安防视频监控系统中的360°全景摄像机


过去监视狭小空间时,会采用短焦距镜头摄像机或调整安装位置或用多摄像机联动对射等。但短焦距镜头摄像机水平可视范围小于80°(广角也超不过90°),因而监控范围较小:在安装位置的选择上,往往受到客观环境的约束而影响稳定安装(如一面是玻璃、一面是门、顶上有电线或无法承重的装饰吊顶等);选择多摄像机联动对射时,又增加了设备投入的成本,且使得施工变得烦琐,因此出现了360°全景摄像机。

一、360°全景摄像机的结构与原理

360°全景摄像能一次性地收录前后左右的所有图像信息,没有后期合成,更没有多镜头拼接。其关键设备是有能360°成像的鱼眼镜头,其结构与原理如图1所示。

安防视频监控系统中的360°全景摄像机(图2)

图1 日本FXC鱼眼镜头结构

这种摄像机,是依据仿生学采用物理光学的球面镜透射加反射原理次性将水平360°,垂直180°的信息成像,再采用硬件自带的软件,进行人眼习惯的方式处理,从而使之呈现出如图2的画面。

安防视频监控系统中的360°全景摄像机(图3)

图2 软件处理流程

以日本FXC鱼眼镜头为例,360°摄像机软件处理的基本流程如图2所示。

日本FXC360全景处理系统中,所用到的原理与方程式如式(1)所示。

放大处理方程式为
安防视频监控系统中的360°全景摄像机(图4)

圆环坐标系向直角坐标系转换处理方程式为
安防视频监控系统中的360°全景摄像机(图5)

噪音滤波器方程式为
安防视频监控系统中的360°全景摄像机(图6)
 

二、360°全景摄像机的特点

(1)可进行宽角度摄像,使视频监控无死角。一般摄像机的取景角度如图3所示。

安防视频监控系统中的360°全景摄像机(图7)

图3 一般摄像机的取景角度

360°全景摄像机的取景角度如图4所示。

安防视频监控系统中的360°全景摄像机(图8)

图4 360°摄像机的取景角度

因为这种摄像机能水平360°、垂直180°全景摄像,就颠覆了以往广角摄像机的概念。因此,利用360°全景摄像机,可以使安防视频监控无死角。

(2)能将球面图像转化为正常的平面视图。该机所取景的图像,经过摄像机内部的补正,图面展开等处理,可将球面图像平面展开,转化为适合人眼的正常平面视图,如图5所示。

安防视频监控系统中的360°全景摄像机(图9)

图5 平面展开实景图

(3)能降低成本。相比采用传统摄像机的安防视频监控系统,采用全方位取景的360°摄像机,可以有效降低摄像机数量,并缩减在多输入硬盘录像机方面的投入,还可降低施工的布线难度,并节省后续维护费用。

(4)可接入已有的安防视频监视系统。该机可以无缝接入已有的模拟安防视频监控系统,扩展性较好。用同轴电缆与普通的硬盘录像机接续,即可实现360°全景监控。

(5)能完全取代传统高速球机中电机驱动的云台控制系统。该机具有虚拟PTZ技术,可完全取代传统高速球机中电机驱动的云台控制系统,并可使回放图像时,体验Zoom ln/Out及旋转等操作。由于有了虚拟PTZ技术,使实现虚拟现实变得更为容易,且将减少机械电机部件,从而减少设备功耗和发热,减少器件摩擦损耗,延长设备和系统的使用寿命。

三、360°全景摄像机的具体应用

360°全景摄像机可以应用于楼宇大厅、出入口、电梯、会议室、饮食店、停车场、工厂厂房与客车车厢等多种场合。例如,将360°全景摄像机用在狭小的公交车车厢内,是将它安装于车厢中部,则可将周围环境图像信息尽收"眼”底,可以剔除死角和盲区;若采用传统的摄像机监控,一节车厢大约要4台设备才能覆盖全部范围,在狭小的空间内,破坏美感,也容易引起乘客不快。360°全景摄像除了在安防视频监控行业应用外,还可在产品展示、视频教学、影音娱乐、虚拟现实等方面发挥巨大作用。

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