像处理服务器连接显示设备，通过显示设备显示采集的画面，利用图像调节模块调整显示的画面区域。

2.如权利要求1所述的一种矿井内部全景信息采集系统，其特征在于，所述摄像装置上设置有多个摄像头，多个摄像头环绕设置采集装置周围图像，相邻摄像头之间拍摄画面范围的边缘有部分重叠。

3.如权利要求1所述的一种矿井内部全景信息采集系统，其特征在于，所述图像处理模块的图像处理服务器对采集的图像和视频进行处理，对画面进行衔接，成为周围环境的实景复现。

4.如权利要求1所述的一种矿井内部全景信息采集系统，其特征在于，所述图像展示模块与图像处理服务器连接，接收图像处理服务器处理后的图像信息，所述图像展示模块包括显示屏和虚拟显示头盔显示器，显示屏和虚拟现实头盔显示器内显示环绕图像。

5.如权利要求1所述的一种矿井内部全景信息采集系统，其特征在于，所述图像调节模块包括摇杆、鼠标、键盘，利用摇杆、鼠标、键盘调节显示屏或虚拟现实头盔显示器内的画面角度，进行画面缩放，切换画面视野。

6.一种矿井内部全景信息的展示方法，其特征在于，所述展示方法为：利用摇杆、鼠标、键盘移动切换视角或被监控对象移动时，每个摄像装置上的摄像头采集画面进行无缝切换，在单个摄像装置采集图像范围内，能够看到环绕全景图像；

当视角移动或缩放画面超出当前摄像装置画面覆盖范围时，向图像处理服务器发送切换指令，图像处理服务器控制切换至移动方向上相邻摄像装置的采集画面，实现无缝转换，在工作面场景内进行巡游，采集的画面通过显示屏和虚拟显示头盔显示器进行显示。

7.如权利要求6所述的一种矿井内部全景信息的展示方法，其特征在于，所述摄像装置的每个摄像头当前正对范围的图像，当利用摇杆或鼠标、键盘移动视角时，超出当前摄像头采集图像的范围后，图像处理服务器接收到切换指令，则自动将画面切换至相邻摄像头采集的图像。

8.如权利要求6所述的一种矿井内部全景信息的展示方法，其特征在于，所述摄像装置在狭长的采煤工作面空间内安装有多个，相邻摄像装置覆盖范围的边缘相互重叠，在摇杆、鼠标、键盘的控制下，进行画面移动时，超出当前摄像装置覆盖范围，则切换至移动方向上相邻摄像装置采集的画面，实现画面的转移、切换。

9.如权利要求6所述的一种矿井内部全景信息的展示方法，其特征在于，所述图像处理服务器能够根据处理逻辑在显示屏和虚拟显示头盔显示器内覆盖设备传感数据、设备状态、环境信息、报警指示、通知信息、标识文字及图形信息。

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