基于全方位视觉传感器的立体化智能摄像设备制造技术

一种基于全方位视觉传感器的立体化智能摄像设备，包括固定支架、安装在固定支架上的高速球摄像机以及用于控制高速球摄像机进行抓拍的视频数据微处理器，所述的立体化智能摄像设备还包括用于获取监控领域内全方位视频数据的全方位视觉传感器ＯＤＶＳ，微处理器将采集到的全景视频图像进行动态图像理解等处理，得到监控领域内所关心的对象或者事件的空间位置信息，然后根据ＯＤＶＳ与高速球摄像机之间的视场空间映射关系，指示高速球摄像机快速的转动到希望的定点位置进行局部监控。本发明专利技术提供一种实现多目标自动跟踪、全方位视觉大视场内自动摄取监控对象目标、实现实时动态、智能的过程监控的基于全方位视觉传感器的立体化智能摄像设备。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种智能摄像设备，尤其是全方位视觉传感器、高速 球摄像机、计算机视觉、动态图像理解、机电一体化设计等技术在立 体化智能摄像设备方面的应用。
技术介绍
高速球摄像机以具有快速旋转、预置位、巡视轨迹、坐标功能、 自动归位功能、长焦限速功能、夜视功能、外形美观和环境融合好等 显著特点，正成为平安城市监控工程的新宠，鉴于智能高速球摄像机 具有其他摄像机无法比拟的优势，在智能大厦监控、银行保安、远程 教育、商场、机场、车站、道路、广场、小区、校园、地铁等室内外 监控领域中得到了广泛的应用。目前一些智能高速球摄像机已经能实现自动跟踪单个对象，但是在多目标对象情况下却无法实现多目标自动跟踪；另外即使在手动操 控或定点巡逻时，依然存有时间上的监控死角问题；尤其在控制高速 球摄影机转动时，因为只能控制向上/向下/向左/向右等运动，往往无 法很快的将高速球摄影机转动到希望的位置，或者说不知道要控制髙 速球摄影机转动到什么地方，造成监控效率的降低；另外在实际应用 中，摄像机即使抓拍到了监控对象，在事后确认过程中由于监控对象 在整个视频图像上所占的比例过小，而造成了无法确认该监控对象是 谁等问题。从全局监控和局部监控的观点来说，上述的几个问题关键 点是由于让高速球摄像机担任了全局监控角色所引起的，而高速球摄像机最胜任的角色应该是某个空间位置的局部监控。
技术实现思路
为了克服已有智能摄像设备存在的多目标自动跟踪困难、存在着 监控死角、高速球摄影机转动的盲目性的不足，本专利技术提供一种实现 多目标自动跟踪、全方位视觉大视场内自由摄取目标、实现实时动态、 智能的过程监控的基于全方位视觉传感器的立体化智能摄像设备。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是一种基于全方位视觉传感器的立体化智能摄像设备，包括固定支 架、安装在固定支架上的高速球摄像机以及用于控制高速球摄像机进 行抓拍的视频数据微处理器，所述的立体化智能摄像设备还包括用于 获取监控领域内全方位视频数据的全方位视觉传感器，所述全方位视 觉传感器包括用以反射监控领域中物体的折反射镜面、用以防止光折 射和光饱和的黑色圆锥体、透明外罩和摄像单元，所述的折反射镜面 位于透明外罩的上方，折反射镜面朝下，黑色圆锥体固定在折反射镜 面的底部中央，所述摄像单元位于所述折反射镜面的焦点位置，所述 透明外罩安装在固定支架上，所述折反射镜面、黑色圆锥体、透明外 罩和摄像单元在同一中心轴线上；所述的视频数据微处理器包括 ODVS的标定模块，用于建立监控空间的图像与所获得的视频图像的 对应关系；ODVS与高速球摄像机之间的视频数据融合模块，用于控制高速球摄 像机的转动与调焦，使得高速球摄像机能对准所跟踪目标对象进行特 写抓拍或者摄像；虚拟线定制模块，用于定制在监控领域内的敏感区域检测线，虚拟线定制在监控领域的出入口处；目标对象ID号和文件夹的自动生成模块，用于对刚进入敏感区域检 测线的目标对象进行命名，当目标对象进入监控范围的敏感区域内时， 系统自动会产生一个目标对象ID号并同时生成一个以该目标对象ID 号命名的文件夹，用于存放该目标对象的特写图像或者视频图像； 多对象目标跟踪模块，用于跟踪监控领域内的多目标对象，包括自适应背景消减单元，用于在底层特征层将监控领域背景中把前 景对象目标部分的像素点提取出来，混合高斯分布模型来表征图像帧中每一个像素点的特征；设用来描述每个点颜色分布的高斯分布共有K个，分别标记为<formula>formula see original document page 8</formula> (12)式(12)中的下标t表示时间，各高斯分布分别具有不同的权值 