BR102013032219B1 - CAMERA SYSTEM CONTROL TO CORRECT SIGHT SHIFT - Google Patents
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Abstract
CONTROLE DE SISTEMA DE CÂMERA PARA PARA CORRIGIR DESVIO DE VISÃO DE FURO. Um sistema de câmara está previsto que fornece um zoom suave e centrado, mesmo em elevados níveis de ampliação. O sistema de câmara corrige o desalinhamento entre o eixo óptico de uma lente e o centro de um sensor de imagem. Como um resultado do desalinhamento, o centro de uma imagem irá mover-se durante o movimento de zoom. O atual sistema de câmera corrige o desalinhamento à medida que ocorre o movimento de zoom. A correção é comparada com a velocidade do zoom, a fim de proporcionar um movimento de zoom fluido.CAMERA SYSTEM CONTROL TO CORRECT HOLE VIEW DEVIATION. A camera system is provided that provides smooth, centered zoom even at high magnification levels. The camera system corrects misalignment between the optical axis of a lens and the center of an image sensor. As a result of misalignment, the center of an image will move during the zoom movement. The current camera system corrects misalignment as the zoom movement occurs. The correction is compared to the zoom speed to provide smooth zoom movement.
Description
[0001] O presente pedido refere-se a um controle de um sistema de câmera, e em particular para controlar um sistema de câmera, a fim de corrigir deslocamento de mira durante a execução de um movimento de zoom.[0001] The present application relates to a control of a camera system, and in particular to control a camera system, in order to correct sight displacement during the execution of a zoom movement.
[0002] Sistemas de câmeras digitais podem incluir uma lente para focalizar uma imagem em um sensor de imagem. Muitas vezes, as lentes são compostas de vários elementos ópticos. Alguns dos elementos ópticos do cristalino podem ser móveis em relação ao corpo da lente, que resulta em características ópticas da lente serem mudadas. Por exemplo, em lentes varifocais, alterar a posição de alguns dos elementos resulta numa mudança óptica na distância focal da lente uma vez que imagem é ampliada ou reduzida.[0002] Digital camera systems may include a lens to focus an image onto an image sensor. Lenses are often made up of several optical elements. Some of the optical elements of the lens may be movable relative to the lens body, which results in the optical characteristics of the lens being changed. For example, in varifocal lenses, changing the position of some of the elements results in an optical change in the focal length of the lens as the image is enlarged or reduced.
[0003] O controle de zoom in e out pode ser feito de várias maneiras, dependendo do sistema de câmera. Em câmeras de segurança ou outras câmeras de vídeo utilizadas para o levantamento de um local remotamente, o sistema de câmera, incluindo o nível de zoom, pode ser controlado. Em adição ao controle de zoom, sistemas de câmera podem também incluir motores de posicionamento adicionais para ajustar uma direção dos pontos do sistema de câmera. Estes motores de posicionamento podem incluir um motor de pan e um motor de inclinação. Normalmente, as câmeras com estes motores podem ser referidas como camaras de pan, tilt e zoom (PTZ). Quando o zoom em um determinado local, um usuário espera que o movimento de zoom seja centralizado. Ou seja, espera- se que um ponto central na imagem zoom-out também será centrada na imagem ampliada. No entanto, o sensor de imagem pode não estar perfeitamente alinhado com o eixo óptico da lente e, como tal, como a imagem é ampliada ou reduzida, a imagem vai se tornar nao centrada e o usuário experimenta um deslocamento da imagem.[0003] Zoom in and out control can be done in various ways depending on the camera system. On security cameras or other video cameras used to survey a site remotely, the camera system, including the zoom level, can be controlled. In addition to zoom control, camera systems can also include additional positioning motors to adjust a direction of camera system points. These positioning motors can include a pan motor and a tilt motor. Typically, cameras with these engines can be referred to as pan, tilt and zoom (PTZ) cameras. When zooming to a certain location, a user expects the zoom movement to be centered. That is, it is expected that a center point on the zoom-out image will also be centered on the enlarged image. However, the image sensor may not be perfectly aligned with the optical axis of the lens, and as such, as the image is enlarged or reduced, the image will become uncentered and the user will experience image shift.
[0004] A Figura 1 representa uma cena que pode ser capturada por um sistema de câmera. Como representado, uma cena de cidade 100 é capturada em diferentes níveis de ampliação, tal como representado pelo campo dos retângulos de visão 102, 104, 106. Como representado, quando a cena for capturada a um primeiro nível de ampliação 102, o centro do campo de visão, representado pelo círculo 108 é centrado dentro do campo de visão 102. À medida que a imagem é ampliada para um segundo nível de ampliação 104, o círculo 108 não está mais centrado. Dado que a imagem é ampliada ainda mais 106, o erro torna-se mais detectável e pode resultar no ponto 108 estar completamente fora do campo de visão 106. O deslocamento entre o centro da imagem quando completamente reduzida (isto é, de largura final da lente) e o centro da imagem, quando completamente ampliada (ou seja, final telefoto da lente) é chamado de deslocamento de mira do módulo de imagem.[0004] Figure 1 represents a scene that can be captured by a camera system. As shown, a
[0005] Sistemas de câmera podem tentar corrigir esse erro. A Figura 2 representa um esquema de ajuste existente utilizado para corrigir erro de deslocamento de mira. Como representado, as técnicas de correção anteriores 200 ampliada na imagem (202) e, em seguida, em seguida, ajustado o posicionamento do campo de visão (204) para corrigir o erro de deslocamento decorrente do movimento de zoom que foi realizado. Enquanto o posicionamento final usando esta técnica pode centralizar a imagem ampliada corretamente, a imagem será primeiro ampliada seguida de reposicionamento. Por conseguinte, o processo de zoom pode não ser fluido e a experiência do usuário não é a ideal. É desejável ter um controle do sistema de câmera adicional, alternativo e / ou melhorado para corrigir erros de deslocamento de mira.[0005] Camera systems may attempt to correct this error. Figure 2 represents an existing adjustment scheme used to correct crosshairs. As shown, the
[0006] De acordo com a presente divulgação, é proporcionado um método de controlar um sistema de câmera para executar um movimento de zoom compreendendo: receber informações de zoom para a realização de um movimento de zoom; determinar as informações de velocidade de zoom do sistema de câmera; e mover um campo de visão exibido do sistema de câmera a uma velocidade de posicionamento com base nas informações de velocidade de zoom determinadas para corrigir um deslocamento de mira do sistema de câmera à medida que o movimento de zoom é realizado.[0006] In accordance with the present disclosure, there is provided a method of controlling a camera system to perform a zoom movement comprising: receiving zoom information for performing a zoom movement; determine the camera system's zoom speed information; and moving a displayed field of view of the camera system at a positioning speed based on the determined zoom speed information to correct for a crosshair shift of the camera system as the zoom movement is performed.
