專利名稱：可控視野顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種顯示裝置，特別涉及一種可控視野顯示裝置，屬于保安攝像監(jiān)視設(shè)備。
現(xiàn)就應(yīng)用于攝像監(jiān)視領(lǐng)域加以說(shuō)明經(jīng)申請(qǐng)人調(diào)研及查閱資料，目前常用的保安監(jiān)視系統(tǒng)如1999年6月23日-26日，北京中國(guó)國(guó)際展覽中心舉辦’99公共安全、消防產(chǎn)品及建筑防火材料展覽會(huì)，第1A134展臺(tái)展出的DVR884智能數(shù)字監(jiān)控裝置，以及《中國(guó)社會(huì)公共安全產(chǎn)品行業(yè)綜合信息》雜志(1999年第3期第44頁(yè))“HT300微機(jī)警衛(wèi)監(jiān)控系統(tǒng)”文章中介紹的監(jiān)控裝置，均需把攝像機(jī)采集的視頻圖像信息直接送入一臺(tái)或幾臺(tái)微型數(shù)字計(jì)算機(jī)(微機(jī))的視頻捕獲卡上，并轉(zhuǎn)換成數(shù)字量送入微機(jī)的顯視緩存區(qū)中，然后通過(guò)公知的管理軟件及視頻顯視卡在微機(jī)的顯視器上顯視。由于上述監(jiān)控裝置攝像機(jī)的視野均較窄，因而顯視對(duì)應(yīng)圖像的視野同樣較窄，雖然可以通過(guò)采用廣角鏡頭展寬視野，但必然導(dǎo)致圖像畸變而不利于圖像識(shí)別。因此，上述監(jiān)控裝置的攝像機(jī)均按裝在可上、下、左、右轉(zhuǎn)動(dòng)的云臺(tái)上，當(dāng)需要移動(dòng)攝像機(jī)的角度，或需要采集全方位視覺(jué)信息時(shí)，監(jiān)控裝置的微機(jī)發(fā)出控制信號(hào)，控制云臺(tái)中兩臺(tái)直流或交流伺服電動(dòng)機(jī)，驅(qū)動(dòng)云臺(tái)中齒輪組使云臺(tái)上、下、左、右的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)完成。而光圈、焦距的調(diào)整，則同樣依靠監(jiān)控裝置微機(jī)發(fā)出的控制信號(hào)，控制兩臺(tái)微型直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)一系列機(jī)械傳動(dòng)部分實(shí)現(xiàn)。采集現(xiàn)場(chǎng)的圖像信息除供顯視外，還送入錄像機(jī)或數(shù)字存儲(chǔ)裝置保存。綜上所述，目前監(jiān)控裝置存在著三方面的缺陷其一，由于攝像機(jī)的視野較窄，須依靠云臺(tái)的機(jī)械動(dòng)作實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)鏡頭的移動(dòng)，導(dǎo)致圖像采集速度慢，完成一幅立體180度全方位視覺(jué)信息的圖像采集，機(jī)械移動(dòng)掃描需要數(shù)秒乃至數(shù)十秒。因而，在某一時(shí)刻，顯示裝置中得到的圖像只能是立體全方位視覺(jué)信息圖像的某一局部，常常顧此失彼，存在著較大的圖像信息損失。由于攝像機(jī)角度移動(dòng)速度慢，作為安全防范領(lǐng)域的攝像監(jiān)視設(shè)備，很多現(xiàn)場(chǎng)的情況未能及時(shí)攝取并保存。其二，由于這類監(jiān)控裝置的電動(dòng)機(jī)及機(jī)械設(shè)備多，因而功耗大、隱蔽性差、成本高、易損壞等缺點(diǎn)比較突出。其三，當(dāng)多個(gè)監(jiān)視者想要觀查某一現(xiàn)場(chǎng)不同的位置時(shí)，如按裝在大型商廈售貨現(xiàn)場(chǎng)的攝像機(jī)需把圖像信息分別送入總經(jīng)理、管理人員、保安人員的微機(jī)中顯示。上述人員均可發(fā)出控制信號(hào)，控制現(xiàn)場(chǎng)云臺(tái)上攝像機(jī)的位置與姿態(tài)，以選取自己感興趣的現(xiàn)場(chǎng)圖像顯示?？