CN100423553C

CN100423553C - 摄像设备及其控制方法

Info

Publication number: CN100423553C
Application number: CNB2006101383020A
Authority: CN
Inventors: 佐藤麻美
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2005-11-04
Filing date: 2006-11-03
Publication date: 2008-10-01
Anticipated expiration: 2026-11-03
Also published as: US20070115365A1; JP2007129585A; US8810654B2; JP4642636B2; CN1960445A

Abstract

一种摄像设备及其控制方法。该摄像设备能够在例如摄像设备被破坏时识别罪犯，而不需要另外设置用于检测异常情况的专用传感器。云台单元支撑照相机单元并且转动照相机单元。转动编码器检测云台单元的转动状态。电动机控制电路基于转动编码器检测到的转动状态控制云台单元的转动状态。系统控制电路将在云台单元的被控制的转动状态下由照相机单元周期性地拍摄的图像存储在缓冲存储器中。当不基于由转动编码器检测到的转动状态控制云台单元的转动状态时，存储器控制电路读出分别在转动编码器检测到该转动状态的检测时刻前和检测时刻后所拍摄的图像，并且将该图像存储在辅助存储器中。

Description

摄像设备及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种摄像设备、其控制方法及用于实现该方法的程序，尤其涉及一种当执行水平摇摄(panning)/俯仰摇摄(tilting)控制时进行监控的摄像设备、其控制方法及用于实现该方法的程序。

背景技术

通常，为了防止犯罪，在火车站和百货商店等许多地方安装了监控照相机，近来，小型监控照相机开始广泛用作家用防止犯罪的手段。

普通监控照相机拍摄图像，并将该图像显示在安装于远方的监控器上。这使得用户可以从远方实时检查图像。

此外，已知另一种配置成将拍摄的图像存储在存储装置中使得用户日后可以检查所存储的图像的监控照相机。还提出了另一种配置成可以将用于存储图像的存储装置安装到监控照相机自身或者从监控照相机自身卸下的监控照相机。

监控照相机可能被破坏或者偷窃。因此，已提出了各种方法以对付监控照相机本身的偷窃事件和通过破坏及偷窃造成的损坏事件。

例如，已知一种现有技术方法，当监控照相机通过红外传感器检测到可疑人物的侵入时，发出警报声(见例如日本特开平05-006420号公报)。还已知另一种现有技术方法，当监控照相机基于来自安装在待监控对象上的外部振动传感器的信号输入检测到该对象的异常振动时，发出警报声(见例如日本特开2004-164103号公报)。

然而，上述传统方法除了监控照相机之外，需要设置仅用于检测异常情况的红外传感器或者振动传感器，因此照相机的结构变得复杂，这可使其制造成本增加。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够在例如摄像设备被破坏时识别罪犯而不需要另外设置用于检测异常情况的专用传感器的摄像设备、其控制方法及用于实现该方法的程序。

为了达到上述目的，在本发明的第一方面中，提供一种摄像设备，该摄像设备包括：照相机单元；云台单元，用于支撑该照相机单元并且转动该照相机单元；检测器单元，用于检测该云台单元的转动状态；转动控制单元，用于基于由该检测器单元检测到的转动状态，控制该云台单元的转动状态；第一图像存储单元，用于存储在该云台单元的该被控制的转动状态下由该照相机单元周期性地拍摄的图像；以及第二图像存储单元，当不基于由该检测器单元检测到的转动状态来控制该云台单元的转动状态时，从该第一图像存储单元中读出在该检测器单元检测到该转动状态的检测时刻前和检测时刻后中的至少一个时刻所拍摄的图像，并且存储该图像。

利用根据本发明第一方面的摄像设备的结构，也可以将在正常操作期间使用的检测器单元用作检测异常情况，即云台单元是否被手动移动的传感器。这使得可以例如当摄像设备被破坏时识别罪犯，而不需要另外设置用于检测异常情况的专用传感器。

