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360度全景攝像技術應用淺析

來源:中國數字音視網     作者:Tarier    編輯:數字音視工程    2010-03-02 00:00:00     加入收藏    咨詢

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360度全景攝像技術應用淺析

  以往我們在狹小空間試圖構建監控系統,無外乎會采用幾種方案:短焦距鏡頭攝像機、調整安裝位置、或多攝像機聯動對射等。但以上幾種方式都存在著不同的應用缺陷;選擇短焦距鏡頭攝像機時,水平可視范圍小于80度(廣角也超不過90度),因而監控范圍較小;調整安裝位置,往往受到客觀環境的制約而影響穩定安裝(例如一面是玻璃、一面是門、頂上有電線或無法承重的裝飾吊頂等等);選擇多攝像機聯動對射,不僅增加了設備投入的成本,也使得施工變得更加繁瑣。

  所以,通常只有在必須的情況下,我們才費盡周折地試圖在狹小空間安裝視頻監控設備。就當人們開始將要習慣忍受這樣的架設行為時(固有的需求矛盾所制),悄然產生一種新生力量----360度全景攝像。

  一、技術簡介

  顧名思義,360度全景攝像就是一次性收錄前后左右的所有圖像信息,沒有后期合成,更沒有多鏡頭拼接。其原理依據仿生學(魚眼構造如圖1)采用物理光學的球面鏡透射加反射原理一次性將水平360度,垂直180度的信息成像(如圖2),再采用硬件自帶的軟件進行轉換,以人眼習慣的方式呈現出畫面。

  魚眼鏡頭是一種超廣角的特殊鏡頭,其視覺效果類似于魚眼觀察水面上的景物。魚的眼睛類似人眼構造,但是相對于扁圓形的人眼水晶體,魚眼水晶體是圓球形,雖然只能看到比較近的物體,但卻擁有更大的視角。

  圖3中,人眼看水中實物,由于實物反射的光線在水中發生折射,使人誤以為物體處于虛像的位置(例如水中筷子彎曲現象)。根據折射原理,光從空氣斜射入水等介質中時,折射角小于入射角;光從水等介質斜射入空氣中時,折射角大于入射角。也可以概括為,光從一種介質斜射入另一種介質時,傳播方向一般會發生變化。魚眼鏡頭就是利用折射原理,本著擁有更大的球面弧度(類似魚眼的球形水晶體),成像平面離透鏡更近(魚眼的水晶體到視網膜距離很近)的設計思想,進行開發制造的。

  一般來說,焦距越短,視角越大,而視角越大,因光學原理產生的變形也就越強烈。為了達到水平360度,垂直180度的超大視角,魚眼鏡頭允許桶形畸變合理存在,除了畫面中心的景物保持不變,其他本應水平或垂直的景物都發生了相應的變化。為了把畸變后的圖象轉化為適合于人眼觀看的正常圖像,需要通過軟件對圖像進行坐標變換,并進行圖像修正等處理。

  圖4是以日本FXC魚眼鏡頭為例,簡要介紹360攝像頭軟件處理的基本流程:

  圖5是日本FXC360全景處理處理系統中,圓形圖像轉換為平面圖像所用到的原理與方程式。在PC端軟件或者嵌入式處理系統中通過計算處理,呈現出人眼所習慣的平面圖像。

  二、360度攝像頭的產品特點

  1. 壓倒性的寬角度攝像

  水平360度,垂直180度全景攝像,顛覆了以往廣角攝像機的概念。對360度產品來說,視頻監控已經無死角。

  2. 球面圖像可轉化為正常的平面視圖

  魚眼攝像頭所取景的圖像,經過攝像機內部軟件的修正,圖面展開等處理,可轉化為適合人眼的正常平面視圖。

  3. 降低成本。

  相比采用傳統攝像機視頻監控系統,采用全方位取景的360度攝像頭,可以有效降低攝像頭數量,并縮減在多輸入硬盤錄像機方面的投入,還可降低施工布線難度,并節省后續維護費用。

  4. 可接入已有的視頻監視系統

  360度攝像頭,可以無縫接入已有的模擬監控系統,擴展性較好。用銅軸電纜與普通的硬盤錄像機接續,即可實現360度全景監控。

免責聲明:本文來源于中國數字音視網,本文僅代表作者個人觀點,本站不作任何保證和承諾,若有任何疑問,請與本文作者聯系或有侵權行為聯系本站刪除。(原創稿件未經許可,不可轉載,轉載請注明來源)
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