偨?jīng)理統(tǒng)觀全局，但比較側(cè)重客流量及銷售情況，管理人員則注重售貨員是否堅(jiān)守崗位及工作態(tài)度，保安人員則關(guān)心商廈的安全如盜竊或搶劫等事件。由于上述人員關(guān)心的角度不同，因此在控制現(xiàn)場(chǎng)云臺(tái)上攝像機(jī)的位置與姿態(tài)時(shí)會(huì)發(fā)生沖突。一種解決方法是現(xiàn)場(chǎng)可以多按裝幾套攝像監(jiān)視設(shè)備，以滿足不同人員的需要，但勢(shì)必造成重復(fù)投資，尤其云臺(tái)價(jià)格較貴使投資成本大幅度提高。另一種解決的方法是對(duì)總經(jīng)理、管理人員、保安人員的微機(jī)發(fā)出的控制信號(hào)進(jìn)行加權(quán)處理。總經(jīng)理位置最重要，因此加權(quán)最重，總經(jīng)理進(jìn)行控制時(shí)，能通過(guò)硬件或軟件屏蔽管理人員及保安人員微機(jī)發(fā)出的控制信號(hào)，現(xiàn)場(chǎng)攝像機(jī)只接受總經(jīng)理發(fā)出的控制信號(hào)。管理人員只有在總經(jīng)理沒(méi)有控制的情況下才能控制現(xiàn)場(chǎng)攝像機(jī)的位置與姿態(tài)。由于盜竊或搶劫等案發(fā)事件概率低，保安人員的加權(quán)最輕，只有在上述兩者均無(wú)控制信號(hào)發(fā)出時(shí)，才能控制攝像機(jī)選取自己感興趣的現(xiàn)場(chǎng)圖像。從上述人員的工作情況不難看出總經(jīng)理對(duì)現(xiàn)場(chǎng)攝像機(jī)的控制影響了管理人員的工作，同樣，總經(jīng)理和管理人員又會(huì)影響保安人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)視。當(dāng)然，可以根據(jù)需要對(duì)上述人員的加權(quán)重新分配，但在目前攝像監(jiān)視設(shè)備的條件下，仍然存在著互相影響的問(wèn)題。
本實(shí)用新型的目的，就是要克服上述攝像及顯示裝置的這些缺陷，指出一種根據(jù)仿生學(xué)的原理，類似昆蟲(chóng)球形多截面復(fù)眼結(jié)構(gòu)的全方位攝像機(jī)，以及有多路圖像并行采集、合成與圖像處理能力的顯示設(shè)備，把全方位的視覺(jué)信息送入一臺(tái)或多臺(tái)微機(jī)的顯視緩存區(qū)中，以構(gòu)成一位或多位操作者，可以在各自微機(jī)的顯視緩存區(qū)中選擇自己感興趣的圖像部份，并在顯示器上顯示的可控視野顯示裝置。
為了達(dá)到上述目的，本裝置的全方位攝像機(jī)模仿昆蟲(chóng)復(fù)眼結(jié)構(gòu)。眾所周知蜻蜒等昆蟲(chóng)具有球形復(fù)眼，復(fù)眼中有很多只小眼睛，每一只負(fù)責(zé)采集一路視覺(jué)信息，并將它傳送到昆蟲(chóng)的腦中進(jìn)行信息處理，多只小眼睛采集的視覺(jué)信息經(jīng)昆蟲(chóng)大腦合成后，成為一幅完整的立體全方位視覺(jué)圖像。本裝置根據(jù)這一仿生學(xué)的原理，將多臺(tái)攝像機(jī)固定封裝在球形或半球形裝置中，每一臺(tái)攝像機(jī)相當(dāng)于昆蟲(chóng)復(fù)眼中的一只小眼睛而采集一路信息，多臺(tái)攝像機(jī)互相配合使可視范圍能夠達(dá)到立體180度(半球形)或立體360度(球形)全方位。
由于每一臺(tái)攝像機(jī)的鏡頭指向不同的方向，不同攝像機(jī)的圖像信息可拼成一幅完整的現(xiàn)場(chǎng)全方位實(shí)況。為防止信息丟失，相關(guān)攝像機(jī)之間邊沿部份是互相迭加的，多臺(tái)攝像機(jī)信息送入微型數(shù)字計(jì)算機(jī)進(jìn)行合成，使其信息銜接良好。此時(shí)，攝像機(jī)采集現(xiàn)場(chǎng)的視覺(jué)信息是連續(xù)的、無(wú)死區(qū)的全方位圖像，不斷傳輸并存放在一臺(tái)或多臺(tái)微機(jī)的顯視緩存區(qū)中，在相應(yīng)的圖型軟件支持下，不同操作者通過(guò)鼠標(biāo)、操縱桿或其他控制方法，從顯視緩存區(qū)中存儲(chǔ)的全方位圖像信息里，選取自己感興趣的部份顯示，并可通過(guò)公知的圖型軟件放大或縮小畫(huà)面，進(jìn)行數(shù)字調(diào)焦，實(shí)現(xiàn)圖像信息的采集、顯視。
