CN201440702U - 空间实景高清360°互动全景影像数据采集系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种空间实景高清360°互动全景影像数据采集系统，包括云台上罩体、一体化多分度云台基板、云台下罩体、垂直方向单镜头云台、视频摄像头、广角附加镜、工业塑料云台调节垫板、散热口、云台底连接基板、阻尼油减震器、车载连接板，频摄像头有多个，其中水平方向的视频摄像头沿一体化多分度云台基板等分排列一周，垂直方向的视频摄像头设置在垂直方向单镜头云台上，每个视频摄像头的前端都连接一广角附加镜，云台底连接基板和车载连接板之间设置阻尼油减震器。该系统能够满足360°全角度采集、高清单帧、高连续帧、大容量、高质量的三维全景采集，减震性能突出，并能提供更丰富的应用和导航管理、查询方式。

Description

空间实景高清360°互动全景影像数据采集系统

技术领域

本实用新型涉及影像采集设备技术领域，具体是指一种空间实景高清360°互动全景影像数据采集系统。

背景技术

当前国际上用于进行高清实景360°三维全景影像采集的设备不多。在国外有谷歌公司的Google Map Street View、微软Surround Video项目关联的研究小组等，所提及的采集设备的解决方案都是基于多台独立数码摄影机(DV、HDV、HDR)或多台照相机组合(采用同步定时拍摄，非连续帧)的方式。以上设备和方案目前已经被实际应用，但是客观上都存在不足：

一、多台民用数码摄影机同步采集的方式的现状和不足：1)多台方式进行同步采集，由于数码摄像机存储空间有限，很难达到的大数据量采集需求。2)由于三维全景采集镜头组合需要有紧凑的结构，这样才可以实现空间视点(Nodal Point)的重合度误差保持在较小范围内，所有高质量的数码摄像机由于体制过大，不适合组合使用，限制了选择的余地。3)用普通数码摄像机，多台(一般6～8台)放在一起，容易产生信号干扰，发热量过大。4)数码摄像机电气元件相对复杂，很难保持多台具有较一直的稳定性的成像均匀性。5)结构元件间隙，防震难度大等问题，不适合日照和粉尘环境下长期使用。6)由于单套采集设备采集信息容量小、多台机器同步性差，需要增加采集设备，大幅增加成本。

二、采用多台照相机组合拍摄的方式：1)尽管由于数码照相机像素大，只要2～4台就能实现360°的全景采集，但是数码照相机一般无法实现高容量、高帧频的连续帧采集，所以只能应用于间隔时间采集，无法满足连续的三维全景互动视频的采集需求。2)数码照相机在电源方面都采用自带电源，持续性差，车载电源电压变化范围很大，而数码照相机在电源供应商需要满足为而难以应付长时间日照和粉尘环境下工作，故障率过高，价高了维护成本。3)一般采集的数据只能满足全景图片的应用，不能满足的交互式全景视频的应用。4)由于单套采集设备采集信息容量小、多台机器同步性差，需要增加采集设备，大幅增加成本。

三、如果直接套用现有的多路视频监控的系统进行采集，视频头角度、视角组合、云台设计方式和多路控制等都无法满足应用需求，另外当前市场上的高清视频监控解决方案主要应用于工业监控和道路交通的车票识别、人脸识别级别的应用，而普通意义上的监控头一般提供PAL制式下768×576左右的静态分辨率和采集质量，像素130万左右的12帧以上采集需求，这样的系统显然无法满足需求。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种空间实景高清360°互动全景影像数据采集系统，该系统能够满足360°全角度采集、高清单帧、高连续帧、大容量、高质量的三维全景采集。