和优先级，再将K个背景模型按照优先级从高到低的次序排序，取定 适当的背景模型权值和阈值，在检测前景点时,按照优先级次序将^与 各高斯分布模型逐一匹配，若匹配，则判定该点可能为前景点，否则 为前景点；若某个高斯分布与K匹配，则对该高斯分布的权值和高斯 参数按一定的更新率进行更新；阴影抑制单元，用于通过形态学运算实现，利用腐蚀和膨胀算子 分别去除孤立的噪声前景点和填补目标区域的小孔，先对消除了背景 模型后的前景点集F分别进行膨胀和腐蚀处理，得到扩张集Fe和收 縮集Fc，通过处理所得到的扩张集Fe和收縮集Fc是对初始前景点集 F进行填补小孔和去除孤立噪声点的结果；因此有以下关系Fc<F<Fe 成立，接着以收縮集Fc作为起始点，在扩张集Fe上检测连通区域，然后将检测结果记为(Rei,i^,2,3,…,n)，最后将检测所得的连通区域重 新投影到初始前景点集F上，得到最后的连通检测结果(Ri二Rein F，i=l,2,3/..，n};连通区域标识单元，用于采用八连通区域提取算法提取前景目标跟踪处理单元；用于基于目标颜色特征跟踪算法，利用目标对象 的颜色特征在视频图像中找到运动目标对象所在的位置和大小，在下 一帧视频图像中，用运动目标当前的位置和大小初始化搜寻窗口，在 连通区域标识单元处理后所得到的目标对象的方位以及大小，然后将 处理结果提交给目标颜色特征跟踪算法，以实现多目标对象的自动跟 踪；监控视频数据传输模块，用于将动态感知到的包含有跟踪目标对象视 频数据传输给监控中心。作为优选的一种方案所述折反射镜为双曲面镜，所述摄像单元 位于所述双曲面镜的虚焦点位置，所述固定支架上的外螺纹与连接5 的内螺纹连接，将高速球摄像机与连接件的内螺纹连接。作为优选的另一种方案所述折反射镜为双曲面镜，所述摄像单 元位于所述双曲面镜的实焦点位置，双曲面镜的中间留有一个小孔， 在双曲面镜的前面配置有一个圆弧副镜，圆弧副镜的中心与双曲面镜 的虚焦点重合，圆弧副镜的中部留有一个小孔，在该小孔中嵌入一个 广角镜头。进一步，所述的透明外罩呈碗状，即由半圆球和圆锥构成，半圆 球的球心与双曲面镜的焦点重合，在半圆球部分的半径处与圆锥部分进行过渡。再进一步，所述视频数据融合模块的标定方法为以全景图像中 心为圆心，根据需要将全景图像分成圆环，然后将每个圆环划分等份， 一幅全景图像就被规则地分成了数个区域，每个区域有它特定的角度、方向和大小；根据ODVS距地面的高度、高速球摄像机空间位置和摄像头焦距等参数，依次确定高速球摄像机要检测的区域所需要水平、 垂直旋转的角度以及焦距。更进一步，在所述的目标对象ID号和文件夹的自动生成模块中，图像文件的命名方式根据抓拍的次数来确定，视频图像文件也是根据摄像装置以及摄像先后顺序来命名；由于全方位视觉传感器一直在拍 摄，因此它的视频文件命名为ODVS.avi;高速球摄像机第一次拍摄的 摄像就取名为l.avi。所述全方位视觉传感器的摄像单元和高速球摄像机分别用螺钉固 定在固定板上，固定板的上部铺设与全方位视觉传感器摄像单元、高 速球摄像机连接的视频线、控制线和电源线，固定板的下部露出全方位视觉传感器摄像装置和高速球摄像机的获取视频图像部分。本专利技术的技术构思为近年发展起来的全方位视觉传感器 0DVS(0mniDirectional Vision Sensors)为实时获取场景的全景图像 提供了一种新的解决方案。0DVS的特点是视野广(360度)，能把一个 半球视野中的信息压縮成一幅图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于全方位视觉传感器的立体化智能摄像设备，包括固定支架、安装在固定支架上的高速球摄像机以及用于控制高速球摄像机进行抓拍的视频数据微处理器，其特征在于：所述的立体化智能摄像设备还包括用于获取监控领域内全方位视频数据的全方位视觉传感器，所述全方位视觉传感器包括用以反射监控领域中物体的折反射镜面、用以防止光折射和光饱和的黑色圆锥体、透明外罩和摄像单元，所述的折反射镜面位于透明外罩的上方，折反射镜面朝下，黑色圆锥体固定在折反射镜面的底部中央，所述摄像单元位于所述折反射镜面的焦点位置，所述透明外罩安装在固定支架上，所述折反射镜面、黑色圆锥体、透明外罩和摄像单元在同一中心轴线上；所述的视频数据微处理器包括：ＯＤＶＳ的标定模块，用于建立监控空间的图像与所获得的视频图像的对应关系；ＯＤＶＳ与高速球摄像机之间 