因此，本實(shí)用新型所述的全方位攝像裝置應(yīng)用于攝像監(jiān)視領(lǐng)域時(shí)具有很突出的優(yōu)點(diǎn)。首先，本裝置全部采用電子線路完成全方位圖像信息的采集，而無(wú)須再經(jīng)過(guò)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)以及一系列機(jī)械傳動(dòng)部分來(lái)完成，因而在可靠性、快速性、隱蔽性等方面明顯優(yōu)于傳統(tǒng)機(jī)械掃描監(jiān)控裝置。其次，攝像裝置的圖像傳感器，無(wú)論CCD芯片還是CMOS芯片價(jià)格均很低廉，包括固定鏡頭，本例中采用六臺(tái)攝像機(jī)構(gòu)成半球形全方位攝像裝置，其成本仍低于一臺(tái)變焦鏡頭加云臺(tái)構(gòu)成的攝像裝置。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，集成電路芯片的集成度越來(lái)越高，處理速度越來(lái)越快，價(jià)格也越來(lái)越低。而電動(dòng)機(jī)及機(jī)械傳動(dòng)部分的價(jià)格卻沒(méi)有下降的趨勢(shì)?？梢?jiàn)，隨著時(shí)間的推移，本裝置會(huì)具有越來(lái)越明顯的價(jià)格優(yōu)勢(shì)。其三，本裝置同時(shí)并行采集多路視覺(jué)信息，可以供多臺(tái)微機(jī)合成為全方位的視覺(jué)圖像后，存放在各自微機(jī)的顯視緩存區(qū)中(如上述大型商廈總經(jīng)理、管理人員、保安人員各自微機(jī)的顯視緩存區(qū)中)。不同操作者(如總經(jīng)理、管理人員、保安人員)可以通過(guò)鼠標(biāo)、操縱桿或其他控制方法，從各自微機(jī)的顯視緩存區(qū)里存儲(chǔ)的全方位圖像信息中，選取自己感興趣的部份顯示，滿足了不同操作者的需要。同時(shí)，把全方位的圖像信息送入錄像機(jī)、磁盤(pán)機(jī)或其他存儲(chǔ)設(shè)備進(jìn)行存儲(chǔ)，以備操作者查找當(dāng)時(shí)未從顯視緩存區(qū)里選取的圖像信息，減少了當(dāng)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)圖像信息的丟失。這是目前監(jiān)控裝置無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。
現(xiàn)結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步加以說(shuō)明，其中


圖1為一按裝在墻上的半球形全方位攝像裝置；圖2為可控視野顯示裝置框圖，表示六路攝像機(jī)同時(shí)并行采集六路視覺(jué)信息，并合成一幅全方位的視覺(jué)圖像的過(guò)程；圖3、圖4、圖5、圖6、圖7為可控視野顯示裝置的具體電路；圖8為攝取的演播室全方位仿真部份圖像；參照附圖將詳細(xì)描述具體實(shí)施方案。
圖1中1為一按裝在墻上的全方位攝像裝置的半球形底座，
圖1中2為多臺(tái)固定封裝在半球形底座上的攝像機(jī)部份(包括固定鏡頭、圖像傳感器)。本例中采用6只攝像機(jī)，以2×3的方式排列成半球形結(jié)構(gòu)按裝在墻上。每一臺(tái)攝像機(jī)的鏡頭指向不同的方向，采集不同方位的圖像信息，以構(gòu)成一幅完整的現(xiàn)場(chǎng)全方位實(shí)況。
