基于鱼眼相机的运动跟踪与运动分析系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于鱼眼相机的运动跟踪与运动分析系统，包括鱼眼相机采集与传输模块、数据处理模块、上位机、网络组建模块和用户终端，鱼眼相机采集与传输模块、数据处理模块、上位机依次连接，用户终端经网络组建模块后分别连接上位机和鱼眼相机采集与传输模块。本实用新型专利技术通过FPGA采集模块采集图像信息并对图像进行预处理与图像压缩，完全能达到实时处理的水平，通过同步时间序列，能真实并实时地监控移动机器人及其轨迹，并通过上位机便捷方便地采集到机器人的全部信息，通过数据曲线显示，便于观察。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及机器人室内导航视觉、目标跟踪领域，特别涉及一种基于鱼眼相机的运动跟踪与运动分析系统。
技术介绍
定位问题是自主移动机器人要解决的首要问题,也是其实现自主导航、即时定位与建图、完成其它智能任务的关键。定位问题不解决，自主移动机器人的研究无法正常开展。若借助机器人本身进行定位，算法处理难度很大，很难保证数据收敛；而GPS或者GSM基站定位在室内无法使用，因此在室内研究阶段缺乏一种简单方便的室内定位与运动分析工具。同时，机器人的轨迹优化与姿态信息的实时数据波形化显示是在实验室研究阶段一个非常关键的地方，但是现阶段没有一个完善且价格低廉的方案能够对在实验室研究阶段的机器人起到很大的帮助。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本技术提供一种结构简单、定位准确的基于鱼眼相机的运动跟踪与运动分析系统。本技术解决上述问题的技术方案是：一种基于鱼眼相机的运动跟踪与运动分析系统，包括鱼眼相机采集与传输模块、数据处理模块、上位机、网络组建模块和用户终端，鱼眼相机采集与传输模块、数据处理模块、上位机依次连接，用户终端经网络组建模块后分别连接上位机和鱼眼相机采集与传输模块，鱼眼相机采集与传输模块采集图像信息并将图像信息送入数据处理模块，图像信息经数据处理模块处理后送入上位机，所述用户终端、上位机、鱼眼相机采集与传输模块通过网络组建模块实现双向数据交换。上述基于鱼眼相机的运动跟踪与运动分析系统中，所述鱼眼相机采集与传输模块包括依次串接的鱼眼摄像头、FPGA采集模块、网络传输模块，鱼眼摄像头采集图像信息并将图像信息送入FPGA采集模块存储，FPGA采集模块将图像信息进行同步时间序列后由网络传输模块送入数据处理模块。上述基于鱼眼相机的运动跟踪与运动分析系统中，所述数据处理模块包括依次串接的网络交换单元、图像处理单元、数据提取单元，网络交换单元获取网络传输模块传输的图像信息，图像信息经图像处理单元处理后送入数据提取单元进行关键信息提取，提取的关键信息送入上位机显示和存储。上述基于鱼眼相机的运动跟踪与运动分析系统中，所述用户终端包括手持终端和移动终端，手持终端和移动终端分别与网络组建模块相连，手持终端包括数据输入设备和显示屏，移动终端包括数据交换模块、姿态传感器，数据交换模块提取移动机器人本身的信息，并将信息融合姿态传感器的姿态信息，通过网络组建模块将数据发送到手持终端与上位机中。本技术的有益效果在于：1、本技术通过FPGA采集模块采集图像信息并对图像进行预处理与图像压缩，完全能达到实时处理的水平，通过同步时间序列，能真实并实时地监控移动机器人及其轨迹，并通过上位机便捷方便地采集到机器人的全部信息，通过数据曲线显示，便于观察。2、本技术的用户终端可以不通过电脑来操控整个系统，并且具有离线功能，在室外手持终端与移动终端能进行双向数据交换。附图说明图1为本技术的结构框图。图2为图1中鱼眼相机采集与传输模块的结构框图。图3为图1中数据处理模块的结构框图。图4为图1中用户终端的结构框图。图5为摄像头接口电路图。图6为SDIO接口电路图块。图7为FPGA芯片电路图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术作进一步的说明。