專利名稱：空間實景高清360°互動全景影像數據采集系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及影像采集設備技術領域，具體是指一種空間實景高清360°互動 全景影像數據采集系統。
背景技術：
當前國際上用于進行高清實景360。三維全景影像采集的設備不多。在國外有谷 歌公司的Google M即Street View、微軟Surround Video項目關聯的研究小組等，所提及 的采集設備的解決方案都是基于多臺獨立數碼攝影機(DV、 HDV、 HDR)或多臺照相機組合 (采用同步定時拍攝，非連續幀)的方式。以上設備和方案目前已經被實際應用，但是客觀 上都存在不足 —、多臺民用數碼攝影機同步采集的方式的現狀和不足1)多臺方式進行同步采 集，由于數碼攝像機存儲空間有限，很難達到的大數據量采集需求。2)由于三維全景采集 鏡頭組合需要有緊湊的結構，這樣才可以實現空間視點(Nodal Point)的重合度誤差保持 在較小范圍內，所有高質量的數碼攝像機由于體制過大，不適合組合使用，限制了選擇的余 地。3)用普通數碼攝像機，多臺(一般6 8臺)放在一起，容易產生信號干擾，發熱量過 大。4)數碼攝像機電氣元件相對復雜，很難保持多臺具有較一直的穩定性的成像均勻性。 5)結構元件間隙，防震難度大等問題，不適合日照和粉塵環境下長期使用。6)由于單套采 集設備采集信息容量小、多臺機器同步性差，需要增加采集設備，大幅增加成本。 二、采用多臺照相機組合拍攝的方式1)盡管由于數碼照相機像素大，只要2 4臺就能實現36(T的全景采集，但是數碼照相機一般無法實現高容量、高幀頻的連續幀采 集，所以只能應用于間隔時間采集，無法滿足連續的三維全景互動視頻的采集需求。2)數碼 照相機在電源方面都采用自帶電源，持續性差，車載電源電壓變化范圍很大，而數碼照相機 在電源供應商需要滿足為而難以應付長時間日照和粉塵環境下工作，故障率過高，價高了 維護成本。3) —般采集的數據只能滿足全景圖片的應用，不能滿足的交互式全景視頻的應 用。4)由于單套采集設備采集信息容量小、多臺機器同步性差，需要增加采集設備，大幅增 加成本。 三、如果直接套用現有的多路視頻監控的系統進行采集，視頻頭角度、視角組合、 云臺設計方式和多路控制等都無法滿足應用需求，另外當前市場上的高清視頻監控解決方 案主要應用于工業監控和道路交通的車票識別、人臉識別級別的應用，而普通意義上的監 控頭一般提供PAL制式下768X576左右的靜態分辨率和采集質量，像素130萬左右的12 幀以上采集需求，這樣的系統顯然無法滿足需求。
實用新型內容本實用新型的目的是克服了上述現有技術中的缺點，提供一種空間實景高清 360°互動全景影像數據采集系統，該系統能夠滿足36(T全角度采集、高清單幀、高連續 幀、大容量、高質量的三維全景采集。
3[0007] 為了實現上述目的，本實用新型的空間實景高清360。互動全景影像數據采集系 統包括云臺上罩體、一體化多分度云臺基板、云臺下罩體、垂直方向單鏡頭云臺、視頻攝像 頭、廣角附加鏡、工業塑料云臺調節墊板、散熱口、云臺底連接基板、阻尼油減震器、車載連 接板，其中云臺上罩體、云臺下罩體分別連接于一體化多分度云臺基板上方和下方，這三 者構成一個云臺機構，該云臺機構設有工業塑料云臺調節墊板作為支撐體，垂直方向單鏡 頭云臺垂直于一體化多分度云臺基板。視頻攝像頭有多個，分為水平方向和垂直方向，其中 水平方向的視頻攝像頭沿一體化多分度云臺基板等分排列一周，垂直方向的視頻攝像頭設 置在垂直方向單鏡頭云臺上。每個視頻攝像頭的前端都連接一廣角附加鏡，廣角附加鏡的 另一端位于云臺上罩體上，垂直方向單鏡頭云臺、視頻攝像頭以及廣角附加鏡均位于云臺 上罩體和一體化多分度云臺基板構成的空間中。云臺下罩體上設有散熱口。工業塑料云臺
