全方位視覺裝置

1、一種全方位視覺裝置，包括全方位攝像單元、微處理器、存儲器、顯示裝置， 所述的全方位攝像單元由反射部件、透鏡、攝像部件組成，所述的反射部件包括 雙曲線面鏡，CCD攝像部件位于雙曲線面鏡的虛焦點位置，透鏡位于CCD攝像 部件與雙曲線面鏡之間，所述的攝像部件通過視頻輸入接口與微處理器通信連接， 所述的顯示裝置與微處理器的視頻輸出接口連接，所述的微處理器包括圖像采集 模塊，用于采集CCD攝像部件上的圖像；圖像存儲模塊，用于將采集的圖像數 據存入存儲器；圖像預處理模塊，用于將采集的圖像去噪、平滑處理；其特征在 于：所述的微處理器還包括：
圖像初始化模塊，用于確定所采集的全方位圖像的中心點的位置和內徑為r、外 徑為R，查找半徑變化時相應圓周上像素平均值變化最大的值所對應的
(r，x*0，y*0)，其計算式為：
${\max }_{(r,{x^{*}}_0,{y^{*}}_0)}\left|\frac{1}{\mathrm{\Delta r}}\underset{k}{\Sigma }\right\{G_{\sigma }\left(r\right)\underset{m}{\Sigma }I(x^{*},y^{*})\left\}\right|---\left(1\right)$
其中：Gσ(r)＝Gσ((n-k)Δr)-Gσ((n-k-1)Δr)????(2)
$\underset{m}{\Sigma }I(x^{*},y^{*})=I[(\mathrm{k\Delta }r\cos \left(\mathrm{m\Delta \beta }\right)+{x^{*}}_0),(\mathrm{k\Delta }r\sin \left(\mathrm{m\Delta \beta }\right)+{y^{*}}_0)]---\left(3\right)$
I(x*，y*)為圖像的像素，r為圓周的半徑，G為對原圖像進行平滑的高斯模板，Δr 表示半徑搜索的步長，Δβ表示沿著圓弧分隔的角度的步長；
圖像展開處理模塊，用于將CCD攝像部件獲得的圓形全方位圖像通過幾何變換 展開成矩形柱面全景圖像；
圖像輸出模塊，用于將展開后的矩形柱面全景圖像輸出到顯示裝置。
2、如權利要求1所述的全方位視覺裝置，其特征在于：所述的圖像展開處理模塊 包括：
讀取坐標信息單元，用于讀取上述初始化模塊中計算得到的圓形全方位圖像的中 心坐標以及圖像的內外圓半徑；
近似展開計算單元，用于將圓形全方位圖像的中心坐標設定平面坐標系的原點 O**(0，0)、X*軸、Y*軸，圖像的內徑為r，外徑為R，設定中間圓的半徑：r1＝(r+ R)/2，方位角為：β＝tan-1(y*/x*)；矩形柱面全景圖像以坐標原點O**(0，0)、 X**軸、Y**軸為平面坐標系，將圓形全方位圖像中的內徑為r與X*軸的交點(r，0) 作為坐標原點O**(0，0)，以方位角β逆時針方向展開；建立矩形柱面全景圖像中 任意一點像素坐標P**(x**，y**)與圓形全方位圖像中的像素坐標Q*(x*，y*)的對應 關系，其計算式為：
x*＝y(tǒng)*/(tan(360x**/π(R+r)))????(4)
y*＝(y**+r)cosβ????????????????(5)
上式中，x**，y**為矩形柱面全景圖像的像素坐標值，x*，y*為圓形全方位圖像 的像素坐標值，R為圓形全方位圖像的外徑，r為圓形全方位圖像的內徑，β為 圓形全方位圖像坐標的方位角。
3、如權利要求1所述的全方位視覺裝置，其特征在于：所述的圖像展開處理模塊 包括：
讀取坐標信息單元，用于讀取上述初始化模塊中計算得到的圓形全方位圖像的中 心坐標以及圖像的內外圓半徑；
映射矩陣展開單元，用于將圓形全方位圖像的中心坐標設定平面坐標系的原點 O**(0，0)、X*軸、Y*軸，圖像的內徑為r，外徑為R，方位角為：β＝tan-1(y*/x*)； 矩形柱面全景圖像以坐標原點O**(0，0)、X**軸、Y**軸為平面坐標系，將圓形全 方位圖像中的內徑為r與X*軸的交點(r，0)作為坐標原點O**(0，0)，以方位角β逆 時針方向展開；根據圓形全方位圖像中的任意一點像素坐標Q*(x*，y*)與矩形柱面 全景圖像中像素坐標P**(x**，y**)的對應關系，建立從Q*(x*，y*)到P**(x**，y**)的映 射矩陣對應關系，其計算式為：
P**(x**，y**)← M× Q*(x*，y*)????(6)
上式中， Q*(x*，y*)為全方位圖像上的各個像素坐標的矩陣， M為從全方位圖像 坐標到矩形柱面全景圖像坐標的對應關系矩陣，P**為矩形柱面全景圖像上的各 個像素坐標的矩陣。