[0007] De acordo com a presente divulgação, é ainda proporcionado um sistema de câmera, compreendendo: uma lente; um sensor de imagem; e um processador para executar instruções armazenadas na memória, quando as instruções executadas pelo processador configurando o sistema de câmera execute um método de controle do sistema de câmera para executar um movimento de zoom compreendendo: receber informações de zoom para a realização de um movimento de zoom; determinar as informações de velocidade de zoom do sistema de câmera; e mover um campo de visão exibido do sistema de câmera a uma velocidade de posicionamento com base nas informações de velocidade zoom determinadas para corrigir um deslocamento de mira do sistema de câmera à medida que o movimento de zoom é realizado.[0007] In accordance with the present disclosure, there is further provided a camera system, comprising: a lens; an image sensor; and a processor for executing instructions stored in memory, when the instructions executed by the processor configuring the camera system execute a method of controlling the camera system to perform a zoom movement comprising: receiving zoom information for performing a zoom movement ; determine the camera system's zoom speed information; and moving a displayed field of view of the camera system at a positioning speed based on the determined zoom speed information to correct for a crosshair shift of the camera system as the zoom movement is performed.
[0008] Em uma outra concretização, a informação de velocidade do zoom fornece uma indicação de uma mudança na taxa de ampliação da lente de zoom para posições entre uma posição completamente ampliada e uma posição completamente reduzida.[0008] In another embodiment, the zoom speed information provides an indication of a change in the magnification ratio of the zoom lens to positions between a fully zoomed in position and a fully zoomed out position.
[0009] Numa outra concretização, a velocidade de posicionamento é determinada para mover o campo de visão exibido a uma quantidade necessária para corrigir o deslocamento de mira, enquanto o movimento da imagem é realizado.[0009] In another embodiment, the positioning speed is determined to move the displayed field of view by an amount necessary to correct for crosshairs while moving the image is performed.
[0010] Numa outra concretização, o movimento da imagem é executado movendo elementos ópticos de uma lente do sistema de câmera.[0010] In another embodiment, the movement of the image is performed by moving optical elements of a lens of the camera system.
[0011] Numa outra concretização, a posição do campo de visão exibido do sistema de câmera é ajustada através de, pelo menos, um motor de posicionamento.[0011] In another embodiment, the position of the displayed field of view of the camera system is adjusted by at least one positioning motor.
[0012] Numa outra concretização, o pelo menos um motor de posicionamento compreende pelo menos um motor de pan e um motor de inclinação.[0012] In another embodiment, the at least one positioning motor comprises at least one pan motor and a tilt motor.
[0013] Numa outra concretização, a posição do campo exibido da vista é ajustado para compensar o deslocamento de mira resultante de uma quantidade movimento da imagem determinado a partir da informação de zoom.[0013] In another embodiment, the position of the displayed field of view is adjusted to compensate for crosshair shift resulting from an amount of image movement determined from the zoom information.
[0014] Numa outra concretização, o método compreende ainda o ajuste da velocidade de posicionamento em que o campo exibido da vista do sistema de câmera é movido à medida que o movimento da imagem é executado.[0014] In another embodiment, the method further comprises adjusting the positioning speed at which the displayed field of view of the camera system is moved as the image movement is performed.
[0015] Numa outra concretização, a velocidade de posicionamento é ajustada para coincidir com uma velocidade atual do movimento da imagem com base na informação sobre a velocidade de zoom.[0015] In another embodiment, the positioning speed is adjusted to match a current speed of image movement based on the zoom speed information.
[0016] Numa outra concretização, a informação de velocidade de zoom proporciona uma pluralidade de segmentos lineares que aproximam uma relação não linear entre a posição de zoom e velocidade de zoom.[0016] In another embodiment, the zoom speed information provides a plurality of linear segments that approximate a non-linear relationship between zoom position and zoom speed.
[0017] Numa outra concretização, ajustar a velocidade de posicionamento compreende: a determinação de que uma posição atual de zoom está associada com um segmento próximo linear da informação de velocidade de zoom; calcular uma velocidade de mira com base na velocidade de zoom do próximo segmento linear e o deslocamento de mira do sistema de câmera; e ajustar a velocidade de posicionamento para igualar a velocidade de mira para corrigir o deslocamento de mira.[0017] In another embodiment, adjusting the positioning speed comprises: determining that a current zoom position is associated with a near linear segment of the zoom speed information; calculate a crosshair speed based on the zoom speed of the next linear segment and the crosshair of the camera system; and adjust the positioning speed to match the crosshair speed to correct crosshair shift.
[0018] Numa outra concretização, a informação de velocidade de zoom é fornecida como uma tabela de pesquisa, permitindo uma velocidade de zoom a ser pesquisada com base numa posição de zoom.[0018] In another embodiment, the zoom speed information is provided as a lookup table, allowing a zoom speed to be looked up based on a zoom position.
[0019] Numa outra concretização, a informação de velocidade do zoom fornece uma relação não linear entre a posição de zoom e velocidade de zoom.[0019] In another embodiment, the zoom speed information provides a non-linear relationship between zoom position and zoom speed.
[0020] Numa outra concretização, receber informações de zoom compreende receber uma indicação de uma posição final de zoom desejada.[0020] In another embodiment, receiving zoom information comprises receiving an indication of a desired final zoom position.
[0021] Numa outra concretização, receber informações de zoom compreende receber uma indicação de uma velocidade do motor de zoom para aplicar.[0021] In another embodiment, receiving zoom information comprises receiving an indication of a zoom motor speed to apply.