調節墊板的下端支撐在云臺底連接基板上，云臺底連接基板設置于車載連接板上，在云臺 底連接基板和車載連接板之間設置阻尼油減震器。 進一步的，所述云臺上罩體呈半球狀一體化成形，與廣角附加鏡連接處設有密封 膠圈。 進一步的，所述云臺下罩體上設有散熱口 。 進一步的，所述視頻攝像頭輸出端通過數據線連接高清硬盤錄像機，高清硬盤錄 像機連接大容量的硬盤以及LCD監控器。 更進一步的，所述LCD監控器連接手持控制器，所述手持控制器進一步連接到同 步控制服務器。 本實用新型中，可以根據需要選擇一體化多分度云臺基板的具體分度，可以為8 個，也可以為其他的分度數，水平方向攝像頭的數目與該一體化多分度云臺基板的分度數 相同。 本實用新型主要安裝商務車或小汽車車頂，通過多路視頻攝像頭采集到的多路信 號通過數據線纜傳輸到高清硬盤錄像機(抽取式硬盤，可更換)，硬盤錄像的同時經過壓縮 處理好疊加顯示在LCD監控顯示器上，同時，在采集的過程中，衛星接受設備也在接受行進 中的地理位置信息，各路信號通過同步控制服務器來進行同步控制和同步記錄關鍵信息， 整套系統由車載集中供電系統進行供電。 本實用新型的有益效果在于本實用新型是國內首個采用高清監控視頻頭的方式 去作為信號采集終端，視頻頭結構簡單，原件少，抗信號干擾、散熱、耐用性和成本等方面都 有較大優勢。隨著技術的發展，高精度的監控用視頻攝像頭已經達到了幾乎可以跟緊湊型 數碼攝影機媲美的地步，而其相對低的價格和穩定性和數字傳輸方式是數碼攝影機無法媲 美的。本實用新型采用水平和垂直方向攝像頭以及高精度緊湊式360。多機云臺，結構緊湊 合理；同時采用工業塑料云臺調節墊板以及阻尼油減震器可以進行誤差調節以及起到減震 作用；與衛星設備進行通信，可以提供全方位的導航查詢服務。 本實用新型主要應用于構建旅游景區推廣、旅游實訓營銷、數字城市構建、園區招 商、航道、道路、水路等真實環境的采集，同時為高清多通道環幕、360。環幕影院、球幕影 院、沉浸式球倉、CAVE洞穴式沉浸投影設備中的真實場景的影視和虛擬現實應用需求，為網 上城市平臺類似Google Map Street view，Msn live earth等的網上漫游真實城市的應用 提供初始內容等。
圖1是本實用新型的一具體實施例的結構示意圖。 圖2是圖1所示的具體實施例的局部示意圖。 圖l-2中云臺上罩體1、一體化8分度云臺基板2、云臺下罩體3、垂直方向單鏡
頭云臺4、視頻攝像頭5、廣角附加鏡6、工業塑料云臺調節墊板7、散熱口8、云臺底連接基板
9、阻尼油減震器10、車載連接板11。 圖3是本實用新型的一具體實施例的原理圖。
具體實施方式為了能夠更清楚地理解本實用新型的技術內容，特舉以下實施例詳細說明。 如圖1-2所示，本實施例中，所述的空間實景高清360°互動全景影像數據采集系 統包括云臺上罩體1、一體化8分度云臺基板2、云臺下罩體3、垂直方向單鏡頭云臺4、視頻 攝像頭5、廣角附加鏡6、工業塑料云臺調節墊板7、散熱口8、云臺底連接基板9、阻尼油減震 器10、車載連接板11，其中云臺上罩體1、云臺下罩體3分別連接于一體化8分度云臺基 板2上方和下方，這三者構成一個云臺機構，該云臺機構設有工業塑料云臺調節墊板7作為 支撐體，垂直方向單鏡頭云臺4垂直于一體化8分度云臺基板2。視頻攝像頭5共9個，其 中水平方向的8個視頻攝像頭5等分排列一周，垂直方向的另一視頻攝像頭5位于垂直方 向單鏡頭云臺4上。廣角附加鏡6的一端連接視頻攝像頭5，廣角附加鏡6的另一端等分排 列一周位于云臺上罩體1上，垂直方向單鏡頭云臺4、視頻攝像頭5、廣角附加鏡6均位于云 臺上罩體1和一體化8分度云臺基板2構成的空間中。云臺下罩體3上設有散熱口8。