优选地，当不基于由所述检测器单元检测到的转动状态来控制所述云台单元的转动状态，且当该检测时刻不是周期性地拍摄图像的时刻时，该照相机单元在该检测时刻拍摄图像，并且将该图像存储在该第二图像存储单元中。

利用该优选实施例的结构，该摄像设备能够可靠地捕获当检测到异常情况时正在发生的事情。

优选地，将存储在该第二图像存储单元中的图像发送到外部信息处理设备。

利用该优选实施例的结构，即使当摄像设备被偷窃时，也将紧挨在偷窃前和偷窃后所拍摄的图像发送到远方的信息终端，这使得可以可靠地识别罪犯。

优选地，该摄像设备还包括在该检测时刻发出警报声的警报单元。

利用该优选实施例的结构，可以震慑正试图偷窃或者破坏摄像设备的罪犯。

优选地，该摄像设备还包括显示表示图像被存储在该第二图像存储单元中的消息的显示单元。

为了达到上述目的，在本发明的第二方面中，提供一种摄像设备的控制方法，该摄像设备具有照相机单元、支撑该照相机单元并且转动该照相机单元的云台单元、检测该云台单元的转动状态的检测器单元、以及基于由该检测器单元检测到的转动状态控制该云台单元的转动状态的转动控制单元，该控制方法包括：第一图像存储步骤，用于将在该云台单元的该被控制的转动状态下由该照相机单元周期性地拍摄的图像存储在第一存储器中；以及第二图像存储步骤，当不基于由该检测器单元检测到的转动状态来控制该云台单元的转动状态时，从该第一存储器中读出在该检测器单元检测到该转动状态的检测时刻前和检测时刻后中的至少一个时刻所拍摄的图像，并且将该图像存储在第二存储器中。

为了达到上述目的，在本发明的第三方面中，提供一种用于使计算机执行摄像设备的控制方法的程序，该摄像设备具有照相机单元、支撑该照相机单元并且转动该照相机单元的云台单元、检测该云台单元的转动状态的检测器单元、以及基于由该检测器单元检测到的转动状态控制该云台单元的转动状态的转动控制单元，该程序包括：第一图像存储模块，用于将在该云台单元的该被控制的转动状态下由该照相机单元周期性地拍摄的图像存储在第一存储器中；以及第二图像存储模块，当不基于由该检测器单元检测到的转动状态来控制该云台单元的转动状态时，从该第一存储器中读出在该检测器单元检测到该转动状态的检测时刻前和检测时刻后中的至少一个时刻所拍摄的图像，并且将该图像存储在第二存储器中。

通过以下结合附图的详细说明，本发明的以上和其它目的、特征及优点将更加显而易见。

附图说明

图1是根据本发明实施例的摄像设备的透视图；

图2A和2B是用于说明出现在图1中的云台(panhead)单元的机构的图，其中：

图2A是云台单元的主视图；以及

图2B是云台单元的俯视图；

图3是图1所示的摄像设备的功能框图；以及

图4是示出由摄像设备执行的拍摄处理的过程的流程图。

具体实施方式

现在参考示出本发明优选实施例的附图对本发明进行详细说明。应该注意，本实施例中提及的组件的相对布置、数值表达式和数值不限制本发明的范围，除非另有明确说明。

图1是根据本发明实施例的摄像设备的透视图。

参考图1，摄像设备1包括照相机单元2、云台单元3、通信单元4以及记录单元5。

照相机单元2包括未示出的镜头单元、未示出的曝光控制器和用于驱动整个照相机单元2的未示出的驱动系统，该镜头单元包括由变焦和调焦光学系统形成的未示出的摄像光学系统。此外，照相机单元2包括具有用于拍摄图像的摄像元件101(见图3)的未示出的摄像电路板、以及具有信号处理电路102(见图3)的未示出的照相机电路板。