[0022] Numa outra concretização, o campo de vista apresentado compreende uma região de interesse de um maior campo de visão capturado pelo sistema de câmera.[0022] In another embodiment, the presented field of view comprises a region of interest of a larger field of view captured by the camera system.
[0023] Numa outra concretização, mover o campo de vista apresentado compreende a translação da região de interesse dentro do maior campo de visão capturado pelo sistema de câmera.[0023] In another embodiment, moving the displayed field of view comprises translating the region of interest within the largest field of view captured by the camera system.
[0024] Numa outra concretização, a velocidade de posicionamento é ajustada para coincidir com uma velocidade de mira corrente para corrigir o deslocamento de mira.[0024] In another embodiment, the positioning speed is adjusted to match a current aiming speed to correct the aiming offset.
[0025] Estas e outras características, aspectos e vantagens da presente invenção serão melhor compreendidos em relação à seguinte descrição e desenhos anexos em que: A Figura 1 representa uma cena que pode ser capturada por um sistema de câmera; A Figura 2 representa um esquema de regularização existente usado para corrigir erro de deslocamento de mira; A Figura 3 mostra um sistema de câmera PTZ capaz de corrigir para erro de deslocamento de mira; A Figura 4 mostra um método para corrigir erro de deslocamento de mira, enquanto em zoom; A Figura 5 é um gráfico que representa a velocidade de zoom ideal e real versus posição do zoom; A Figura 6 é um gráfico que mostra a linearização da curva de velocidade de zoom; A Figura 7 descreve um método de criação de informação de velocidade de zoom; A Figura 8 descreve um método para a determinação da correção de posicionamento requerido para corrigir o deslocamento de mira; A Figura 9 representa ainda um método para corrigir erro de deslocamento de mira, enquanto em zoom; e A Figura 10 representa os componentes de um sistema de câmera capaz de corrigir erros de deslocamento de mira.[0025] These and other features, aspects and advantages of the present invention will be better understood in relation to the following description and accompanying drawings in which: Figure 1 represents a scene that can be captured by a camera system; Figure 2 represents an existing regularization scheme used to correct crosshairs; Figure 3 shows a PTZ camera system capable of correcting for crosshairs; Figure 4 shows a method for correcting crosshair error while zooming; Figure 5 is a graph representing ideal and actual zoom speed versus zoom position; Figure 6 is a graph showing the linearization of the zoom speed curve; Figure 7 describes a method of generating zoom speed information; Figure 8 describes a method for determining the positioning correction required to correct for crosshairs; Figure 9 still represents a method for correcting crosshair error while zooming; and Figure 10 represents the components of a camera system capable of correcting crosshair errors.
[0026] Sistemas de câmeras, como câmeras de segurança, câmeras de trânsito ou outras câmeras usadas para ver uma cena a distância, podem incluir funcionalidade para controlar um movimento de zoom, ou nível de ampliação, em que a cena é capturada. Além disso, o sistema de câmera pode incluir funcionalidade para controlar o posicionamento do campo de visão. Por exemplo, o sistema de câmera pode incluir motores de posicionamento que podem ajustar as direções vertical e horizontal da câmera que é apontada. Alternativamente, o posicionamento da câmera pode ser realizado sem alterar o posicionamento físico da câmera, mas sim através do ajuste de uma posição de uma região de interesse dentru de uma cena maior capturada pelo sensor de imagem. Independentemente de como o sistema de câmera fornece para ajustar a posição do campo de visão, pode ser possível deslocar um campo de visão apresentado como se a câmera fosse fisicamente reapontada. Tal como descrito com referência à Figura 1, quando o sistema de câmera aproxima, a posição da imagem pode ser compensada a partir de uma posição esperada. O deslocamento de mira resulta de erro a partir de um desalinhamento de eixo óptico da lente e o centro do sensor de imagem. Embora este desalinhamento possa ser reduzido ou eliminado durante a fabricação, o custo para fazer isso aumenta à medida que o erro de alinhamento vai a zero. Como descrito mais adiante, o sistema de câmera pode incluir funcionalidade para corrigir o erro de deslocamento de mira. A correção do deslocamento de mira é realizada enquanto o movimento de zoom está ocorrendo. Como tal, o sistema de câmera pode proporcionar um movimento suave de zoom que mantém o mesmo centro da imagem, mesmo em altos níveis de ampliação, tal como 5x, 10x, 20x ou mais. O zoom suave e centrado fornecido pelo sistema de câmera aqui descrito pode proporcionar uma melhor, ou pelo alternativa, experiência do usuário quando em zoom.[0026] Camera systems, such as security cameras, traffic cameras, or other cameras used to view a scene from a distance, may include functionality to control a zoom movement, or level of magnification, at which the scene is captured. In addition, the camera system may include functionality to control the positioning of the field of view. For example, the camera system may include positioning motors that can adjust the vertical and horizontal directions of the camera being pointed. Alternatively, camera positioning can be performed without changing the physical positioning of the camera, but by adjusting the position of a region of interest within a larger scene captured by the image sensor. Regardless of how the camera system provides for adjusting the position of the field of view, it may be possible to shift a field of view presented as if the camera were physically re-pointed. As described with reference to Figure 1, when the camera system zooms in, the image position can be compensated from an expected position. Aim shift results from error from a misalignment of the optical axis of the lens and the center of the image sensor. While this misalignment can be reduced or eliminated during fabrication, the cost of doing so increases as the alignment error drops to zero. As described later, the camera system may include functionality to correct the crosshair error. Aim shift correction is performed while the zoom movement is taking place. As such, the camera system can provide a smooth zoom movement that maintains the same image center even at high magnification levels such as 5x, 10x, 20x or more. The smooth, centered zoom provided by the camera system described here can provide a better, or alternative, user experience when zooming.
