CN202721763U - 一种全景视频采集装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种全景视频采集装置，属于监控领域。装置包括：多个在不同方向布置的摄像头模组、与摄像头模组对应的多个编码器、FPGA芯片以及输出模块；所述多个摄像头模组分别与一个编码器连接；所述FPGA芯片包括同屏显示OSD模块和图像混合模块；所述图像混合模块与输出模块连接，所述多个编码器通过FPGA芯片的引脚与同屏显示OSD模块连接。本实用新型通过多个摄像头模组对场景信息进行采集，并基于FPGA对采集的场景信息进行处理，采取混合相位差算法，非线性融合算法，实时将多路采集的独立视频转换为全景视频，通过VGA单元或网络输出，实现全景视频监控，具有实时、优质的显示效果。

Description

一种全景视频采集装置

技术领域

本实用新型涉及监控领域，尤其涉及一种全景视频采集装置。

背景技术

视频信息在日常生活中对信息的表达起着十分重要的作用，特别是随着网络技术的发展，视频技术越来越多的涉及我们生活的各个领域，譬如，视频会议，视频电话，监控，等等。由于普通相机的视角往往不能满足需要，例如由于距离的限制，某些超大尺寸的物体无法用一张照片拍摄下来，这在航空航天照片的拍摄中显得尤为突出。上世纪九十年代提出的基于图像的绘制(IBR)是用宽视角图像或360度柱面全景图或球面全景图来虚拟展示实际场景，通过对这一静止图像进行连续插值而实现对场景的交互式连续浏览，是GBR的一种互补。全景图就是把离散的图像信息完全在一副图像上显示，这样就克服了上述的关于视角的限制。全景图的表示模式主要有柱面全景图，立方体全景图和球面全景图。采用柱面全景图来表示场景，其优点是图像较为容易处理，但在实际应用中，这种无底面的有限柱面将对垂直方向的视域有一定的限制；获得立方体全景图像，照相机的镜头必须是90度，还不能让场景中的直线在图像中产生弯曲，这是难以做到的；球面全景图符合人体视觉结构特征，能方便的实现俯视、仰视、360°环视。

全景视频，即全景图像加上一个时间轴，显示不同时刻的全景图序列，其代表的信息更加丰富，可实时反映场景的变化。现有技术往往通过鱼眼镜头进行实现，并采用PC机进行视频合成，这样，不但鱼眼镜头价格过高，存在一定的视角盲区，而且进行视频合成时处理速度慢，稳定性差，生成的360度视场视频不能达到实时播放的效果。

实用新型内容

本实用新型的实施例提供了一种全景视频采集装置，通过多个摄像头模组对场景信息进行采集，并基于FPGA对采集的场景信息进行处理，可对动态视频实时处理，具有实时、优质的显示效果。

为达到上述目的，采用如下技术方案：

一种全景视频采集装置，包括：

多个在不同方向布置的摄像头模组、与摄像头模组对应的多个编码器、FPGA芯片以及输出模块；

所述多个摄像头模组分别与一个编码器连接；

所述FPGA芯片包括同屏显示OSD模块和图像混合模块；所述图像混合模块与输出模块连接，所述多个编码器通过FPGA芯片的引脚与同屏显示OSD模块连接，所述多个编码器还通过FPGA芯片的引脚与图像混合模块连接，所述输出模块通过FPGA芯片的引脚与同屏显示OSD模块。

优选的，所述多个摄像头模组均通过同轴电缆与AD芯片连接。

优选的，所述FPGA芯片为采取混合相位差算法、非线性融合算法，对采集到的动态视频进行实时处理的FPGA芯片。

优选的，所述摄像头模组为可调摄像头，为六个，分别设置于所述装置的不同角度。

优选的，所述输出模块包括与FPGA芯片连接的VGA单元和网络输出单元。

本实用新型实施例提供的一种全景视频采集装置，通过多个摄像头模组对场景信息进行采集，并基于FPGA对采集的场景信息进行处理，采取混合相位差算法，非线性融合算法，实时将多路采集的独立视频转换为全景视频，通过VGA单元或网络输出，实现全景视频监控，具有实时、优质的显示效果。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种全景视频采集装置的模块结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型实施例一种全景视频采集装置进行详细描述。

全景检测技术是目前监控技术中的重要发展方向之一，在常见的安检系统中可通过运用多个摄像头或快球系统对周边环境进行360度柱状或球状图像检测。

基于视频的目标的检测与跟踪在军事武器、机器人导航、智能监控系统等领域具有广泛的应用，它是一种融合了图像处理、模式识别、人工智能、自动控制等多领域先进技术的综合应用技术。而全景视频是对单摄像机视频的扩展，它综合应用图像配准、图像融合技术，无缝拼接生成的360度视场视频。

本实施例中的全景视频采集装置，摄像头模组为可调摄像头，为六个，分别设置于所述装置的不同角度。本实施例中，六组摄像头分别设置于六面体结构的六个面上，即方位上的：前、后、左、右、上、下。如图1所示，包括多个在不同方向布置的摄像头模组101a-101f、与摄像头模组对应的多个编码器102a-102f、FPGA芯片103以及输出模块104。所述的多个摄像头模组101a-101f分别通过一AD芯片（图中未视出）与一个编码器102a-102f连接，所述的FPGA芯片103包括同屏显示OSD模块103a、图像混合模块103b；所述图像混合模块103b与输出模块104连接，所述多个编码器102a-102f通过FPGA芯片103的引脚与同屏显示OSD模块103a连接，所述多个编码器102a-102f还通过FPGA芯片103的引脚与图像混合模块103b连接，所述输出模块104通过FPGA芯片103的引脚与同屏显示OSD模块103a连接。