云台单元3具有水平摇摄(pan)机构3a(见图2)和俯仰摇摄(tilt)机构3b(见图2)，该水平摇摄机构3a包括用于支撑照相机单元2并且水平转动照相机单元2的水平摇摄部件，该俯仰摇摄机构3b用于支撑照相机单元2并且垂直倾斜(转动)照相机单元2。云台单元3能够在所期望的方向上转动照相机单元2的拍摄方向。

通信单元4具有通过未示出的网络电路、未示出的电源单元等实现的通信能力。这使得可以通过无线LAN和因特网等通信网络将本摄像设备1连接到各种信息终端上。

记录单元5包括写入图像的缓冲存储器5a、用于显示表示图像被存储在缓冲存储器5a中的消息等的显示单元5b、用于输出警报声的扬声器5c以及辅助存储器105(见图3)。

显示单元5b可以例如通过具有显示功能的液晶显示器、有机EL显示器、LED显示器或者任何其它显示器来实现。

图2A和2B是用于说明出现在图1中的云台单元3的机构的图。图2A是云台单元3的主视图，图2B是其俯视图。

参考图2A，云台单元3包括在水平摇摄(水平)方向上围绕水平摇摄轴3a-1的轴线转动的水平摇摄机构3a、以及在俯仰摇摄(垂直)方向上围绕俯仰摇摄轴3b-1的轴线转动的俯仰摇摄机构3b。此外，云台单元3设置有用于检测水平摇摄转动位置的水平摇摄用编码器(pan encoder)3a-3，和用于检测俯仰摇摄转动位置的俯仰摇摄用编码器(tilt encoder)3b-3(见图2B)。

在水平摇摄机构3a中，驱动水平摇摄用电动机3a-2以转动安装在未示出的水平摇摄用电动机轴上的电动机齿轮3a-4，由此将转动传递给与电动机齿轮3a-4相啮合的伞齿轮(bevel gear)3a-5。伞齿轮3a-5同轴固定在水平摇摄轴3a-1上，使得将转动从伞齿轮3a-5进一步传递到水平摇摄轴3a-1上。

参考图2B，在俯仰摇摄机构3b中，驱动俯仰摇摄用电动机3b-2以转动安装在未示出的俯仰摇摄用电动机轴上的电动机滑轮3b-4。此外，通过安装在电动机滑轮3b-4上的定时带(timingbelt)3b-5将转动传递给俯仰摇摄滑轮3b-6。俯仰摇摄滑轮3b-6被同轴固定在俯仰摇摄轴3b-1上，使得将转动从俯仰摇摄滑轮3b-6进一步传递到俯仰摇摄轴3b-1上。

水平摇摄用电动机3a-2和俯仰摇摄用电动机3b-2可以通过DC电动机、步进电动机或者任何其它能够输出驱动力的电动机来实现。然而，优选采用超声电动机，该超声电动机在响应性方面优越，而且可以在对其输入驱动命令信号的瞬间被驱动。使用超声电动机使得可以通过快速水平摇摄/俯仰摇摄操作改变摄像设备1的拍摄方向。此外，超声电动机具有高保持转矩，因此即使在非驱动状态下，也可以保持摄像设备1的位置。而且，超声电动机能够以比电磁电动机低的转动速度输出高转矩，因此可以形成具有较低的齿轮减速比(gear reduction ratio)的电动机机构部分，从而减小整个摄像设备1的尺寸。

水平摇摄用编码器3a-3被安装到水平摇摄用电动机3a-2的转动轴上，而俯仰摇摄用编码器被安装到俯仰摇摄用电动机3b-2的转动轴上。

水平摇摄用编码器3a-3检测水平摇摄用电动机3a-2的转动轴的转动。水平摇摄用编码器3a-3所检测到的水平摇摄用电动机3a-2的转动轴的转动不仅包括由水平摇摄用电动机3a-2的驱动引起的转动，而且包括由云台单元3的外部手动转动引起的转动。

类似地，由俯仰摇摄用编码器所检测到的俯仰摇摄用电动机3b-2的转动轴的转动不仅包括由俯仰摇摄用电动机3b-2的驱动引起的转动，而且包括由云台单元3的外部手动转动引起的转动。