为了实现上述目的，本实用新型的空间实景高清360°互动全景影像数据采集系统包括云台上罩体、一体化多分度云台基板、云台下罩体、垂直方向单镜头云台、视频摄像头、广角附加镜、工业塑料云台调节垫板、散热口、云台底连接基板、阻尼油减震器、车载连接板，其中：云台上罩体、云台下罩体分别连接于一体化多分度云台基板上方和下方，这三者构成一个云台机构，该云台机构设有工业塑料云台调节垫板作为支撑体，垂直方向单镜头云台垂直于一体化多分度云台基板。视频摄像头有多个，分为水平方向和垂直方向，其中水平方向的视频摄像头沿一体化多分度云台基板等分排列一周，垂直方向的视频摄像头设置在垂直方向单镜头云台上。每个视频摄像头的前端都连接一广角附加镜，广角附加镜的另一端位于云台上罩体上，垂直方向单镜头云台、视频摄像头以及广角附加镜均位于云台上罩体和一体化多分度云台基板构成的空间中。云台下罩体上设有散热口。工业塑料云台调节垫板的下端支撑在云台底连接基板上，云台底连接基板设置于车载连接板上，在云台底连接基板和车载连接板之间设置阻尼油减震器。

进一步的，所述云台上罩体呈半球状一体化成形，与广角附加镜连接处设有密封胶圈。

进一步的，所述云台下罩体上设有散热口。

进一步的，所述视频摄像头输出端通过数据线连接高清硬盘录像机，高清硬盘录像机连接大容量的硬盘以及LCD监控器。

更进一步的，所述LCD监控器连接手持控制器，所述手持控制器进一步连接到同步控制服务器。

本实用新型中，可以根据需要选择一体化多分度云台基板的具体分度，可以为8个，也可以为其他的分度数，水平方向摄像头的数目与该一体化多分度云台基板的分度数相同。

本实用新型主要安装商务车或小汽车车顶，通过多路视频摄像头采集到的多路信号通过数据线缆传输到高清硬盘录像机(抽取式硬盘，可更换)，硬盘录像的同时经过压缩处理好叠加显示在LCD监控显示器上，同时，在采集的过程中，卫星接受设备也在接受行进中的地理位置信息，各路信号通过同步控制服务器来进行同步控制和同步记录关键信息，整套系统由车载集中供电系统进行供电。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型是国内首个采用高清监控视频头的方式去作为信号采集终端，视频头结构简单，原件少，抗信号干扰、散热、耐用性和成本等方面都有较大优势。随着技术的发展，高精度的监控用视频摄像头已经达到了几乎可以跟紧凑型数码摄影机媲美的地步，而其相对低的价格和稳定性和数字传输方式是数码摄影机无法媲美的。本实用新型采用水平和垂直方向摄像头以及高精度紧凑式360°多机云台，结构紧凑合理；同时采用工业塑料云台调节垫板以及阻尼油减震器可以进行误差调节以及起到减震作用；与卫星设备进行通信，可以提供全方位的导航查询服务。

本实用新型主要应用于构建旅游景区推广、旅游实训营销、数字城市构建、园区招商、航道、道路、水路等真实环境的采集，同时为高清多通道环幕、360°环幕影院、球幕影院、沉浸式球仓、CAVE洞穴式沉浸投影设备中的真实场景的影视和虚拟现实应用需求，为网上城市平台类似Google Map Street view，Msn live earth等的网上漫游真实城市的应用提供初始内容等。

附图说明

图1是本实用新型的一具体实施例的结构示意图。

图2是图1所示的具体实施例的局部示意图。

图1-2中：云台上罩体1、一体化8分度云台基板2、云台下罩体3、垂直方向单镜头云台4、视频摄像头5、广角附加镜6、工业塑料云台调节垫板7、散热口8、云台底连接基板9、阻尼油减震器10、车载连接板11。

图3是本实用新型的一具体实施例的原理图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型的技术内容，特举以下实施例详细说明。

