[发明专利]一种基于体域传感阵列的全景视频码流生成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种针对穿戴式全景监控系统的视频码流生成方法，属于图像通信技术领域。

背景技术

随着图像处理、微型传感器与无线通信技术的发展，便携式无线监控应用逐渐兴起，使用者可利用便携式无线监控系统随时随地进行拍摄，并将现场的视频信息实时地传回监控中心。目前，已有便携式无线监控系统的视域范围有限，只能监控前方某一范围内的场景，无法顾及四周360度范围内发生的所有事件；此外，该类系统的隐蔽性较差，其与服装的融合性仍有相当大的改进空间。

全景成像技术能在同一时刻获取360度范围内的视域信息，已在全景地图、车载导航、摄像机器人中得到了广泛应用。快球系统就是一种典型的全景成像装置，它通过摄像头的旋转来采集大范围的场景信息。由于存在较慢的转动机构，快球系统难以应用在实时性要求较高的场合，同一时刻只能获取某一角度的画面，在实时监控时会出现大面积的盲区。因此，基于多个摄像头协同工作的多源全景成像技术应运而生。多源全景成像的思想缘于全景拼图，它采用多个摄像头同时获取不同角度的场景信息，然后将多幅图像进行拼接生成全景图像，由此实现自由视角切换以及场景漫游等功能。作为一种传统的多源全景成像技术，中心投影法围绕一个固定点安装多个共焦点的摄像头，将全部视角叠加起来形成全景视频，该技术仅适合于一体化的全景摄像装置。为了克服中心投影法的局限性，柱面投影法在三维空间视场和有限的二维像平面之间建立了一种新的投影关系，即将三维立柱区域投影到二维平面的圆环区域。柱面投影全景成像具有使景物在垂直方向上不发生任何变形的性质，实景图像上同一垂直线上的两个像素点在柱面全景图像上仍然具有相同的横坐标。

现有的多源全景成像系统均采用有线连接的方式收集多个摄像头的视频信息，而无线连接的方式将极大地增强多个摄像头的布局灵活性。体域网是一种在人体范围内的无线通信网络，各个通信节点依赖于电池供电。体域网可采用三种短距无线通信技术：ZigBee、蓝牙、超宽带（Ultra WideBand，简称“UWB”）。ZigBee是一种基于IEEE 802.15.4标准的无线通信技术，其最高传输速率仅为250 Kbps；蓝牙的最高传输速率为1 Mbps，比较适合于点对点的语音通信。对于高速率的无线视频传输，蓝牙或ZigBee技术均存在诸多限制。超宽带体域网工作在3.1-10.6 GHz频段，使用500 MHz以上的传输带宽，传输没有视线限制，在实际应用中具有抗干扰性强、传输速率高、耗电低、保密性好和成本低等诸多优势。超宽带体域网的传输速率可达480 Mbps，能够实现多路视频原始数据的实时传输，例如，一路常用的CIF（352×288、4:2:0、30帧/秒）格式视频具有约36 Mbps的原始速率，一个超宽带体域网支持的原始视频传输路数可达“480/36≈13”。

在注重效能的穿戴式全景监控系统中，系统节点的处理能力、电池能量及网络带宽等资源均相当有限，而较低的外网带宽以及复杂的全景拼接对于多源全景压缩的性能又提出了较高的要求，如何提高此类系统的整体效能已成为迫切需要解决的技术问题。

发明内容

 本发明的目的是提供一种基于体域传感阵列的全景视频码流生成方法，能够对穿戴者周围360度水平视域进行实时监控。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种基于体域传感阵列的全景视频码流生成方法，其特征在于，步骤为：

步骤1、在人体服装上布置一个协调器和N个传感器节点，N≥3，所有传感器节点的拍摄朝向均向上倾斜一定的角度，且成像焦点位于同一平面上，传感器节点的水平视场角之和大于360度，使得N个传感器节点在穿戴者周围360度水平视域内能够进行柱面投影全景成像，协调器与传感器节点之间的内部通信采用星形拓扑的超宽带体域网；

步骤2、将协调器与广域外网之间建立无线通讯连接，广域外网与监控中心之间通过有线或无线方式建立通讯连接；

步骤3、由N个传感器节点在各自的水平视场角范围内采集图像并通过超宽带体域网发送给协调器，一个传感器节点在一个时刻采集到的图像为一子帧，由协调器将同一时刻的N路子帧构成一超帧后，对当前超帧的原始数据进行多视点视频编码，编码后的数据经过外网适配工作后，通过广域外网传输至监控中心，由监控中心进行全景拼接。