[發明專利]嵌入式全向球視覺目標檢測和移動監控系統及方法

無效

• 申請號: 200910069033.0
• 申請日: 2009-05-27
• 公開（公告）號: CN101561270A
• 公開（公告）日: 2009-10-21
• 發明（設計）人: 曹作良;付華柱;馮為嘉;劉慶杰;李雁斌
• 申請（專利權）人: 天津理工大學
• 主分類號: G01C11/00
• 分類號: G01C11/00;G01C21/20;G05B19/048
• 代理公司: 天津佳盟知識產權代理有限公司
• 代理人: 侯 力

【技術領域】：

本發明屬于嵌入式圖像處理技術領域，特別涉及一種嵌入式全向球視覺的移動檢測系統及方法。?

【背景技術】：

當前的全景圖像采集普遍采用以下兩種技術：(1)單一鏡頭多次采樣拼接；(2)曲面鏡頭或鏡面反射式鏡頭圖像采集。前者圖像拼接方法原始數據量大，算法復雜，一般只能做靜態圖像拼接，無法完成實時成像。而采用非常規鏡頭方法只能采集到一個半球面圖像，無法做到真正的全球域“無死角”的實時采集。以后出現的全球域攝像系統大多采用超過四五個鏡頭的多頭攝像機拼合的形式如加拿大Point?Grey?Research?Inc.的六鏡頭組合的Ladybug全景視頻采集系統等，但也不能完全覆蓋整個球域場景。近期，日本巖手大學研制出一種雙魚眼鏡頭對接的全景視覺系統SpherEye，將雙魚眼圖像通過折射鏡片映射到同一塊圖像傳感器上，實現了對全向視覺圖像的采集，用于汽車自動導航領域，然而其僅具備全向視覺圖像的采集功能并未集成配套的圖像處理裝置和相關的處理軟件，也未涉及更多地應用開發。同時，單一傳感器采集兩幅魚眼圖像不可避免的影響到圖像的質量和圖像的分辨率，削弱了全景監測的效果。?

而且傳統視覺系統由于視場角的限制，必須配備一套隨動機械云臺裝置，來采集多幅圖像和鎖定目標，這樣不僅增加了整個系統的體積，導致性能下降，同時也會帶來更多不穩定參數導致誤差增多。而且隨動系統在目標跟蹤時存在滯后、靈活性差，且目標容易丟失。另外，由于視角的限制，很多視場信息被丟棄，無法做到真正的全球域視野。?

嵌入式系統以其特有的靈活性、準確性、穩定性、可重復性、體積小、功耗小，尤其是可編程性和易于實現自適應處理等特點，已經在數據、語音、視像信號等高速數學運算和實時處理方面得到廣泛的應用，嵌入式系統將在未來圖像和語音處理領域中起著主導的作用。以FPGA+DSP為基本框架構建智能相機已是目前較為成熟的技術。但大多數嵌入式系統都采用單芯片或者主從式芯片結構，對于運算量大的數字圖像處理，或者視頻跟蹤處理往往只能實現單路或串行遠算，但當需要多種算法并行運算的復雜情況時，(如多目標跟蹤)則會有極大局限性。而對全向球視覺的大場景圖像的采集與處理，特別是涉及多目標多任務的場合構建多DSP的實時系統則是必需的解決方案。?

全向球視覺具有全球域視野圖像，配合以目標檢測功能，非常適合于監控領域，但絕大多數應用都是固定相機，配合全景鏡頭進行定點監控，而對于移動檢測領域則很少涉及。主要由于移動監控系統不僅要保證對動態的目標進行實時監測，同時還要滿足自身移動定位導航，這需要多種識別跟蹤算法并行運算，對于系統硬件的并行處理功能要求較高。?

【發明內容】：

本發明目的是克服現有技術存在的上述不足，提供一種基于多DSP的嵌入式全向球域超大視場角的圖像成像系統，并以此為基礎建立一整套多目標檢測和移動監控系統及其處理方法。?

該方法可同時采集整個全球域視覺圖像，而不需要安裝機械隨動平臺系統，基于多DSP的硬件架構，進行多種圖像跟蹤監測算法的并行運算，協同處理的嵌入式系統硬件架構將有效地保障視覺系統對包含大量信息的全球域圖像序列進行多種高級處理的實時性與可靠性。對靜態航標識別跟蹤和對動態目標實時監測并行進行，配合相應的導航算法，可以完成自引導車移動監控，敏感目標捕獲，現場巡查，環境監測等任務。本系統及方法具有一體化、小型化、高效可靠等特點，適合于對體積要求嚴格，需要高實時性處理速度的車載移動以及智能監控領域。同時，本發明也適合于需要多種圖像算法并行處理的高端應用領域。?

本發明提供的嵌入式全向球視覺目標檢測和移動監控系統，包括(見附圖1)：?

全向球視覺圖像成像系統：包括背靠固定的兩個魚眼式全景鏡頭，分別與兩個魚眼式全景鏡頭連接的兩個可編程面陣CMOS圖像采集芯片，兩個可編程面陣CMOS圖像采集芯片通過FPGA控制器連接SRAM存儲芯片；該成像系統用于一次獲取整個全球域的圖像信息，并通過FPGA控制器將采集到的圖像數據存儲到SRAM存儲芯片中；所述的兩個魚眼式全景鏡頭朝向相反安裝，背靠固定，通過全向球視覺系統的一次拍攝，可分別獲得左右半球域的視覺圖像。無需單一鏡頭多次拍攝，將顯著降低兩幅魚眼圖像邊緣的差異；同時，鏡頭相對固定，減少鏡頭標定時由于位移可能產生的誤差。?

一個主控DSP(TMS320VC5502)：與SRAM存儲芯片連接，負責兩路DSP圖像處理器的數據分配調度與合成，以及用于進行信息綜合和導航策略選擇，并將制導控制信號通過以太網通訊接口或者串口輸出；?