[0027] A Figura 3 mostra um sistema de câmera PTZ capaz de corrigir erro de deslocamento de mira. O sistema de câmera 300 dispõe de um sistema de lentes 302 capaz de zoom in e out e eletrônica 304 para capturar imagens. Os componentes eletrônicos 304 incluem um sensor de imagem 312, bem como outros circuitos requeridos pelo sensor de imagem. O sistema de câmera 300 compreende ainda uma plataforma de montagem 306 que é capaz de reposicionar a direção que a câmera é apontada. Embora descrito como sendo fornecida por motores de pan e inclinação, a câmera PTZ pode fornecer posicionamento de pan e de inclinação do campo de visão exibido de outras maneiras. Independentemente da forma como o posicionamento do campo de visão exibido é fornecido, a velocidade a que o campo de visão apresentado pode ser reposicionado deve ser capaz de manter-se com a velocidade de deslocamento de mira que é linearmente proporcional à velocidade de ampliação, que, por sua vez, é uma função não-linear da velocidade de zoom da câmera. Se o campo de visão exibido não pode ser reposicionado com rapidez suficiente em relação à velocidade de mira, o sistema de câmera não será capaz de corrigir o deslocamento de mira, enquanto o movimento de zoom ocorre.[0027] Figure 3 shows a PTZ camera system capable of correcting crosshairs. The
[0028] O sistema de lentes 302 inclui uma série de elementos ópticos que podem ser reposicionados por um zoom e / ou foco motorizado 310. A mudança da posição de cada elementos óptico resulta em uma ampliação da imagem, ou zoom in ou zoom out. No entanto, se, como representado na Figura 3, o sensor de imagem 312 e o eixo óptico da lente 302 estão desalinhados, a imagem ampliada será deslocada a partir de um local desejado ou esperado. A plataforma de montagem 306 pode incluir um motor de inclinação 314 e um motor de pan 316. O motor de inclinação 314 pode ajustar o posicionamento da câmera ao longo de um primeiro eixo, enquanto que o motor de pan 316 pode ajustar o posicionamento da câmera ao longo de um segundo eixo, que pode ser ortogonal ao primeiro eixo. Por exemplo, o motor de inclinação 314 pode ajustar uma direção vertical da câmera e o motor de pan 316 pode ajustar uma direção horizontal da câmera. Embora descrito como motores de rotação horizontal e vertical, é contemplado que outros motores podem ser utilizados para ajustar o posicionamento da câmera. Alternativamente, pan e a inclinação podem ser feitos digitalmente sem quaisquer motores, movendo-se de uma região de interesse (ROI) no interior do espaço do sensor. Está também contemplado que a panorâmica e inclinação pode ser conseguida utilizando uma combinação de um ou mais motores e movendo-se de uma ROI.[0028] The
[0029] O sistema de câmera 300 pode ainda incluir a funcionalidade de controle da câmera 318. A funcionalidade de controle de câmera 318 pode ser implementada dentro de um processador ou microcontrolador do sistema de câmera 300 e pode receber comandos de zoom 320 a partir de um sistema de controle, como um computador em um local remoto. Como alternativa, a funcionalidade de controle de câmera pode ser fornecida por um sistema de computador remoto, ou localmente por botões ou outros controles na própria câmera. Como descrito a seguir, a funcionalidade de controle de câmera corrige o deslocamento de mira, enquanto a câmera é ampliada e / ou reduzida.[0029]
[0030] Como descrito acima com referência à Figura 2, uma técnica para corrigir o deslocamento de mira é aproximar ou afastar e em seguida ajustar o posicionamento, a fim de corrigir qualquer deslocamento decorrente do movimento de zoom. No entanto, mesmo se o movimento da imagem e ajustes são feitos como uma série de passos, a correção pode ainda sofrer de um certo número de problemas. Se a câmera for streaming de vídeo, um ligeiro atraso na compensação de deslocamento pode ser aparente. Este atraso pode ser mais perceptível se o motor de zoom é rápido. Como os motores de posicionamento compensam o erro de deslocamento de mira depois de ter afetado a imagem, o resultado é um efeito de zoom ligeiramente enviesado. O centro de toda a imagem original ainda está centrado na extremidade do movimento da imagem, mas durante o movimento será um pouco compensado. Além disso, o vídeo pode ter a oscilação lateral visível. Isso ocorre quando o motor de zoom se move em um movimento fluido, mas os motores de posicionamento que compensem o erro de deslocamento de mira em pequenos movimentos de ajuste rápidos para corrigir valores do movimento de zoom que tenham acabado de ocorrer. Porque os motores de posicionamento alternativos entre estacionário e em movimento, o seu movimento ao longo da duração de um movimento de correção para um erro de deslocamento de mira não é contínuo, e de modo que a correção não produz um movimento fluido da imagem.[0030] As described above with reference to Figure 2, one technique for correcting crosshair shift is to zoom in or out and then adjust the positioning in order to correct any shift resulting from the zoom movement. However, even if image movement and adjustments are made as a series of steps, the correction can still suffer from a number of problems. If the camera is streaming video, a slight delay in offset compensation may be apparent. This delay may be more noticeable if the zoom engine is fast. As the positioning engines compensate for the crosshair error after it has affected the image, the result is a slightly skewed zoom effect. The center of the entire original image is still centered at the moving end of the image, but during the movement it will be somewhat offset. Also, the video may have visible side flicker. This occurs when the zoom motor moves in a fluid motion, but the positioning motors compensate for the crosshair error in small, quick adjustment motions to correct values of the zoom move that have just occurred. Because the positioning motors alternate between stationary and moving, their movement over the duration of a correction move for a crosshair error is not continuous, and so the correction does not produce a fluid motion of the image.