如图1-2所示，本实施例中，所述的空间实景高清360°互动全景影像数据采集系统包括云台上罩体1、一体化8分度云台基板2、云台下罩体3、垂直方向单镜头云台4、视频摄像头5、广角附加镜6、工业塑料云台调节垫板7、散热口8、云台底连接基板9、阻尼油减震器10、车载连接板11，其中：云台上罩体1、云台下罩体3分别连接于一体化8分度云台基板2上方和下方，这三者构成一个云台机构，该云台机构设有工业塑料云台调节垫板7作为支撑体，垂直方向单镜头云台4垂直于一体化8分度云台基板2。视频摄像头5共9个，其中水平方向的8个视频摄像头5等分排列一周，垂直方向的另一视频摄像头5位于垂直方向单镜头云台4上。广角附加镜6的一端连接视频摄像头5，广角附加镜6的另一端等分排列一周位于云台上罩体1上，垂直方向单镜头云台4、视频摄像头5、广角附加镜6均位于云台上罩体1和一体化8分度云台基板2构成的空间中。云台下罩体3上设有散热口8。工业塑料云台调节垫板7的下端支撑在云台底连接基板9上，云台底连接基板9位于车载连接板11上，在云台底连接基板9和车载连接板11之间设置阻尼油减震器10。

本实施例中为满足360°全方位影像的视频采集的视频头排列和结构，设计了8+1的组合形式，即采用9个摄像头，其中1个位于垂直方向，另外8个位于水平方向，并采用高精度紧凑式360°多机云台，水平方向8个摄像头等分排列一周，所有摄像头都进行了结构拆解和改装，去除了不必要的包装外壳和元件，从而使镜头组合更紧凑。

本实施例中，云台上罩体1、云台下罩体3采用铝合金外壳，云台上罩体1呈半球状一体化成形，与广角附加镜6连接处添加密封胶圈，风力影响小、能防雨、防尘。同时云台下罩体3提供了防雨百叶窗式散热口8。

本实施例进一步改进了传统全景云台(Panohead)由于未了考虑通用型，自由度多，累计误差较大的问题，一体化8分度云台基板2采用了整体铝合金平台加工，数控中心面相单一机构的加工，确保了较高的尺寸精度，结构简单，累计误差极低。

本实施例中，工业塑料云台调节垫板7作为云台机构的可调支撑体，由于业塑料加工方便，可以对安装后进过简单的磨削等方式调整装配的尺寸误差，同时起到减震垫作用。

本实施例中，8个广角附加镜6水平方向叠加后每个镜头视角60°左右，边缘畸变在较小范围内，垂直方向视角为160度，从而使水平方向和垂直方向都拥有较大的重叠区间，为边缘暗角的消除提供了丰富的余量。

本实施例中，进一步优化了减震稳定平台，由于主要应用面向地面车载和推车为主，主要在平整的道路和地面进行操作，所以载体没有较大的大姿态复合运动，同时由于相对匀速、单方向环境下行进采集，在三轴轴向没有较大加速度和角速度，系统设计没有选择昂贵的陀螺仪稳定设备，而简化为为设备的水平方向摇摆增加了阻尼设备，为垂直方向增加了独立设计的阻尼油减震器10，为阻尼油减震器10添加橡胶反馈元件。

如图3所示，所述视频摄像头输出端通过数据线连接高清硬盘录像机，高清硬盘录像机连接大容量的硬盘以及LCD监控器。所述LCD监控器连接手持控制器，所述手持控制器进一步连接到同步控制服务器。

本实施例将互动空间数据采集与北斗卫星定位系统结合，将地面采集与卫星定位结合，增加空间信息的维度、提供了更丰富的应用和导航管理、查询方式。

本实施例中手持控制器利用简单的车载键盘，就可以满足整个系统的控制，一个人就能独立完成驾车及采集控制的全部工作。

本实施例设计了安装摄像头的一体化多机云台机构，8+1通道的高精确设计，大于12FPS连续采集最大分辨率超过Full HD(1080P，分辨率1920*1080)到更高的2048×1536画面的网络摄像机。连续帧频常规帧频25帧/秒，5帧/秒，0.125帧每秒，视频压缩标准：H.264硬压缩卡，预览分辨率：D1，回放分辨率：CIF。