從圖2可控視野顯示裝置的框圖中可以看到，全方位攝像機(jī)視覺(jué)圖像信息的采集、發(fā)送到接收控制的全過(guò)程。圖2中3為圖像傳感器，采用OmniVision公司的0V7910 CMOS，圖像芯片。0V7910為單芯片高性能、低成本彩色CMOS圖像傳感器芯片，它支持一般的視頻(video)和超級(jí)視頻(S-Video)兩種視頻格式，提供RGB視頻信號(hào)，并且支持VCR電視監(jiān)視器或其它終端輸入設(shè)備。由單芯片0V7910構(gòu)成的低成本彩色攝像機(jī)所采集的圖像信息，經(jīng)過(guò)TDA8310AWE信號(hào)轉(zhuǎn)換芯片4的視頻格式轉(zhuǎn)換，把視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為YUV形式，送入微機(jī)中基于PCI總線的視頻捕獲卡?？ㄖ蠸AB9077為視頻合成芯片5，它可以將兩路實(shí)時(shí)視頻信號(hào)合成為一幅圖像，然后送入視頻捕獲卡中Bt848芯片6中。Bt848是BrookTree公司生產(chǎn)的單一視頻捕捉、處理芯片，它能將視頻像素?cái)?shù)據(jù)直接送入微機(jī)的顯視緩存區(qū)。三路并行合成的視頻輸入在軟件的管理下將六臺(tái)攝像機(jī)視覺(jué)信息合并成一幅全方位的視覺(jué)圖像，送入微機(jī)的顯視緩存區(qū)，以供存儲(chǔ)及顯示用。I2C總線83C654單片機(jī)7完成與PCI總線進(jìn)行管理信息的通訊，控制0V7910 CMOS圖像芯片3的參數(shù)。對(duì)SAB9077視頻合成芯片5進(jìn)行編程設(shè)置，首先實(shí)現(xiàn)兩路圖像經(jīng)剪裁拼接后合成為一幅圖像的功能，并完成芯片之間的信息交換。
圖3、圖4、圖5、圖6、圖7為可控視野顯示裝置的具體電路?，F(xiàn)說(shuō)明如下圖3由單芯片0V7910構(gòu)成的低成本彩色攝像機(jī)圖像傳感器3的具體電路。通過(guò)I2C接口進(jìn)行編程設(shè)置以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)增益控制(AGC)，自動(dòng)曝光控制，GAMMA校正和逆光控制。TDA8310AWE為視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換芯片4，把視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為YUV格式，并生成相應(yīng)的同步信號(hào)，送入微機(jī)中基于PCI總線的視頻捕獲卡。圖4為PCI總線地址、數(shù)據(jù)譯碼及驅(qū)動(dòng)部份，其中74LS688芯片8與DIP開(kāi)關(guān)9作為PCI總線板選地址，通過(guò)依次選擇不同的板選地址，微機(jī)將三路六臺(tái)攝像機(jī)的圖像信號(hào)送入相應(yīng)的顯視緩存區(qū)。GAL20V8芯片10作為地址譯碼，74LS373芯片11、12為鎖存器加緩沖器，I2C總線83C654單片機(jī)7與74LS273鎖存器13完成與PCI總線進(jìn)行的并行通訊與I2C總線通訊的轉(zhuǎn)換，使得微機(jī)的CPU與板卡上芯片的數(shù)據(jù)交換變得簡(jiǎn)單。圖5為SAB9077視頻合成芯片5的具體電路，該芯片經(jīng)編程設(shè)置后，通過(guò)剪裁拼接，可將兩路實(shí)時(shí)視頻信號(hào)合成為一幅圖像，以使并聯(lián)采集的六路視覺(jué)信息，送入微機(jī)的顯視緩存區(qū)之前，簡(jiǎn)化成三路。隨微電子技術(shù)的發(fā)展，專用設(shè)計(jì)的多路視頻信號(hào)合成芯片的出現(xiàn)將使整個(gè)方案大為簡(jiǎn)化。圖6中HM538253BJ芯片14為視頻信號(hào)合成時(shí)隨機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)用2M RAM，TDA8501芯片15將YUV信號(hào)轉(zhuǎn)換為PAL信號(hào)。圖7為Bt848芯片6的具體電路，該芯片可直接掛在PCI總線上，充分利用PCI總線的132MB/s的高帶寬。在DMA通道的控制方式下32位字節(jié)的視頻圖象數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇CI總線上，并將視頻像素?cái)?shù)據(jù)直接送入微機(jī)的視頻顯視緩存區(qū)。Bt848芯片同樣可以通過(guò)編程設(shè)置，實(shí)現(xiàn)圖像剪裁拼接功能。三路并行的視頻輸入在軟件的管理下將六路視覺(jué)信息合并，成為一幅全方位的視覺(jué)圖像，進(jìn)入顯視緩存區(qū)以供存儲(chǔ)及顯示。