[0031] A Figura 4 mostra um método para corrigir erro de deslocamento de mira durante o zoom. O método 400 corrige o deslocamento de mira à medida que o movimento de zoom ocorre em vez de depois do movimento de zoom ocorrer. A fim de corrigir o deslocamento de mira, ao mesmo tempo que aproximando, a velocidade da ampliação do sistema de câmera deve ser conhecida de modo a que a velocidade dos movimentos de compensação requerida pode ser combinada e resulta numa sequência de zoom suave. O método 400 determina as informações de velocidade de zoom para que o movimento de zoom seja utilizado (402). O movimento de zoom para ser realizada pode ser especificado de várias maneiras. Por exemplo, um usuário pode especificar uma área para fazer zoom usando um mouse ou outro dispositivo apontador. Alternativamente, o movimento da imagem a ser realizado pode ser especificado como um valor absoluto da taxa de zoom (isto é, aumento), ou como uma quantidade de movimento a taxa de zoom (isto é, mudança de ampliação). Além disso, uma velocidade do movimento da imagem a ser realizada pode também ser especificada, que pode atuar como um multiplicador para a determinação da velocidade de zoom. A informação da velocidade de zoom pode fornecer uma indicação de como o movimento dos motores de zoom relaciona-se com a quantidade real de ampliação. O movimento de elementos ópticos de uma lente por uma dada quantidade irá resultar na quantidade de ampliação diferente dependendo da posição inicial dos elementos ópticos. Como tal, se o motor de zoom que controla a posição dos elementos ópticos da lente se desloca a uma velocidade constante, a velocidade resultante do movimento da imagem não será constante e irá depender da posição de zoom. A informação da velocidade de zoom pode ser determinada utilizando uma tabela de pesquisa especificando a velocidade de zoom para várias posições de zoom. A informação da velocidade de zoom pode ser representada como uma série de pontos relativos à velocidade de zoom para posição de zoom. Uma vez que a informação da velocidade de zoom é determinada, uma correção da posição do campo de visão exibido necessário para corrigir o deslocamento de mira resultante do movimento de zoom é determinada (404). A quantidade de correção de posicionamento para corrigir um dado movimento de zoom pode ser determinada para cada sistema de câmera no momento da fabricação, ou subsequentemente à fabricação. A correção de posicionamento é no sentido oposto do deslocamento de mira. A quantidade de correção de posicionamento determinada deve ser movida na mesma quantidade de tempo que leva o movimento da imagem, e como tal uma velocidade de correção de posicionamento pode ser determinada para corresponder à correção de posicionamento para o movimento da imagem, uma vez que é realizada. Uma vez que o posicionamento de correção é determinado pela velocidade de zoom, o movimento da imagem (406) e o reposicionamento do campo de visão exibido (408) podem ser realizados ao mesmo tempo. O movimento de zoom pode ser realizado para colocar um motor de zoom em movimento a uma velocidade particular, que vai continuar o seu movimento até atingir a posição de zoom final. À medida que o movimento de zoom e reposicionamento são realizados, é determinado se o movimento de zoom está completo (410 ), verificando para ver se a posição do zoom atual coincide com a posição do zoom alvo, e se é (Sim e, 410), o método é feito (412). Se o movimento de zoom não está completo (não em 410), a informação da velocidade de zoom pode ser determinada novamente (402). As informações velocidade de zoom podem ser determinadas com base na posição de zoom atual e como tal podem variar conforme o movimento de zoom que é realizadp. A velocidade de zoom para um sistema de câmera pode ser representada de diversas maneiras, tais como por uma pluralidade de segmentos lineares que se aproximam de uma velocidade de zoom não linear. Em alternativa, a velocidade de zoom pode ser representada por uma equação de forma fechada. Se a velocidade de zoom muda, a correção da posição é também determinada novamente, e a velocidade à qual ocorre a correção da posição pode ser ajustada. O movimento de zoom (406) e reposição (408) continuam, embora o reposicionamento possa ocorrer a uma velocidade de posicionamento atualizada. O reposicionamento corrige erro de deslocamento de mira à medida que ocorre o erro, e uma vez que as correções de posicionamento são coordenadas para combinar a velocidade de zoom, o movimento da imagem não produz movimentos bruscos na imagem.[0031] Figure 4 shows a method to correct crosshair error while zooming.
[0032] Em vez de detectar um movimento de zoom e compensar o deslocamento de mira depois, as correções de posicionamento do campo de visão exibido são coordenadas com os movimentos de zoom do começo ao fim do movimento de zoom. Qualquer compensação é feita como um movimento contínuo. A fim de combinar os movimentos de correção de posição, com o movimento da imagem, a velocidade de correção de posicionamento, que é uma quantidade do campo de visão exibido é deslocada num dado período de tempo, pode ser variada de acordo com a velocidade de zoom não- linear em relação para a posição de zoom. A informação da velocidade de zoom pode ser fornecida como uma pluralidade de segmentos lineares que aproximam a velocidade de zoom entre duas posições de zoom.[0032] Instead of detecting a zoom movement and compensating for the crosshair shift afterwards, the displayed field of view positioning corrections are coordinated with the zoom movements from the beginning to the end of the zoom movement. Any compensation is done as a continuous movement. In order to combine the position correction movements with the image movement, the position correction speed, which is the amount of the displayed field of view is shifted in a given period of time, can be varied according to the speed of non-linear zoom in relation to the zoom position. The zoom speed information can be provided as a plurality of linear segments that approximate the zoom speed between two zoom positions.
[0033] A quantidade de deslocamento de mira é diretamente proporcional à ampliação do zoom. À medida que a velocidade de zoom pode mudar dependendo da posição do zoom, a taxa de mudança no deslocamento de mira varia de forma não linear quando em zoom. Uma vez que o erro de deslocamento de mira é dependente do nível de zoom, a quantidade de correção necessária para ser aplicada ao campo de visão exibido, também é dependente do nível de ampliação ou a ampliação. A taxa de alteração da ampliação pode ter uma relação não linear com a posição do motor de zoom.[0033] The amount of crosshairs is directly proportional to the zoom magnification. As the zoom speed can change depending on the zoom position, the rate of change in crosshairs varies non-linearly when zoomed. Since the crosshair error is dependent on the zoom level, the amount of correction needed to be applied to the displayed field of view is also dependent on the magnification level or magnification. The rate of change in magnification can have a non-linear relationship to the position of the zoom motor.