工 業塑料云臺調節墊板7的下端支撐在云臺底連接基板9上，云臺底連接基板9位于車載連 接板11上，在云臺底連接基板9和車載連接板11之間設置阻尼油減震器10。 本實施例中為滿足360。全方位影像的視頻采集的視頻頭排列和結構，設計了 8+1的組合形式，即采用9個攝像頭，其中1個位于垂直方向，另外8個位于水平方向，并采 用高精度緊湊式360°多機云臺，水平方向8個攝像頭等分排列一周，所有攝像頭都進行了 結構拆解和改裝，去除了不必要的包裝外殼和元件，從而使鏡頭組合更緊湊。 本實施例中，云臺上罩體1、云臺下罩體3采用鋁合金外殼，云臺上罩體1呈半球狀 一體化成形，與廣角附加鏡6連接處添加密封膠圈，風力影響小、能防雨、防塵。同時云臺下 罩體3提供了防雨百葉窗式散熱口 8。 本實施例進一步改進了傳統全景云臺(Panohead)由于未了考慮通用型，自由度
多，累計誤差較大的問題，一體化8分度云臺基板2采用了整體鋁合金平臺加工，數控中心
面相單一機構的加工，確保了較高的尺寸精度，結構簡單，累計誤差極低。 本實施例中，工業塑料云臺調節墊板7作為云臺機構的可調支撐體，由于業塑料
加工方便，可以對安裝后進過簡單的磨削等方式調整裝配的尺寸誤差，同時起到減震墊作用。 本實施例中，8個廣角附加鏡6水平方向疊加后每個鏡頭視角60 °左右，邊緣畸變 在較小范圍內，垂直方向視角為160度，從而使水平方向和垂直方向都擁有較大的重疊區 間，為邊緣暗角的消除提供了豐富的余量。
5[0027] 本實施例中，進一步優化了減震穩定平臺，由于主要應用面向地面車載和推車為
主，主要在平整的道路和地面進行操作，所以載體沒有較大的大姿態復合運動，同時由于相
對勻速、單方向環境下行進采集，在三軸軸向沒有較大加速度和角速度，系統設計沒有選擇
昂貴的陀螺儀穩定設備，而簡化為為設備的水平方向搖擺增加了阻尼設備，為垂直方向增
加了獨立設計的阻尼油減震器IO，為阻尼油減震器IO添加橡膠反饋元件。 如圖3所示，所述視頻攝像頭輸出端通過數據線連接高清硬盤錄像機，高清硬盤
錄像機連接大容量的硬盤以及LCD監控器。所述LCD監控器連接手持控制器，所述手持控
制器進一步連接到同步控制服務器。 本實施例將互動空間數據采集與北斗衛星定位系統結合，將地面采集與衛星定位
結合，增加空間信息的維度、提供了更豐富的應用和導航管理、查詢方式。 本實施例中手持控制器利用簡單的車載鍵盤，就可以滿足整個系統的控制，一個
人就能獨立完成駕車及采集控制的全部工作。 本實施例設計了安裝攝像頭的一體化多機云臺機構，8+l通道的高精確設計，大于 12FPS連續采集最大分辨率超過Fu11 HD(1080P，分辨率1920*1080)到更高的2048X1536 畫面的網絡攝像機。連續幀頻常規幀頻25幀/秒，5幀/秒，0. 125幀每秒，視頻壓縮標準 H. 264硬壓縮卡，預覽分辨率D1，回放分辨率CIF。 本實施例采集容量單個1T硬盤在25幀，9路同步前提下，2048 X 1536，能達到6 小時，以30KM/小時的速度，可以采集180公里的道路空間區域，以8公里左右的行走速度， 可以采集48公里左右的區域。 本實施例采用7英寸視頻監控LCD顯示器和手持控制器，能滿足車展采集或人工 肩扛采集、航拍懸掛采集單人完成操作，適應性更強，節省人力成本。 本系統采用高清攝像頭作為信號采集端，提供了與采用錄像機、數碼相機組合的 視頻信號采集端相比，視頻頭結構簡單，原件少，抗信號干擾、散熱、耐用性和成本等方面都 有較大優勢。 本系統滿足車載環境下高可靠性的要求；能在振動、顛簸、少量灰塵、氣溫50°環 境下長時間無故障運行；環境適應性和電磁兼容等項目應符合國家相關技術標準。 本系統設計結構采用鋁合金材料，防塵、防震性能良好，風力受力合理，防水性能 滿足需求。 本系統優化車載電源設計，車載電源電壓變化范圍很大，系統電源應滿足寬幅電 壓輸入、抗沖擊等性能；并盡可能的減小系統使用功耗。 本系統通過同步控制服務器進行GPS同步定位控制，能與采集地點精確同步記 錄，坐標信息同步寫入存儲伺服終端，與圖像信息時間軸匹配。 在此說明書中，本實用新型已參照其特定的實施例作了描述。但是，很顯然仍可以 作出各種修改和變換而不背離本實用新型的精神和范圍。因此，說明書和附圖應被認為是 說明性的而非限制性的。
