【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于安防监控，具体地，涉及基于虚拟现实与增强现实融合的值班中心安防监控系统。
技术介绍
1、随着科技的进步和虚拟现实(vr)技术的发展，安防领域从传统的被动监控逐步转向主动防御和智能化管理；并广泛应用于仓库消防、工业园区安防和公共场所安全等场景。但在复杂场景下依然存在以下不足：
2、一：传统监控摄像头提供的画面通常是固定视角或有限范围的多角度切换，难以全景展示、监控整体区域。
3、二：监控画面与相关数据(如温湿度、烟雾报警等)通常是分离显示的，需要值班人员切换视图或同时参考多种信息源，导致信息整合效率较低。
技术实现思路
1、为解决传统监控摄像头难以全景监控整体区域；以及监控画面与相关数据分离显示导致信息整合效率较低的技术问题，本专利技术提供了基于虚拟现实与增强现实融合的值班中心安防监控系统。通过ar模块将关键信息(如烟雾浓度、温湿度数据、消防设备状态等)以虚拟对象的形式叠加到三维场景中，免去频繁切换界面的操作，提高信息获取的便利性和高效性。
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
3、基于虚拟现实与增强现实融合的值班中心安防监控系统，包括数据采集模块、预处理模块、图像处理模块、vr投影模块和ar模块；
4、数据采集模块包括摄像机和传感器，摄像机用于采集视频数据；传感器用于检测环境数据；
5、预处理模块用于对采集的视频数据进行预处理，包括视频格式统一化和噪声清除；
6、图像处理模块
7、优选的，所述图像处理模块的实现流程包括：
8、使用合适的特征检测器识别每张图像中的特征，并生成特征描述符；用于后续图像的相似度匹配；
9、在相邻图像中，根据特征描述符找到相似的特征点对；
10、采用距离度量法确定特征点对之间的相似度；
11、根据特征点对，利用最小二乘法或ransac计算每对图像之间的单应性矩阵；
12、使用计算的单应矩阵将所有图像对齐至公共参考平面；
13、使用图像混合技术将对齐的图像之间边界进行平滑处理，消除拼接痕迹，以创建无缝全景图像。
14、优选地，所述特征检测器为sift或orb检测算法。
15、优选地，所述距离度量法为欧几里得距离法，所述相似度的取值为0.7-0.8。
16、优选地，所述单应性矩阵用于描述相邻两张图像的平面映射关系；单应性矩阵的映射关系表达式为：
17、
18、式中，h是单应性矩阵，描述两张图像之间平面投影变换关系的3×3矩阵，用于将一张图像的点[x1，y1，1]映射到另一张图像中的对应点[x2，y2，1]。
19、优选地，所述使用计算的单应矩阵将所有图像对齐至公共参考平面的具体流程包括：
20、选择中间位置的图像作为参考平面，避免变形过大；
21、将图像坐标变换到公共参考平面；
22、通过像素插值(双线性或双三次插值)对齐映射后的像素点；
23、从参考图像开始，依次将其他图像通过单应性矩阵变换对齐。
24、优选地，所述图像混合技术为梯度域融合或多频带混合技术。
25、vr投影模块用于建立二维图像到三维场景的空间投影；
26、优选地，所述vr投影模块的具体实现流程包括：
27、s1)通过摄像机的外部参数信息，定义摄像机坐标系，其原点位于摄像机的光学中心，相机的x、y和z轴与其图像平面和光轴对齐；
28、s2)定义三维通用世界坐标系，用作三维场景的参考系；
29、s3)计算世界坐标系和摄像机坐标系之间的转换矩阵；表达式为：
30、
31、式中，[xc，yc，zc]表示摄像机坐标系；[xw，yw，zw]表示世界坐标系；r是3×3的旋转矩阵，表示摄像机坐标系相对于世界坐标系的旋转；t是3×1的平移向量，表示摄像机坐标系原点相对于世界坐标系的位移；0和1用于表示齐次坐标的扩展；
32、s4)从二维视频帧中提取关键特征(点、线、平面)，使用运动结构(sfm)或多视图立体(mvs)技术从二维视频帧中生成3d点云；
33、s5)通过摄像机的内部参数建立摄像机的内参矩阵；其表达式为：
34、
35、式中：fx和fy为水平和垂直方向上的有效焦距(通常由实际焦距f和像素比例因子决定)；cx和cy为图像主点坐标(图像中心点的像素位置)；0和1表示齐次坐标的扩展；
36、s6)将摄像机坐标系中的3d点云投影到2d图像平面上，获取其像素坐标；其计算公式为：
37、
38、式中：[xp，yp]是摄像机的图像平面的归一化坐标；[u，v]是像素坐标；k是摄像机的内参矩阵；