圖8為我們攝取的全方位演播室仿真圖像的一部份，該圖為六路視覺(jué)圖像信息中的四幅小圖，為清楚看到圖像是由四幅小圖拼接，該圖未經(jīng)圖像處理，各圖之間接合部清晰可見(jiàn)，圖中的方框部分即為操作者所選擇的顯示部分。
從上述說(shuō)明可以看到由于本裝置采用全方位電子化信息采集、處理技術(shù)，因而在可靠性、快速性、隱蔽性和低成本等方面明顯優(yōu)于傳統(tǒng)機(jī)械掃描監(jiān)控裝置。在同時(shí)供給多位不同操作者全方位視覺(jué)信息，并可從中選取自己感興趣的視覺(jué)圖像方面比傳統(tǒng)機(jī)械掃描監(jiān)控裝置有著顯著進(jìn)步。
以上已結(jié)合實(shí)施例對(duì)本裝置作了詳盡的說(shuō)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員不難根據(jù)本裝置的原理作出若干改型，但它們不會(huì)超出本實(shí)用新型權(quán)力要求所限定的精神與范圍。
權(quán)利要求1.一種可控視野顯示裝置，主要由多臺(tái)攝像機(jī)(2)(包括鏡頭、圖像傳感器)、球形或半球形底座(1)以及圖像合成、處理部份(4)、(5)、(6)、(7)組成，其特征在于根據(jù)仿生學(xué)原理，攝像部份是由多臺(tái)攝像機(jī)(2)構(gòu)成的類似昆蟲(chóng)球形多截面復(fù)眼結(jié)構(gòu)的全方位攝像裝置；其圖像合成、處理部份(4)、(5)、(6)、(7)把視頻傳感器芯片(3)并行采集的圖像信息合成、傳送給一臺(tái)或多臺(tái)微機(jī)，并在其中顯視緩存區(qū)中合并為全方位的視覺(jué)圖像，供一位或多位操作者通過(guò)鼠標(biāo)、操縱桿或其他控制方法從各自微機(jī)的顯視緩存區(qū)中選取自己感興趣的畫(huà)面顯示。
2.根據(jù)權(quán)力要求1所述的可控視野顯示裝置，其特征是復(fù)眼結(jié)構(gòu)的全方位攝像部份，是根據(jù)仿生學(xué)的原理，多臺(tái)攝像機(jī)(2)封裝在一起，象昆蟲(chóng)球形多截面復(fù)眼一樣，形成球形或半球形按裝在底座(1)上，其中每一臺(tái)攝像機(jī)采集一路視覺(jué)信息，多臺(tái)攝像機(jī)互相配合使可視范圍能夠達(dá)到立體全方位。
3.根據(jù)權(quán)力要求1所述的可控視野顯示裝置，其特征是圖像合成、處理部份，是由視頻傳感器芯片(3)并行采集多路視覺(jué)信息，經(jīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換芯片(4)，傳送給一臺(tái)或多臺(tái)微機(jī)，通過(guò)插在微機(jī)總線的視頻合成捕捉卡上的視頻合成芯片(5)、視頻捕捉和處理芯片(6)、I2C總線單片機(jī)(7)完成多路圖像合并以構(gòu)成全方位圖像信息，存放在微機(jī)的顯視緩存區(qū)中。
專利摘要可控視野顯示裝置是由類似昆蟲(chóng)球形復(fù)眼結(jié)構(gòu)的多臺(tái)攝像機(jī)以及圖像合成、處理部分構(gòu)成,其中每一臺(tái)攝像機(jī)采集一路視覺(jué)信息,多臺(tái)攝像機(jī)互相配合使可視范圍能夠達(dá)到立體全方位。多路圖像傳感器并行采集的多路視覺(jué)信息,傳送給一臺(tái)或多臺(tái)微機(jī),完成多路圖像合并以構(gòu)成全方位圖像信息,存放在微機(jī)的顯視緩存區(qū)中。供一位或多位操作者通過(guò)鼠標(biāo)、操縱桿或其他控制方法從各自微機(jī)的顯視緩存區(qū)中選取自己感興趣的畫(huà)面顯示。
文檔編號(hào)G09G5/14GK2483797SQ01207968
公開(kāi)日2002年3月27日 申請(qǐng)日期2001年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月16日
發(fā)明者王廣生, 方穗明 申請(qǐng)人:王廣生