4、如權利要求1所述的全方位視覺裝置，其特征在于：所述的圖像展開處理模塊 包括：
讀取坐標信息單元，用于讀取上述初始化模塊中計算得到的圓形全方位圖像的中 心坐標以及圖像的內外圓半徑；
極坐標展開計算單元，用于根據全方位圖像的中心點的位置和內徑為r、外徑為R， r*為圖像上任意點距離內圓的徑向長度，方位角為：β＝tan-1(y*/x*)，建 立極坐標(r*，β)，與全方位內外圓邊界的交點坐標分別為 (x* inner(β)，y* inner(β))和(x* outer(β)，y* outr(β))；矩形柱面全景圖像以坐標原點 O**(0，0)、X**軸、Y**軸為平面坐標系，將圓形全方位圖像中的內徑為r與X*軸 的交點(r，0)作為坐標原點O**(0，0)，以方位角β逆時針方向展開；根據圓形全方 位圖像中的任意一點像素坐標(r*，β)與矩形柱面全景圖像中像素坐標P**(x**， y**)的對應關系，其計算式為：
$\left\{\begin{array}{c}{x}^{**}(r^{*},\beta )=(1-r^{*}){x^{*}}_{\mathrm{inner}}\left(\beta \right)+r^{*}{x^{*}}_{\mathrm{outer}}\left(\beta \right)\\ y^{**}(r^{*},\beta )=(1-r^{*}){y^{*}}_{\mathrm{inner}}\left(\beta \right)+r^{*}{y^{*}}_{\mathrm{outer}}\left(\beta \right)\end{array}\right.---\left(7\right).$
5、如權利要求1-4之一所述的全方位視覺裝置，其特征在于：圖像展開處理模 塊還包括：
插值計算單元，用于消除在所述的展開單元取整計算所帶來的誤差，計算得到的 矩形柱面全景圖像的某個像素坐標P**(x**，y**)的像素點為(k0，j0)，所述的像素點坐 標落在由(k，j)，(k+1，j)，(k，j+1)，(k+1，j+1)四個相鄰整數像素為頂點坐標所構成的正方 形內，用式(8)插值計算：
P**(x**，y**)＝(P*(x*+1，y*)-P*(x*，y*))*(k0-k)+(P*(x*，y*+1)-P*(x*，y*))*(j0-j) +(P*(x*+1，y*+1)+P*(x*，y*)-P*(x*+1，y*)-P*(x*，y*+1))*(k0-k)*(j0-j)+P*(x*，y*) (8)
所述的插值計算單元的輸入端連接展開計算單元的輸出端，所述的插值計算單元 的輸出端連接圖像輸出模塊。
6、如權利要求5所述的全方位視覺裝置，其特征在于：圖像展開處理模塊還包括： 圖像增強單元，用于對圖像輸出單元輸出的像素均衡化，計算式為：
$S\left(r_k\right)=T\left(r_k\right)=\frac{1}{N}\underset{i=0}{\overset{k}{\Sigma }}N\left(r_i\right)---\left(9\right)$
上式中，變換函數為灰度級累積分布函數T(r)，設原始圖像的灰度級為rk， S(r)為變換后圖像的灰度分布函數，N為圖像中的像素總數，N(ri)為圖像中灰 度級為ri的像素總數。
7、如權利要求6所述的全方位視覺裝置，其特征在于：所述的圖像預處理模塊包 括：
圖像濾波單元，用于采用二維Gabor濾波器對圓形全方位圖像進行濾波；
圖像質量判斷單元，用于采用二維FFT變換計算頻域高頻能量，并比較所得的高 頻能量值與預設的下限值，在高頻能量值大于下限值時選擇性地輸出全方位圖像。
8、如權利要求5所述的全方位視覺裝置，其特征在于：所述的反射部件還包括非 透光圓錐體、透明圓柱體，所述的雙曲線面鏡位于圓柱體的上端，且面部的凹口 向內伸入圓柱體內，所述的雙曲線面鏡的底面為反射面；所述的反射面中央固定 連接所述的圓錐體，所述的圓錐體的錐角向下；所述的雙曲線面鏡、圓錐體、圓 柱體的旋轉軸在同一中心軸線上；所述的透鏡位于圓柱體內的下方；
所述的攝像部件包括CCD攝像裝置、底座，所述的CCD攝像裝置安裝在底座上 部中央，所述的底座上開有與所述的圓柱體的壁厚相同的圓槽；
所述的圓錐體填充非透光性物質或者用遮光性涂料來噴涂其表面；
所述的底座上設有透鏡固定架，所述的透鏡安裝在透鏡固定架上。
9、如權利要求8所述的全方位視覺裝置，其特征在于：所述的視覺裝置為上固定 式，所述的圓柱體的上端通過螺釘與天花板固定連接。
10、如權利要求8所述的全方位視覺裝置，其特征在于：所述的視覺裝置為下固 定式，所述的底座通過懸臂安裝在電線桿或墻面上，所述的圓柱體的上方安裝防 雨遮陽帽。

暫無