39、s7)将3d点云的像素坐标反投影到摄像机坐标系中，再转换至世界坐标系中。
40、优选地，所述摄像机的外部参数包括位置、姿态角和ptz；用于定义摄像机在3d世界坐标系中的姿态；
41、所述摄像机的内部参数包括焦距、图像中心点以及像素缩放比例，用于定义摄像机所拍摄2d图像的几何特性。
42、ar模块用于根据业务需要生成相应的虚拟对象，并将虚拟对象叠加到三维场景中对应的世界坐标系位置，形成虚实融合的ar视频。
43、优选地，所述ar模块的具体实现流程包括：
44、根据仓库消防业务需要生成相应的虚拟对象，包括仓库分区标注、仓储物品信息标注、传感器数据标注和消防设备状态标记；
45、通过图像叠加算法，将虚拟对象以适当的透明度或遮挡关系叠加到三维场景中对应的世界坐标系位置；形成虚实融合的ar视频，
46、优选地，所述传感器数据标注包括烟雾传感器、温湿度传感器的实时数据显示。
47、本专利技术的有益效果：
48、1.数据采集和预处理模块进行视频采集、降噪等，提升数据质量与处理效率；图像处理模块和vr投影模块通过无缝拼接和空间投影优化，提供高清、逼真的虚拟现实场景，为值班人员提供全景化、沉浸式的监控体验。
49、2.ar模块将关键信息以虚拟对象的形式直接叠加在三维场景中，无需在不同界面之间切换，方便值班人员快速获取所需信息。
50、3.通过智能化场景和数据的监控及检测，提高安防管理的便利性。
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1.基于虚拟现实与增强现实融合的值班中心安防监控系统，其特征在于：包括数据采集模块、预处理模块、图像处理模块、VR投影模块和AR模块；
2.根据权利要求1所述的基于虚拟现实与增强现实融合的值班中心安防监控系统，其特征在于：所述图像处理模块的实现流程包括：
3.根据权利要求2所述的基于虚拟现实与增强现实融合的值班中心安防监控系统，其特征在于：所述特征检测器为SIFT或ORB检测算法。
4.根据权利要求2所述的基于虚拟现实与增强现实融合的值班中心安防监控系统，其特征在于：所述距离度量法为欧几里得距离法，所述相似度的取值为0.7-0.8。
5.根据权利要求2所述的基于虚拟现实与增强现实融合的值班中心安防监控系统，其特征在于：所述单应性矩阵的映射关系表达式为：
6.根据权利要求2所述的基于虚拟现实与增强现实融合的值班中心安防监控系统，其特征在于：所述图像混合技术为梯度域融合或多频带混合技术。
7.根据权利要求1所述的基于虚拟现实与增强现实融合的值班中心安防监控系统，其特征在于：所述VR投影模块的具体实现流程包括：p>
8.根据权利要求7所述的基于虚拟现实与增强现实融合的值班中心安防监控系统，其特征在于：所述摄像机的外部参数包括位置、姿态角和PTZ；所述摄像机的内部参数包括焦距、图像中心点以及像素缩放比例。
9.根据权利要求1所述的基于虚拟现实与增强现实融合的值班中心安防监控系统，其特征在于：所述AR模块的具体实现流程包括：
10.根据权利要求9所述的基于虚拟现实与增强现实融合的值班中心安防监控系统，其特征在于：所述传感器数据标注包括烟雾传感器、温湿度传感器的实时数据显示。
...【技术特征摘要】
1.基于虚拟现实与增强现实融合的值班中心安防监控系统，其特征在于：包括数据采集模块、预处理模块、图像处理模块、vr投影模块和ar模块；
2.根据权利要求1所述的基于虚拟现实与增强现实融合的值班中心安防监控系统，其特征在于：所述图像处理模块的实现流程包括：
3.根据权利要求2所述的基于虚拟现实与增强现实融合的值班中心安防监控系统，其特征在于：所述特征检测器为sift或orb检测算法。
4.根据权利要求2所述的基于虚拟现实与增强现实融合的值班中心安防监控系统，其特征在于：所述距离度量法为欧几里得距离法，所述相似度的取值为0.7-0.8。
5.根据权利要求2所述的基于虚拟现实与增强现实融合的值班中心安防监控系统，其特征在于：所述单应性矩阵的映射关系表达式为：
6.根据权利要求2所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：邱少师，周伟其，
申请(专利权)人：广州创想云科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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