全景视频监控装置及基于该装置的成像方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种全景视频监控装置及基于该装置的成像方法，属于视频监控领域，该全景视频监控装置包括：第一相机、第二相机、抛物面反射镜和单片机；第一相机的镜头视场角正对抛物面反射镜的反射面，第一相机镜头视场角能够覆盖抛物面反射镜，第二相机镜头与第一相机镜头的视场角方向相反，并且第一相机和第二相机的光轴与抛物面反射镜的中轴同轴，单片机能够获取第一相机和所述第二相机采集的图像信息，并将图像信息进行拼接融合。该装置及其成像方法能够生成两种侧重点不同但图像信息相互对应的全景图像，解决传统折反射全景成像装置因相机遮挡导致的盲区问题，且能够展示两种全景图像，使用者根据实际监控需求选择相应的显示区域。

【技术实现步骤摘要】
全景视频监控装置及基于该装置的成像方法
本专利技术涉及视频监控
，具体涉及一种全景视频监控装置及基于该装置的成像方法。
技术介绍
目前，获取全景成像的方法主要由图像拼接和使用特殊光学元件两大类组成。图像拼接系统包括旋转相机系统和多相机系统，特殊光学元件系统包括鱼眼镜头系统、环形透镜系统和折反射系统。其中折反射全景成像系统具有相机数量少，实时性好等特点，适用于大视场实时成像场合。虽然其在水平方向可以获取360°视场角范围，但是由于相机的遮挡，装置下方存在一定的盲区，无法获得完整的场景俯视图像。在安防监控领域，监控装置的重点在于水平360°以及俯视区域获取完整场景信息的能力。因此，传统折反射全景成像装置存在盲区的这一缺陷，影响了其在安防监控领域的广泛应用。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于提供一种全景视频监控装置，该全景视频监控装置能够实现不同成像方式的图像的拼接，生成两种侧重点不同但图像信息相互对应的全景图像，解决传统折反射全景成像装置因相机遮挡导致的盲区问题，且能够同时展示两种全景图像，使用者根据实际监控需求选择相应的显示区域。本专利技术的第二目的在于提供一种基于上述全景视频监控装置的成像方法，利用该方法能够保证折反射成像部分的图像质量，并利用第二相机补充了第一相机俯视盲区内的图像信息。本专利技术的第三目的在于提供一种基于上述全景视频监控装置的另一种成像方法，利用该方法采用透视投影方法，重点保证第二相机成像部分的图像质量，折反射全景成像系统扩展了第二相机的视野。基于上述第一目的，本专利技术提供的全景视频监控装置，包括：第一相机、第二相机、抛物面反射镜和单片机；所述第一相机和所述第二相机位于所述抛物面反射镜的反射面的同一侧，所述第一相机的镜头视场角正对所述抛物面反射镜的反射面，所述第一相机镜头视场角能够覆盖所述抛物面反射镜，所述第二相机镜头与第一相机镜头的视场角方向相反，并且所述第一相机和所述第二相机的光轴与所述抛物面反射镜的中轴同轴，所述单片机能够获取所述第一相机和所述第二相机采集的图像信息，并将图像信息进行拼接融合。进一步的，通过抛物面反射镜的反射，所述第一相机的有限视场角能够扩展至360度；所述第二相机同步成像，所述第二相机的视场角能够覆盖由所述第一相机遮挡造成的盲区，并且所述第二相机与所述第一相机的成像内容能够产生重叠区域。进一步的，所述第一相机的成像过程：利用抛物面成像的逆投影过程，建立实际成像平面与虚拟像面之间的坐标映射关系，其逆映射公式为：其中，DM为抛物面反射镜的口径，θmax为第一相机在高度方向的视场角，β为工业相机远心透镜空间放大率；(xp2，yp2，zp2)为空间任意一点P的坐标，(xq，yq)为点P在第一相机实际成像平面的像点q的坐标。进一步的，还包括用于容纳所述第一相机和所述抛物面反射镜的外壳。进一步的，所述外壳包括上盖、透光管和支撑管；所述上盖与透光管一端连接，所述支撑管与所述透光管远离所述上盖的一端连接；所述抛物面反射镜与上盖下端连接，所述第一相机通过第一相机安装架与所述支撑管靠近所述抛物面反射镜的一端连接，所述第二相机通过第二相机安装架与所述支撑管远离所述抛物面反射镜的一端连接。进一步的，所述透光管采用锥形玻璃管，所述透光管的大直径开口端连接所述上盖，所述透光管的小直径开口端连接所述支撑管。进一步的，所述外壳还包括用以容纳所述第二相机的透光保护罩，所述透光保护罩与所述支撑管连接。进一步的，还包括安装支架，所述安装支架与所述外壳连接，所述安装支架内部设置与所述单片机电连接的电源线接口和数据线接口。基于上述第二目的，本专利技术提供了一种基于上述的全景视频监控装置的成像方法，该成像方法包括以下步骤：步骤S1，设置第一相机的虚拟像面为与成像系统对称轴Z垂直的平面，得到折反射全景成像的透视全景图像，使得第一相机和第二相机的图像投射到统一的平面上，所述成像系统对称轴Z为所述第一相机、所述第二相机的光轴和所述抛物面反射镜的中轴所在轴；步骤S2，对投射到统一的平面上的第一相机和第二相机的图像进行的拼接融合。基于上述第三目的，本专利技术提供了一种基于上述的全景视频监控装置的成像方法，该成像方法包括以下步骤：步骤S1’，设置第一相机的虚拟像面为对称轴采用成像系统对称轴Z的圆柱面，得到折反射全景成像的柱面全景图像，然后将柱面全景图像转化为第一矩形平面图像；同时，第二相机的图像映射到一定半径的球面上，确定第二相机的图像上A点与球面对应点M的映射关系，根据经纬映射法将经过球面映射的第二相机的图像再次映射到所述第一矩形平面图像所在平面上。