如图1所示，本技术包括鱼眼相机采集与传输模块、数据处理模块、上位机、局域网及ZIGBEE网络组建模块和用户终端，鱼眼数字相机采集与传输模块、数据处理模块、上位机依次连接，用户终端经网络组建模块后分别连接上位机和鱼眼相机采集与传输模块，鱼眼相机采集与传输模块采集图像信息并将图像信息送入数据处理模块，图像信息经数据处理模块进行特征信息提取和图像压缩后经过网络送入上位机；所述用户终端、上位机、鱼眼相机采集与传输模块通过网络模块实现双向数据交换。如图2所示，所述鱼眼相机采集与传输模块包括依次串接的鱼眼摄像头、FPGA数据采集模块、网络传输模块，鱼眼摄像头采集图像信息并将图像信息送入FPGA采集模块存储，FPGA采集模块将图像信息进行同步时间序列后由网络传输模块送入数据处理模块。如图3所示，所述数据处理模块包括依次串接的网络交换单元、图像处理单元、数据提取单元，网络交换单元获取网络传输模块传输的图像信息，图像信息经图像处理单元处理后送入数据提取单元进行关键信息提取，提取的关键信息送入上位机显示和存储。如图4所示，所述用户终端包括手持终端1和移动终端2，手持终端1和移动终端2分别与网络组建模块相连，手持终端1包括数据输入设备和显示屏，移动终端2包括数据交换模块、姿态传感器，数据交换模块提取移动机器人本身的信息，并将信息融合姿态传感器的姿态信息，通过网络组建模块将数据发送到手持终端1与上位机中。如图5所示，采用镁光摄像头芯片，通过8位数据线、行信号线、场信号线与FPGA模块通信；本芯片采用全局曝光模式，避免了在进行高速图像采集是产生的图像变形情况；通过FPGA进行高速采集，能达到比芯片设定要求更高的图像帧率，完全能满足运行分析的需要。如图6所示，所述SD接口用来连接硬件TPC/IP协议栈芯片，用SDIO接口能达到10M/S的速率，完全能够满足图像及数据传输带宽要求。如图7所示，基于一片ALTERA公司的CycloneIV系列的EP4CE115F29CN7主控FPGA能够进行实时数据处理，而不会出现DSP等非并行嵌入式芯片的断帧现象，能够满足实时图像处理的要求。本技术的工作原理如下：鱼眼摄像头采集图像信息并将图像信息送入FPGA采集模块，FPGA采集模块将图像信息进行同步时间序列后由网络传输模块送入网络交换单元，网络交换单元获取网络传输模块传输的图像信息，图像信息经图像处理单元处理后送入数据提取单元进行关键信息提取，提取的关键信息送入上位机显示和存储，上位机针对关键信息绘制相应的数据曲线。移动终端2通过数据交换模块提取移动机器人本身的信息，并将信息融合姿态传感器的姿态信息，通过网络组建模块将数据发送到手持终端1与上位机；手持终端1通过数据输入设备对整个系统进行控制，可以通过自带的显示屏查看数据，通过网络组建模块与上位机、移动终端2进行双向数据交换。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于鱼眼相机的运动跟踪与运动分析系统，其特征在于：包括鱼眼相机采集与传输模块、数据处理模块、上位机、网络组建模块和用户终端，鱼眼相机采集与传输模块、数据处理模块、上位机依次连接，用户终端经网络组建模块后分别连接上位机和鱼眼相机采集与传输模块，鱼眼相机采集与传输模块采集图像信息并将图像信息送入数据处理模块，图像信息经数据处理模块处理后送入上位机，所述用户终端、上位机、鱼眼相机采集与传输模块通过网络组建模块实现双向数据交换。

【技术特征摘要】
1.一种基于鱼眼相机的运动跟踪与运动分析系统，其特征在于：包括鱼眼相机采集与传输模块、数据处理模块、上位机、网络组建模块和用户终端，鱼眼相机采集与传输模块、数据处理模块、上位机依次连接，用户终端经网络组建模块后分别连接上位机和鱼眼相机采集与传输模块，鱼眼相机采集与传输模块采集图像信息并将图像信息送入数据处理模块，图像信息经数据处理模块处理后送入上位机，所述用户终端、上位机、鱼眼相机采集与传输模块通过网络组建模块实现双向数据交换。2.根据权利要求1所述的基于鱼眼相机的运动跟踪与运动分析系统，其特征在于：所述鱼眼相机采集与传输模块包括依次串接的鱼眼摄像头、FPGA采集模块、网络传输模块，鱼眼摄像头采集图像信息并将图像信息送入FPGA采集模块存储，FPGA采集模块将图像信息进...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢明，邓毓弸，周检，
申请(专利权)人：湖南科技大学，
类型：新型
国别省市：湖南;43