各摄像头模组把采集到的视频信号转化为时分复用的模拟信号，通过同轴电缆线传输到处理主板上，避免了并行数字信号在长距离传输可能产生的串扰影响。AD芯片示意的是视频解码芯片，将模拟信号转换为标准视频格式的数字信号(比如ITU656)，方便编码器和FPGA芯片进行处理。

每个编码器对单幅图像进行测距测速等计算，将摄像头模组生成的AV信号转换为数字信号，输出的视频格式可采用ITU656或YUV422格式，编码器由FPGA芯片进行控制，并且将处理好的数据送到FPGA芯片上的同屏显示OSD模块(On ScreenDisplay)，用于在输出处理信息。同时各编码器把图像信号送到FPGA芯片的端口上，通过图像混合模块实现全景图像的拼接，最后通过视频输出模块将图像信号和监测数据同时通过输出模块进行输出。

各摄像头模组应该具有视角广、成像畸变小的特点。图像质量不宜太高，过大的数据量会严重影响处理的实时性。采用640*480VGA的图像格式比较符合系统设计要求。

本实用新型采用FPGA芯片将采集的六路视频信号进行处理、拼接、合成，并采用非线性融合技术以及混合相位差技术对视频信号进行优化处理，并对海量信号进行并行处理，从而确保了全景视频的实时显示效果。

本实用新型的处理流程，主要步骤包括：

步骤S101，获取六通道视频，采用六个摄像头模组来采集视频信息。首先对每个相机进行编号，每个相机以自己为圆心来采集视频。在视频采集的过程中按照时间同步来规范视频。六个摄像头模组的角度可调，确保采集到全景视频，无死角。在其他实施例中，视频采集时侧面设置5台摄像头模组分别采集侧部视频；顶部采用一个摄像头模组采集顶部的视频信息。

步骤S102，视频合成，裁剪可以分为基于光学以及基于像素分析的。基于像素分析的虽然精确度较高，但是由于其耗时的特点，不适于在此使用，所以采取混合相位差算法、非线性融合算法，对采集到的动态视频进行实时处理，即采用基于光学裁剪的方法对六张部分全景图进行裁剪，然后通过边缘平滑对边缘部分进行处理，合成一张全景图。最终通过视频编码，将不同时间轴的纹理合成全景视频。

步骤S103，边缘处理完以后即将视频进行编码，视频编解码器，是指一个能够对数字视频进行压缩或者解压缩的程序或者设备。通常这种压缩属于有损数据压缩。历史上，视频信号是以模拟形式存储在磁带上的。随着Compact Di sc的出现并进入市场，音频信号以数字化方式进行存储，视频信号也开始使用数字化格式，一些相关技术也开始随之发展起来。一个典型的数字视频编解码器的第一步是将从摄像机输入的视频从RGB(R、G、B分别代表红、绿、蓝三基色的分量)色度空间转换到YCbCr(Y代表亮度，Cb和Cr代表色差)色度空间，而且通常还伴有色度抽样来生成4：2:0格式的视频(有时候在隔行扫描的情况下会采用4:2:2的抽样方式)。转换到YCbCr色度空间会带来两点好处：1)这样做部分的解除了色度信号中的相关性，提高了可压缩能力。2)这样做将亮度信号分离出来，而亮度信号对视觉感觉是最重要的，相对来说色度信号对视觉感觉就不是那么重要，可以抽样到较低的分辨率(4:2:0或者4:2:2)而不影响人观看的感觉。

步骤S104，通过读取六个视频，并对图像帧进行处理生成一个新的视频序列，至此就完成了全景视频。

所述输出模块包括与FPGA芯片连接的VGA单元和网络输出单元，将FPGA芯片转换的全景视频通过VGA接口或网络输出。VGA单元通过FPGA芯片发出的视频控制信号与显示设备通信，网络输出单元将FPGA输出的全景视频通过网络输出。

本实用新型实施例提供的一种全景视频采集装置，通过多个摄像头模组对场景信息进行采集，并基于FPGA对采集的场景信息进行处理，采取混合相位差算法，非线性融合算法，实时将多路采集的独立视频转换为全景视频，通过VGA单元或网络输出，实现全景视频监控，具有实时、优质的显示效果。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种全景视频采集装置，其特征在于，包括：

多个在不同方向布置的摄像头模组、与摄像头模组对应的多个编码器、FPGA芯片以及输出模块；

所述多个摄像头模组分别与一个编码器连接；

所述FPGA芯片包括同屏显示OSD模块和图像混合模块；所述图像混合模块与输出模块连接，所述多个编码器通过FPGA芯片的引脚与同屏显示OSD模块连接，所述多个编码器还通过FPGA芯片的引脚与图像混合模块连接，所述输出模块通过FPGA芯片的引脚与同屏显示OSD模块。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述多个摄像头模组均通过同轴电缆与AD芯片连接。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述FPGA芯片为采取混合相位差算法、非线性融合算法，对采集到的动态视频进行实时处理的FPGA芯片。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述摄像头模组为可调摄像头，为六个，分别设置于所述装置的不同角度。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述输出模块包括与FPGA芯片连接的VGA单元和网络输出单元。

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