[0034] A Figura 5 é um gráfico que representa a velocidade de zoom ideal e real versus posição do zoom. Tal como representado pelo gráfico 500, idealmente a taxa de variação em ampliação, também referida como a velocidade de zoom, é constante e não varia em função da posição do zoom. A curva de velocidade de zoom ideal é representada pela linha horizontal 502. A curva de velocidade de zoom de um outro sistema de câmera é representado pela linha 504, onde a velocidade de zoom varia com a posição do zoom.[0034] Figure 5 is a graph representing the ideal and actual zoom speed versus zoom position. As represented by
[0035] A curva de velocidade de zoom pode ser utilizada para determinar a taxa de alteração no deslocamento de mira, o que pode ser referido como a velocidade de mira, a uma dada posição de zoom. Como representado a curva de velocidade de zoom é não-linear. A velocidade de deslocamento de mira é uma função da velocidade de zoom, e como tal, podem também ser não linear. Pode ser difícil determinar e ajustar a velocidade das correções de posicionamento para coincidir com a velocidade de deslocamento de mira não linear continuamente. É possível proporcionar resultados aceitáveis por conversão da curva de velocidade de zoom para uma curva linear. Cada segmento linear está posicionado entre duas posições de zoom, com a posição do zoom de fim de um segmento a ser a posição do zoom a partir de um segmento seguinte. A velocidade de zoom aproximada fornecida por cada segmento linear pode ser tratada como a velocidade de zoom entre as duas posições de zoom associadas ao segmento linear. Se o posicionamento do campo de visão exibido é controlado por meio de motores de posicionamento, cada posição de zoom pode ser associada com um motor de posicionamento de deslocamento necessário para corrigir o deslocamento de mira em que a posição de zoom. Em sistemas de câmeras típicas com motores de pan e inclinação, os motores de pan e inclinação são movíveis por usuário, e assim à medida que o zoom estiver sendo realizado, o deslocamento de posicionamento necessário é aplicado para onde o usuário posicionou a câmera. À medida que o motor de posicionamento se move através de posições associadas com diferentes segmentos lineares da informação de velocidade do zoom, a velocidade do motor de posicionamento pode ser ajustada com base na velocidade de zoom para que a taxa de correção de posicionamento corresponde a taxa de variação no deslocamento de mira ou velocidade de mira.[0035] The zoom speed curve can be used to determine the rate of change in crosshair, which can be referred to as crosshair speed, at a given zoom position. As represented the zoom velocity curve is non-linear. The crosshair speed is a function of the zoom speed, and as such can also be non-linear. It can be difficult to determine and adjust the speed of positioning corrections to match the non-linear crosshair scroll speed continuously. You can provide acceptable results by converting the zoom speed curve to a linear curve. Each linear segment is positioned between two zoom positions, with the end zoom position of one segment being the zoom position starting from the next segment. The approximate zoom speed provided by each linear segment can be treated as the zoom speed between the two zoom positions associated with the linear segment. If the positioning of the displayed field of view is controlled via positioning motors, each zoom position can be associated with an offset positioning motor needed to correct the crosshair offset at that zoom position. In typical camera systems with pan and tilt motors, the pan and tilt motors are movable per user, so as the zoom is being performed, the required positioning offset is applied to where the user has positioned the camera. As the positioning engine moves through positions associated with different linear segments of the zoom speed information, the positioning engine speed can be adjusted based on the zoom speed so that the positioning correction rate matches the rate of variation in aim offset or aim speed.
[0036] A Figura 6 é um gráfico que mostra a linearização de uma curva de velocidade de zoom. A linearização pode ser realizada usando várias técnicas, incluindo, por exemplo, o método dos mínimos quadrados. Como representado no gráfico 600, a curva de velocidade de motor de zoom real não-linear 602 pode ser linearizada num número de segmentos lineares individuais 604a - 604l (coletivamente referidos como os segmentos 604). Note-se que apenas os primeiros e últimos segmentos 604a, 604l são rotulados. Cada um dos segmentos individuais cobre uma porção da curva da velocidade real de zoom 602 e está associado com uma gama de posição de zoom contínua. Além disso, cada segmento linear pode ser associado com uma correção de posicionamento correspondente necessária para corrigir um deslocamento de mira. Quando um movimento de zoom requer o movimento do motor de zoom da posição A 606 para a posição B 608, a taxa de variação em ampliação ao executar o movimento de zoom pode ser aproximada a partir de um dos segmentos individuais utilizados para linearizar a característica da lente de zoom.[0036] Figure 6 is a graph showing the linearization of a zoom speed curve. Linearization can be performed using various techniques, including, for example, the least squares method. As depicted in
[0037] À medida que o motor zoom é movido continuamente da posição A 606 para a posição B 608, a fim de corrigir deslocamento de mira, o campo de visão exibido deve ser movido continuamente a partir de uma posição inicial para uma posição final em que se move o campo de visão exibido correto para o deslocamento de mira decorrente da mudança de ampliação entre os pontos A e B. A velocidade com que o campo de visão exibido é movido deve ser ajustada durante o movimento de zoom para que ela corresponda à velocidade de mira entre as posições A e B. Quando a informação de velocidade de zoom é linearizada, como representado na Figura 6, a velocidade de deslocamento de mira pode ser calculada para cada segmento e a velocidade de posicionamento do campo de visão exibido pode ser ajustada para igualar a velocidade de deslocamento de mira com base no segmento linear associado com a posição do zoom atual. Ou seja, a posição do zoom pode ser repetidamente verificada enquanto ela está mudando a partir do ponto A para o ponto B e a velocidade de posicionamento pode ser atualizada quando a posição do zoom se move para um novo segmento linear.[0037] As the zoom motor is moved continuously from
[0038] A Figura 7 descreve um método de determinação da curva de velocidade de zoom. Um número de sistemas de câmera da mesma gama de produtos pode ser testado a fim de fornecer uma média da curva de velocidade que pode ser utilizada para todos os sistemas de câmera do mesmo tipo de produto. Uma vez que a curva de velocidade para o movimento de zoom é determinada, pode ser linearizada (704). O número de segmentos utilizados na linearização pode variar. Por exemplo, o número de segmentos pode ser de 3 a 10 ou mais. Numa concretização, 5 segmentos são utilizados para linearizar a característica não-linear de zoom das lentes. Uma vez que a curva de velocidade de zoom foi linearizada, informações sobre a velocidade de zoom pode ser armazenado em um formato apropriado (706). Por exemplo, a informação de velocidade de zoom pode ser armazenada numa tabela de pesquisa ou outra estrutura de dados. Adicionalmente ou em alternativa, a informação da velocidade de zoom pode ser armazenada como uma pluralidade de tuplas de (velocidade de zoom, posição do zoom) e a velocidade de zoom para uma posição de zoom em particular pode ser interpolada de duas das tuplas. Independentemente de como a informação da velocidade de zoom é armazenada, pode ser posteriormente utilizada na correção de erros de deslocamento de mira de uma câmera.[0038] Figure 7 describes a method of determining the zoom speed curve. A number of camera systems from the same product range can be tested to provide an average velocity curve that can be used for all camera systems from the same product type. Once the velocity curve for the zoom movement is determined, it can be linearized (704). The number of segments used in linearization may vary. For example, the number of segments can be from 3 to 10 or more. In one embodiment, 5 segments are used to linearize the non-linear zoom characteristic of the lens. Once the zoom speed curve has been linearized, information about the zoom speed can be stored in an appropriate format (706). For example, zoom speed information may be stored in a lookup table or other data structure. Additionally or alternatively, the zoom speed information can be stored as a plurality of tuples of (zoom speed, zoom position) and the zoom speed for a particular zoom position can be interpolated from two of the tuples. Regardless of how the zoom speed information is stored, it can later be used to correct a camera's crosshair errors.