本实施例采集容量：单个1T硬盘在25帧，9路同步前提下，2048×1536，能达到6小时，以30KM/小时的速度，可以采集180公里的道路空间区域，以8公里左右的行走速度，可以采集48公里左右的区域。

本实施例采用7英寸视频监控LCD显示器和手持控制器，能满足车展采集或人工肩扛采集、航拍悬挂采集单人完成操作，适应性更强，节省人力成本。

本系统采用高清摄像头作为信号采集端，提供了与采用录像机、数码相机组合的视频信号采集端相比，视频头结构简单，原件少，抗信号干扰、散热、耐用性和成本等方面都有较大优势。

本系统满足车载环境下高可靠性的要求；能在振动、颠簸、少量灰尘、气温50°环境下长时间无故障运行；环境适应性和电磁兼容等项目应符合国家相关技术标准。

本系统设计结构采用铝合金材料，防尘、防震性能良好，风力受力合理，防水性能满足需求。

本系统优化车载电源设计，车载电源电压变化范围很大，系统电源应满足宽幅电压输入、抗冲击等性能；并尽可能的减小系统使用功耗。

本系统通过同步控制服务器进行GPS同步定位控制，能与采集地点精确同步记录，坐标信息同步写入存储伺服终端，与图像信息时间轴匹配。

在此说明书中，本实用新型已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本实用新型的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (8)

1.一种空间实景高清360°互动全景影像数据采集系统，其特征在于包括云台上罩体、一体化多分度云台基板、云台下罩体、垂直方向单镜头云台、视频摄像头、广角附加镜、工业塑料云台调节垫板、散热口、云台底连接基板、阻尼油减震器、车载连接板，其中：所述云台上罩体、云台下罩体分别连接于所述一体化多分度云台基板上方和下方，这三者构成一个云台机构，该云台机构设有工业塑料云台调节垫板作为支撑体，所述垂直方向单镜头云台垂直于所述一体化多分度云台基板；所述视频摄像头有多个，分为水平方向和垂直方向，其中水平方向的视频摄像头沿一体化多分度云台基板等分排列一周，垂直方向的视频摄像头设置在垂直方向单镜头云台上，每个视频摄像头的前端都连接一广角附加镜，所述广角附加镜的另一端位于所述云台上罩体上；所述垂直方向单镜头云台、视频摄像头以及广角附加镜均位于云台上罩体和一体化多分度云台基板构成的空间中；所述工业塑料云台调节垫板的下端支撑在所述云台底连接基板上，所述云台底连接基板设置于所述车载连接板上，在所述云台底连接基板和所述车载连接板之间设置阻尼油减震器。

2.根据权利要求1所述的空间实景高清360°互动全景影像数据采集系统，其特征在于所述视频摄像头输出端通过数据线连接高清硬盘录像机，高清硬盘录像机连接大容量的硬盘以及LCD监控器。

3.根据权利要求2所述的空间实景高清360°互动全景影像数据采集系统，其特征在于所述LCD监控器连接手持控制器，所述手持控制器进一步连接到同步控制服务器。

4.根据权利要求1所述的空间实景高清360°互动全景影像数据采集系统，其特征在于所述云台上罩体、云台下罩体采用铝合金外壳。

5.根据权利要求1或4所述的空间实景高清360°互动全景影像数据采集系统，其特征在于所述云台下罩体上设有散热口。

6.根据权利要求1所述的空间实景高清360°互动全景影像数据采集系统，其特征在于所述云台上罩体呈半球状一体化成形，与广角附加镜连接处设有密封胶圈。

7.根据权利要求1所述的空间实景高清360°互动全景影像数据采集系统，其特征在于所述水平方向的视频摄像头的数目与所述一体化多分度云台基板的分度数相同。

8.根据权利要求1所述的空间实景高清360°互动全景影像数据采集系统，其特征在于所述阻尼油减震器设有橡胶反馈元件。

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