图3是图1所示的摄像设备1的功能框图。

如图3所示，摄像设备1包括：系统控制电路107，用于控制设备1的整个操作；以及转动编码器112，其包含水平摇摄用编码器3a-3和俯仰摇摄用编码器。此外，摄像设备1包括：电动机111，其包含水平摇摄用电动机3a-2和俯仰摇摄用电动机3b-2；电动机驱动电路110，用于驱动电动机111；以及电动机控制电路109，用于控制电动机驱动电路110。

此外，摄像设备1包括照相机单元2的摄像电路板上的摄像元件101、照相机单元2的照相机电路板上的信号处理电路102、设置在通信单元4中的通信I/F 103以及设置在记录单元5(见图1)中的缓冲存储器5a。摄像设备1还包括也设置在记录单元5中的通过大容量硬盘实现的辅助存储器105、显示单元5b以及扬声器5c。

首先，当将表示已检测到转动的信号(编码器信号)从转动编码器112传送到系统控制电路107时，系统控制电路107判断电动机111是处于驱动状态还是停止状态。

如果判断出电动机111处于驱动状态，则系统控制电路107基于转动编码器112的输出信号通过电动机控制电路109和电动机驱动电路110控制电动机111。另一方面，系统控制电路107使用信号处理电路102周期性地将通过摄像元件101拍摄的图像的信号转换成存储格式的数据。为了更新，将存储格式的数据循环记录在缓冲存储器5a中。

另一方面，如果判断出电动机111处于停止状态，即如果云台单元3被手动移动，则系统控制电路107将移动检测信号传送到存储器控制电路106。当接收到该移动检测信号时，存储器控制电路106从存储在缓冲存储器5a的图像中读出在传送移动检测信号前预定时间段存储的图像和传送移动检测信号后预定时间段存储的图像。应该注意，存储器控制电路106可能仅读出上述两图像中之一。此后，存储器控制电路106将包括表示所读取的图像对应于目前输出的哪一个移动检测信号的序列号和生成时刻的管理数据添加到所读取的图像上，并且将添加了管理数据的图像记录在辅助存储器105中。

然后，系统控制电路107通过通信I/F 103和通信网络将记录在辅助存储器105中的图像发送到远程信息终端。

系统控制电路107也将移动检测信号输出到扬声器5c和显示单元5b。当接收到该移动检测信号时，扬声器5c输出警报声，显示单元5b显示表示图像被存储的消息。

当判断出电动机111处于停止状态时，系统控制电路107此时判断是否由摄像元件101进行周期性摄像。如果不进行周期性摄像，则系统控制电路107使摄像元件101进行摄像，并使用信号处理电路102将拍摄的图像的信号转换成存储格式的数据，然后将该数据发送到存储器控制电路106。当接收到该拍摄图像的数据时，存储器控制电路106将该数据存储在辅助存储器105中。系统控制电路107还通过通信I/F 103和通信网络将记录在辅助存储器105中的图像数据发送给远程信息终端。

尽管在本实施例中，辅助存储器105通过大容量硬盘来实现，但是这不是限制性的，而是可以采用任何记录介质，只要其即使在断电状态下也可以保持数据即可。

此后，使用图4所示的流程图更详细地说明参照图3概括说明的拍摄处理的过程。

图4是示出由摄像设备1执行的拍摄处理的过程的流程图。

参照图4，首先，当通过摄像元件101周期性地拍摄图像时，所拍摄的图像被存储在缓冲存储器5a中(步骤S201)。

然后，判断电动机是否处于驱动状态(步骤S202)。如果电动机处于驱动状态，则处理进入步骤S203，然而如果电动机不处于驱动状态，即处于停止状态，则处理进入步骤S204。