[0039] A Figura 8 descreve um método para a determinação da correção de posicionamento requerida para corrigir deslocamento de mira. Como descrito acima, o deslocamento de mira resulta de erro de desalinhamento entre o eixo óptico de uma lente e o centro do sensor de imagem. Assim, o valor de deslocamento de mira, e a correção de posicionamento necessário para corrigi-lo, varia para cada sistema de câmera individual. O método 800 para a determinação da correção de posicionamento necessário para corrigir o deslocamento pode determinar um ponto central, ou outro ponto ou área apropriada para seguir, de uma imagem capturada enquanto a lente estiver totalmente reduzida da mira (ou seja, comprimento focal está no seu mínimo) (802). A lente da câmera é, então, totalmente ampliada (ou seja, a distância focal é máxima) (804) e compensar o posicionamento do ponto central previamente determinado, ou outro ponto ou área rastreada, na imagem ampliada, em comparação com a imagem reduzida é determinado (806). Embora tenha sido descrito como utilizando um ponto central de uma imagem, pode ser qualquer ponto ou área que possa ser controlada entre as duas imagens. Uma imagem de teste ou padrão pode ser capturada que fornece convenientes pontos de monitoramento, a fim de determinar o deslocamento baseado em quantidade que um ponto monitorado mudou quando a câmera tem o zoom in e out. O deslocamento de mira tem uma relação linear com a ampliação e pode ser determinado a partir do deslocamento de posicionamento calculado com base nos dois pontos finais da distância focal da lente.[0039] Figure 8 describes a method for determining the positioning correction required to correct crosshairs. As described above, crosshairs result from misalignment error between the optical axis of a lens and the center of the image sensor. Thus, the crosshair value, and the positioning correction needed to correct it, varies for each individual camera system. The 800 method for determining the positioning correction needed to correct for displacement can determine a center point, or other appropriate point or area to follow, of an image captured while the lens is fully reduced from the crosshairs (i.e., focal length is at its minimum) (802). The camera lens is then fully magnified (i.e. focal length is maximum) (804) and compensates for the positioning of the previously determined center point, or other point or tracked area, in the enlarged image compared to the reduced image. is determined (806). Although it has been described as using a center point of an image, it can be any point or area that can be controlled between the two images. A test or pattern image can be captured that provides convenient tracking points in order to determine displacement based on the amount a tracked point has changed when the camera is zoomed in and out. Crosshair shift has a linear relationship with magnification and can be determined from the positioning shift calculated based on the two endpoints of the lens focal length.
[0040] A Figura 9 representa um método melhorado para corrigir deslocamento de mira erro durante o zoom. A informação de zoom é recebida (902) que é indicativa de um movimento da imagem a ser executada. O movimento de zoom pode ser especificado de várias maneiras. Por exemplo, a informação de zoom pode especificar a posição do motor de zoom alvo desejado. A posição do motor de zoom alvo pode ser especificada como uma posição absoluta, tal como um movimento de zoom para a posição totalmente ampla, ou pode ser especificado como uma posição relativa, tal como as etapas do motor de redução 50. A posição atual do motor de zoom é determinada (904), por exemplo, retratada como a posição A 606 na Figura 6. A posição do zoom alvo também pode ser determinada, por exemplo, como posição B 608 na Figura 6. As informações de velocidade de zoom são determinadas (906) e podem ser usadas para fornecer uma programação das alterações de velocidade de posicionamento necessárias para corrigir o deslocamento de mira. As velocidades de posicionamento podem ser especificadas em formas diferentes, incluindo uma tabela de consulta.[0040] Figure 9 represents an improved method to correct crosshair error during zoom. Zoom information is received (902) which is indicative of an image movement to be performed. Zoom movement can be specified in several ways. For example, the zoom information can specify the desired target zoom motor position. The target zoom motor position can be specified as an absolute position, such as a zoom move to the fully wide position, or it can be specified as a relative position, such as zoom motor steps 50. The current position of the zoom motor is determined (904), for example depicted as position A 606 in Figure 6. The target zoom position can also be determined, for example as
[0041] A velocidade de posicionamento inicial é definida como a velocidade aproximada de mira resultante da velocidade de zoom associada à posição do zoom atual com base na curva de velocidade de zoom linear (908). O motor zoom e os motores de posicionamento são postos em movimento em direção ao destino alvo (910). À medida que a posição do zoom muda, é determinado se a posição do zoom ultrapassou um limite posição e se mudou para um novo segmento linear (912). Se a posição do motor zoom ultrapassou um limite de posição, indicando que a velocidade de zoom deve ser aproximada por um outro segmento linear, a velocidade de posicionamento é atualizada com base na velocidade de zoom do novo segmento para refletir a velocidade de mira atual (914). Se a posição do zoom não ultrapassou um limite (não em 912), determina-se se o movimento da imagem está completo (914) e se for (Sim em 914), o método é concluído (916) e os motores de zoom estarão em uma posição necessária para fornecer o nível de ampliação desejado e os motores de posicionamento estarão na posição necessária para corrigir o deslocamento de mira resultante da mudança em ampliação. Se o movimento de zoom não está completo (Não em 914), o movimento dos motores de posicionamento e o motor de zoom continua (910). O motor de zoom é colocado em movimento, uma vez no início do zoom, e a velocidade dos motores de posicionamento são ajustadas ao longo do processo de zoom. Isto é, os comandos de movimento podem ser emitidos para os motores de zoom e de posicionamento, uma vez, embora a velocidade do respectivo comando de movimento para os motores possa ser alterada ao longo do tempo.[0041] Initial positioning speed is defined as the approximate crosshair speed resulting from the zoom speed associated with the current zoom position based on the linear zoom speed curve (908). The zoom motor and positioning motors are set in motion towards the target destination (910). As the zoom position changes, it is determined whether the zoom position has passed a position threshold and moved to a new linear segment (912). If the zoom motor position has exceeded a position threshold, indicating that the zoom speed should be approximated by another linear segment, the positioning speed is updated based on the zoom speed of the new segment to reflect the current aiming speed ( 914). If the zoom position has not exceeded a limit (not at 912), it is determined whether the image movement is complete (914) and if it is (Yes at 914), the method is completed (916) and the zoom motors will be in a position necessary to provide the desired level of magnification and the positioning motors will be in the necessary position to correct for crosshairs resulting from the change in magnification. If the zoom movement is not complete (Not in 914), the movement of the positioning motors and the zoom motor continues (910). The zoom motor is set in motion once the zoom starts, and the speed of the positioning motors are adjusted throughout the zoom process. That is, motion commands can be issued to the zoom and positioning motors one time, although the speed of the respective motion command to the motors may change over time.