的视频数据融合模块，用于控制高速球摄像机的转动与调焦，使得高速球摄像机能对准所跟踪目标对象进行特写抓拍或者摄像；虚拟线定制模块，用于定制在监控领域内的敏感区域检测线，虚拟线定制在监控领域的出入口处；目标对象ＩＤ号和文件夹的自 动生成模块，用于对刚进入敏感区域检测线的目标对象进行命名，当目标对象进入监控范围的敏感区域内时，系统自动会产生一个目标对象ＩＤ号并同时生成一个以该目标对象ＩＤ号命名的文件夹，用于存放该目标对象的特写图像或者视频图像；多对象目标跟踪模 块，用于跟踪监控领域内的多目标对象，包括：自适应背景消减单元，用于在底层特征层将监控领域背景中把前景对象目标部分的像素点提取出来，混合高斯分布模型来表征图像帧中每一个像素点的特征；设用来描述每个点颜色分布的高斯分布共有Ｋ个，分别标记 为：η（Ｙ↓［ｔ］，μ↓［ｔ，ｉ］，∑↓［ｔ，ｉ］），ｉ＝１，２，３…，ｋ（１２）式（１２）中的下标ｔ表示时间，各高斯分布分别具有不同的权值和优先级，再将Ｋ个背景模型按照优先级从高到低的次序排序，取定适当的背景模型权值和 阈值，在检测前景点时，按照优先级次序将Ｙ↓［ｔ］与各高斯分布模型逐一匹配，若匹配，则判定该点可能为前景点，否则为前景点；若某个高斯分布与Ｙ↓［ｔ］匹配，则对该高斯分布的权值和高斯参数按一定的更新率进行更新；阴影抑制单元，用于通过形态 学运算实现，利用腐蚀和膨胀算子分别去除孤立的噪声前景点和填补目标区域的小孔，先对消除了背景模型后的前景点集Ｆ分别进行膨胀和腐蚀...

【技术特征摘要】
1、一种基于全方位视觉传感器的立体化智能摄像设备，包括固定支架、安装在固定支架上的高速球摄像机以及用于控制高速球摄像机进行抓拍的视频数据微处理器，其特征在于所述的立体化智能摄像设备还包括用于获取监控领域内全方位视频数据的全方位视觉传感器，所述全方位视觉传感器包括用以反射监控领域中物体的折反射镜面、用以防止光折射和光饱和的黑色圆锥体、透明外罩和摄像单元，所述的折反射镜面位于透明外罩的上方，折反射镜面朝下，黑色圆锥体固定在折反射镜面的底部中央，所述摄像单元位于所述折反射镜面的焦点位置，所述透明外罩安装在固定支架上，所述折反射镜面、黑色圆锥体、透明外罩和摄像单元在同一中心轴线上；所述的视频数据微处理器包括ODVS的标定模块，用于建立监控空间的图像与所获得的视频图像的对应关系；ODVS与高速球摄像机之间的视频数据融合模块，用于控制高速球摄像机的转动与调焦，使得高速球摄像机能对准所跟踪目标对象进行特写抓拍或者摄像；虚拟线定制模块，用于定制在监控领域内的敏感区域检测线，虚拟线定制在监控领域的出入口处；目标对象ID号和文件夹的自动生成模块，用于对刚进入敏感区域检测线的目标对象进行命名，当目标对象进入监控范围的敏感区域内时，系统自动会产生一个目标对象ID号并同时生成一个以该目标对象ID号命名的文件夹，用于存放该目标对象的特写图像或者视频图像；多对象目标跟踪模块，用于跟踪监控领域内的多目标对象，包括自适应背景消减单元，用于在底层特征层将监控领域背景中把前景对象目标部分的像素点提取出来，混合高斯分布模型来表征图像帧中每一个像素点的特征；设用来描述每个点颜色分布的高斯分布共有K个，分别标记为η(Yt，μt，i，∑t，i)，i＝1，2，3…，k(12)式(12)中的下标t表示时间，各高斯分布分别具有不同的权值和优先级，再将K个背景模型按照优先级从高到低的次序排序，取定适当的背景模型权值和阈值，在检测前景点时，按照优先级次序将Yt与各高斯分布模型逐一匹配，若匹配，则判定该点可能为前景点，否则为前景点；若某个高斯分布与Yt匹配，则对该高斯分布的权值和高斯参数按一定的更新率进行更新；阴影抑制单元，用于通过形态学运算实现，利用腐蚀和膨胀算子分别去除孤立的噪声前景点和填补目标区域的小孔，先对消除了背景模型后的前景点集F分别进行膨胀和腐蚀处理，得到扩张集Fe和收缩集Fc，通过处理所得到的扩张集Fe和收缩集Fc是对初始前景点集F进行填补小孔和去除孤立噪声点的结果；因此有以下关系Fc＜F＜Fe成立，接着以收缩集Fc作为起始点，在扩张集Fe上检测连通区域，然后将检测结果记为{Rei，i＝1，2，3，…，n}，最后将检测所得的连通区域重新投影到初始前景点集F上，得到最后的连通检测结果{Ri＝Rei∩F，i＝1，2，3，…，n}；连通区域标识单元，用于采用...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤一平，
申请(专利权)人：汤一平，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]