[实用新型]分布式全景监控系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种监控系统，尤其涉及一种分布式全景监控系统。

背景技术

近年来，全景视频监控系统逐步兴起，主要的做法分为三种：

(1)使用单摄像机，通过特殊的镜头设计得到全景影像。受镜头性能的影响，这类方法的缺陷是全景视频图的分辨率不高且图像存在一定的畸变。即使通过图像处理算法对畸变进行矫正，图像失真仍在一定程度上不可避免。

(2)通过电动机在垂直和水平两个自由度上的转动，由一组图像近视产生一个全景图像。这类方法的缺陷在于得到的图像是不连续的，可能存在一定的盲区。此外相机运动会造成机械磨损，且获得的图像有一定程度的抖动。

(3)在全景摄像机上安置多个摄像头，这些摄像头安装在固定位置，且画面彼此交错。较前两种方法，该方法的清晰度高、失真小，且无机械运动部分。目前与之相关的专利文献被公开的包括：中国发明专利说明书CN1706195A（公开于2005年12月7日）揭示一种具有对个摄像机的全景可视系统；中国发明专利说明书CN102137229A（公开于2011年07月27日）公开了一种嵌入式高清全景摄像机的设计方法；中国发明专利说明书CN102355545A（公开于2012年02月15日）公开了一种360度实时全景摄像机的设计方法；中国发明专利说明书CN101102514A（公开于2008年1月9日）公开了实时全景无缝无失真视频摄像机；中国发明专利说明书CN101568018A（公开于2009年10月28日）公开了一种无旋转全景摄像装置及其构成的监控系统；中国发明专利说明书CN101630117A（公开于2010年1月20日）公开了涉及多摄像机同步获取360度高清全景系统；中国发明专利说明书CN101753849A（公开于2008年12月01日）公开了复眼全景摄像机；中国发明专利说明书CN101866482A（公开于2010年10月20日）提出一种基于摄像设备自动标定技术的全景图拼接方法。

这些专利方法中，摄像头以轴为中心，被近似均匀的安置在全景摄像机的机壳上。这类系统无法应对复杂场景，当存在遮挡时，全景重建存在阻塞区域。受限于摄像头的景深，由上述方法重构的全景图像的清晰度不尽理想。分布式摄像机布局可以很好的解决遮挡问题，且能提高全景摄像机的可视范围及清晰度。

实用新型内容

为了解决现有技术存在的上述缺点和不足，本实用新型提供了一种由多摄像机组成的分布式全景监控系统。本实用新型对多个摄像头的安置要求低，根据场景情况，可分别安置在距离较远的不同位置；可根据用户需求选择摄像机的取景方向，以规避遮挡问题；摄像机的分布式安放提高了全景图的可视范围和清晰度；该系统能够对不同聚焦图像进行拼接组合，并对几何失真进行补偿。本实用新型适用于广场、大型仓库、商场、机场、交通管理等安防领域，实现对复杂环境下全场景的360度实时观察和监控。

本实用新型的目的通过以下技术方案实现。

一种分布式全景监控系统，包括：多个相互独立的、彼此影像有覆盖的摄像头；显示和存储单路视频信号并根据拼接需要提取单路特征，最终将特征信息与视频信号交织和同步的视频信号转换模块；实现多路视频信号同步和图像拼接的图像拼接模块。

优选的，所述视频信号转换模块包括：实现对摄像头视频编码信号的解码，并恢复出像素域图像的解码器；对解码视频信号逐帧提取特征的特征提取模块；实现对视频帧信号与特征信号的数据重新组织的数据交织模块。

优选的，所述分布式全景监控系统还包括显示器和硬盘存储器，所述视频信号转换模块的一路连接至所述硬盘存储器并通过所述显示器提供独立的预览显示，另一路连接至所述图像拼接模块。

所述图像拼接模块提取各镜头中的显著特征点，首先对这些特征点作三维仿射匹配，再由这些仿射匹配点估算出其它非特征点的仿射变换，通过对所有的像素点进行移位操作，最终合成全景图像。

在本实用新型中，设计像素级仿射变换计算方式及仿射矩阵的细化和优化方式，从而精准估计相邻视频间的匹配关系；设计了仿射变换优化的评价标准，经过仿射变换后的特征描述子对的总误差为最小方法；设计了非特征点的仿射关系的估计准则，参考特征描述子及几何距离的差距计算非特征点的仿射关系的方法。