[0042] Até o momento, o motor de zoom chega ao seu destino final, os motores de posicionamento terão chegado ao seu destino, uma vez que a velocidade dos motores foi coordenada. A experiência do usuário do movimento de zoom seria de um movimento de zoom suave, praticamente transparente diretamente para o centro da imagem original. Embora tenha sido descrito no que diz respeito à mudança da posição do campo de visão exibido através de motores de posicionamento, o campo de visão exibido pode ser movido ao transladar uma região de interesse (ROI) no interior do espaço de sensor de imagem, se a ROI é menor do que o espaço de sensor de imagem.[0042] By the time the zoom motor reaches its final destination, the positioning motors will have arrived at their destination once the speed of the motors has been coordinated. The user experience of the zoom movement would be a smooth, virtually transparent zoom movement directly to the center of the original image. Although it has been described with regard to changing the position of the displayed field of view through positioning engines, the displayed field of view can be moved by translating a region of interest (ROI) within the image sensor space, if ROI is less than image sensor space.
[0043] A Figura 10 representa os componentes de um sistema de câmera capaz de corrigir erros de deslocamento de mira. O sistema de câmera 1000 compreende um ou mais sensores 1002. Os sensores podem incluir sensores de imagem, bem como outros sensores associados com o sistema de câmera, incluindo sensores de luz, os sensores de medição de distâncias e outros sensores para a determinação da posição dos motores. O sistema de câmera 1000 pode também compreender um número de motores 1004, incluindo os motores de zoom para mover a posição de elementos de lente, bem como motores de posicionamento para mudar uma direção que a câmera aponta. Os sensores podem incluir sensores 1002 para determinar a posição dos motores. Em alternativa, os motores podem fornecer informações de posicionamento ou a informação de posicionamento pode ser determinada com base nos movimentos dos motores. O sistema de câmera 1000 pode ainda compreender um microprocessador 1006 para controlar o funcionamento do sistema de câmera 1000. O microprocessador 1006 pode executar instruções armazenadas na memória 1008. A memória pode armazenar instruções de 1010, que, quando executadas pelo microprocessador 1006 configuram o sistema de câmera 1000 para fornecer funcionalidade para corrigir os erros de deslocamento de mira 1012. A memória também podem armazenar dados, incluindo fatores de correção 1014 associados com segmentos lineares utilizados para aproximar a velocidade do zoom.[0043] Figure 10 represents the components of a camera system capable of correcting crosshair errors. The
[0044] Embora o documento acima divulgue exemplo de métodos, aparelhos, incluindo, entre outros componentes, software executados no hardware, deve ser notado que tais métodos e aparelhos são meramente ilustrativos e não devem ser considerados como limitativos. Por exemplo, é contemplado que qualquer um ou todos esses componentes de hardware e de software poderiam ser concretizados exclusivamente em hardware, exclusivamente em software, firmware exclusivamente em, ou em qualquer combinação de hardware, software e / ou firmware. Por conseguinte, embora o documento descreva métodos e aparelhos de exemplo, pessoas que têm competências comuns na técnica apreciarão facilmente que os exemplos fornecidos não são a única via para implementar um tal método e aparelho. Por exemplo, os métodos podem ser implementados em uma ou mais peças de hardware de computador, incluindo processadores e microprocessadores, circuitos integrados de aplicação específica (ASIC) ou outros componentes de hardware.[0044] Although the above document discloses examples of methods, apparatus, including but not limited to software running on the hardware, it should be noted that such methods and apparatus are merely illustrative and should not be construed as limiting. For example, it is contemplated that any or all of these hardware and software components could be embodied solely in hardware, solely in software, firmware solely in, or in any combination of hardware, software and/or firmware. Therefore, while the document describes example methods and apparatus, persons of ordinary skill in the art will readily appreciate that the examples provided are not the only way to implement such a method and apparatus. For example, the methods may be implemented in one or more pieces of computer hardware, including processors and microprocessors, application-specific integrated circuits (ASIC), or other hardware components.
[0045] A presente divulgação descreveu vários sistemas e métodos que diz respeito a uma ou mais concretizações. No entanto, será aparente para as pessoas versadas na técnica que um número de variações e modificações podem ser feitas sem nos afastarmos dos ensinamentos da presente divulgação.[0045] The present disclosure has described various systems and methods with respect to one or more embodiments. However, it will be apparent to those skilled in the art that a number of variations and modifications can be made without departing from the teachings of the present disclosure.
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