步骤S2’，对第一相机形成的第一矩形平面图像和第二相机在所述平面上的图像拼接融合。采用上述技术方案，本专利技术的有益效果有：本专利技术提供的全景视频监控装置包括：第一相机、第二相机、抛物面反射镜和单片机；第一相机和所述第二相机位于抛物面反射镜的反射面的同一侧，第一相机的镜头视场角正对抛物面反射镜的反射面，第一相机镜头视场角能够覆盖抛物面反射镜，第二相机镜头与第一相机镜头的视场角方向相反，并且第一相机和第二相机的光轴与抛物面反射镜的中轴同轴，单片机能够获取第一相机和第二相机采集的图像信息，并将图像信息进行拼接融合。该全景视频监控装置能够实现不同成像方式的图像的拼接，生成两种侧重点不同但图像信息相互对应的全景图像，解决传统折反射全景成像装置因相机遮挡导致的盲区问题，且能够同时展示两种全景图像，使用者根据实际监控需求选择相应的显示区域。本专利技术提供的第一种基于上述全景视频监控装置的成像方法，能够保证折反射成像部分的图像质量，并利用第二相机补充了第一相机俯视盲区内的图像信息。本专利技术提供第二种基于上述全景视频监控装置的成像方法，利用该方法采用透视投影方法，重点保证第二相机成像部分的图像质量，折反射全景成像系统扩展了第二相机的视野。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体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，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的全景视频监控装置的主视图；图2为本专利技术实施例提供的全景视频监控装置的折反射成像原理图；图3为本专利技术实施例提供的全景视频监控装置的消除俯视盲区的示意图；图4为本专利技术实施例提供的全景视频监控装置的折反射成像的透视全景图像的投影原理图；图5为本专利技术实施例提供的全景视频监控装置的折反射成像的柱面全景图像的投影原理图；图6为本专利技术实施例提供的全景视频监控装置的常规相机成像的球面投影原理图；图7为本专利技术实施例提供的全景视频监控装置中，常规相机成像的经纬映射投影原理图。图标：1-第一相机；2-第二相机；3-抛物面反射镜；4-第一相机安装架；5-第二相机安装架；6-透光管；7-透光保护罩；8-上盖；9-支撑管；10-安装支架；11-单片机；12-电源线接口；13-数据线接口。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全景视频监控装置，其特征在于，包括：第一相机、第二相机、抛物面反射镜和单片机；所述第一相机和所述第二相机位于所述抛物面反射镜的反射面的同一侧，所述第一相机的镜头视场角正对所述抛物面反射镜的反射面，所述第一相机镜头视场角能够覆盖所述抛物面反射镜，所述第二相机镜头与第一相机镜头的视场角方向相反，并且所述第一相机和所述第二相机的光轴与所述抛物面反射镜的中轴同轴，所述单片机能够获取所述第一相机和所述第二相机采集的图像信息，并将图像信息进行拼接融合。

【技术特征摘要】
2017.12.07 CN 20171128646241.一种全景视频监控装置，其特征在于，包括：第一相机、第二相机、抛物面反射镜和单片机；所述第一相机和所述第二相机位于所述抛物面反射镜的反射面的同一侧，所述第一相机的镜头视场角正对所述抛物面反射镜的反射面，所述第一相机镜头视场角能够覆盖所述抛物面反射镜，所述第二相机镜头与第一相机镜头的视场角方向相反，并且所述第一相机和所述第二相机的光轴与所述抛物面反射镜的中轴同轴，所述单片机能够获取所述第一相机和所述第二相机采集的图像信息，并将图像信息进行拼接融合。2.根据权利要求1所述的全景视频监控装置，其特征在于，所述第一相机的有限视场角通过抛物面反射镜的反射能够扩展至水平360度；所述第二相机同步成像，所述第二相机的视场角能够覆盖由所述第一相机遮挡造成的盲区，并且所述第二相机与所述第一相机的成像内容能够产生重叠区域。3.根据权利要求1或2所述的全景视频监控装置，其特征在于，所述第一相机的成像过程：利用抛物面成像的逆投影过程，建立实际成像平面与虚拟像面之间的坐标映射关系，逆映射公式为：其中，DM为抛物面反射镜的口径，θmax为第一相机在高度方向的视场角，β为工业相机远心透镜空间放大率；(xp2，yp2，zp2)为空间任意一点P的坐标，(xq，yq)为点P在第一相机实际成像平面的像点q的坐标。4.根据权利要求1-3任一项所述的全景视频监控装置，其特征在于，还包括用于容纳所述第一相机和所述抛物面反射镜的外壳。5.根据权利要求4所述的全景视频监控装置，其特征在于，所述外壳包括上盖、透光管和支撑管；所述上盖与透光管一端连接，所述支撑管与所述透光管远离所述上盖的一端连接；所述抛物面反射镜与上盖下端连接，...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁檬，蒋大伟，布仁吉日嘎，申研，
申请(专利权)人：北京机械设备研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11