權利要求一種空間實景高清360°互動全景影像數據采集系統，其特征在于包括云臺上罩體、一體化多分度云臺基板、云臺下罩體、垂直方向單鏡頭云臺、視頻攝像頭、廣角附加鏡、工業塑料云臺調節墊板、散熱口、云臺底連接基板、阻尼油減震器、車載連接板，其中所述云臺上罩體、云臺下罩體分別連接于所述一體化多分度云臺基板上方和下方，這三者構成一個云臺機構，該云臺機構設有工業塑料云臺調節墊板作為支撐體，所述垂直方向單鏡頭云臺垂直于所述一體化多分度云臺基板；所述視頻攝像頭有多個，分為水平方向和垂直方向，其中水平方向的視頻攝像頭沿一體化多分度云臺基板等分排列一周，垂直方向的視頻攝像頭設置在垂直方向單鏡頭云臺上，每個視頻攝像頭的前端都連接一廣角附加鏡，所述廣角附加鏡的另一端位于所述云臺上罩體上；所述垂直方向單鏡頭云臺、視頻攝像頭以及廣角附加鏡均位于云臺上罩體和一體化多分度云臺基板構成的空間中；所述工業塑料云臺調節墊板的下端支撐在所述云臺底連接基板上，所述云臺底連接基板設置于所述車載連接板上，在所述云臺底連接基板和所述車載連接板之間設置阻尼油減震器。
2. 根據權利要求1所述的空間實景高清360。互動全景影像數據采集系統，其特征在 于所述視頻攝像頭輸出端通過數據線連接高清硬盤錄像機，高清硬盤錄像機連接大容量的 硬盤以及LCD監控器。
3. 根據權利要求2所述的空間實景高清360。互動全景影像數據采集系統，其特征在 于所述LCD監控器連接手持控制器，所述手持控制器進一步連接到同步控制服務器。
4. 根據權利要求1所述的空間實景高清360。互動全景影像數據采集系統，其特征在 于所述云臺上罩體、云臺下罩體采用鋁合金外殼。
5. 根據權利要求1或4所述的空間實景高清360。互動全景影像數據采集系統，其特 征在于所述云臺下罩體上設有散熱口。
6. 根據權利要求1所述的空間實景高清360。互動全景影像數據采集系統，其特征在 于所述云臺上罩體呈半球狀一體化成形，與廣角附加鏡連接處設有密封膠圈。
7. 根據權利要求1所述的空間實景高清360。互動全景影像數據采集系統，其特征在 于所述水平方向的視頻攝像頭的數目與所述一體化多分度云臺基板的分度數相同。
8. 根據權利要求1所述的空間實景高清360。互動全景影像數據采集系統，其特征在 于所述阻尼油減震器設有橡膠反饋元件。
專利摘要本實用新型涉及一種空間實景高清360°互動全景影像數據采集系統，包括云臺上罩體、一體化多分度云臺基板、云臺下罩體、垂直方向單鏡頭云臺、視頻攝像頭、廣角附加鏡、工業塑料云臺調節墊板、散熱口、云臺底連接基板、阻尼油減震器、車載連接板，頻攝像頭有多個，其中水平方向的視頻攝像頭沿一體化多分度云臺基板等分排列一周，垂直方向的視頻攝像頭設置在垂直方向單鏡頭云臺上，每個視頻攝像頭的前端都連接一廣角附加鏡，云臺底連接基板和車載連接板之間設置阻尼油減震器。該系統能夠滿足360°全角度采集、高清單幀、高連續幀、大容量、高質量的三維全景采集，減震性能突出，并能提供更豐富的應用和導航管理、查詢方式。
文檔編號H04N7/18GK201440702SQ20092007170
公開日2010年4月21日 申請日期2009年5月6日 優先權日2009年5月6日
發明者葉植琳, 葉植輝, 扈文晉 申請人:上海十加信息技術有限公司