在步骤S203，在驱动在步骤S202判断为处于驱动状态的电动机之后，从转动编码器112输出的编码器信号中读出转动值，然后判断转动值和其目标值之差是否在用户提前设置的预定值内。如果该差在该预定值内(步骤S203的“否”)，则判断为正在正常进行控制，且处理返回步骤S201，然而如果该差不在该预定值内(步骤203的“是”)，则判断为云台单元3被手动移动，且处理进入步骤S205。

另一方面，在步骤S204，判断是否已从转动编码器112输出了编码器信号。如果没有输出编码器信号(步骤S204的“否”)，则判断为正在正常进行控制，且处理返回步骤S201，然而如果已输出了编码器信号(步骤S204的“是”)，则判断为云台单元3被手动移动，并且处理进入步骤S205。

在步骤S205，将来自缓冲存储器5a的图像存储在辅助存储器105中。当当前步骤S205跟在步骤S204之后时，则在此所存储的图像是在传送编码器信号的时刻前后所拍摄的图像。另一方面，当当前步骤S205跟在步骤S203之后时，在此所存储的图像是在传送编码器信号的时刻中，从输出的编码器信号中读出的转动值和其目标值之差变得大于预定值的时刻前后所拍摄的图像。应该注意，图像被存储在辅助存储器105中的时间间隔的长度可以通过用户提前设置。此外，此时，从扬声器5c发出警报声，使得可以震慑正试图偷窃或者破坏摄像设备1的罪犯。

接着，通过通信网络将在步骤S205存储在辅助存储器105中的图像发送到远程信息终端(步骤S206)。因此，即使当摄像设备1被偷窃时，也可以将紧挨在偷窃事件前后所拍摄的图像发送到远程信息终端，从而可以可靠地识别罪犯。

此后，显示单元5b显示表示已存储了图像的消息等(步骤S207)，然后终止当前处理。

根据图4所示的处理，当基于从转动编码器112输出的编码器信号正常控制云台3的转动状态时，将周期性地拍摄的图像存储在缓冲存储器5a中(步骤S201～S204)。另一方面，当判断出不是正常控制云台单元3的转动状态，即云台单元3被手动移动时(步骤S203或者步骤S204的“是”)，则从缓冲存储器5a中读出紧挨在生成编码器信号的时刻前后所拍摄的图像，然后将所读取的图像存储在辅助存储器105中(步骤S205)。这使得还可以将正常操作期间所使用的转动编码器112作为检测异常情况，即云台单元3是否被手动移动的传感器来使用。这使得可以识别例如破坏摄像设备1的罪犯，而不用为摄像设备1设置用于检测异常情况的专用传感器。

当在步骤S204判断出已生成了编码器信号时，如果在生成该信号的时刻不进行步骤S201的周期性摄像，则此时可以使摄像元件101拍摄图像以将所拍摄的图像也存储在辅助存储器105中。这使得摄像设备1可以可靠地捕获当检测到异常情况时正在发生的事情。

应该理解，也可以通过将存储有实现上述实施例的功能的软件程序代码的存储介质提供给系统或者设备，并且使该系统或者设备的计算机(或者CPU或者MPU)读出并且执行存储在该存储介质中的程序代码来实现本发明的目的。

在这种情况下，从存储介质中读取的程序代码本身实现上述实施例的功能，因此该程序代码和存储该程序代码的存储介质构成本发明。

用于提供程序代码的存储介质的例子包括软盘(floppy，注册商标)、硬盘、磁光盘、CD-ROM、CD-R、CD-RW、DVD-ROM、DVD-RAM、DVD-RW、DVD+RW、磁带、非易失性存储卡以及ROM。可选地，可以通过网络下载该程序。

此外，应该理解，不仅可通过执行由计算机读出的程序代码，而且还可通过使运行在计算机上的OS(operating system，操作系统)等基于程序代码的指令进行部分或者全部实际操作来实现上述实施例的功能。

此外，应该理解，可以通过将从存储介质中读出的程序代码写入插入计算机中的扩展板上所设置的存储器中或者与计算机相连的扩展单元中所设置的存储器中，然后使该扩展板或者扩展单元中所设置的CPU等基于程序代码的指令进行部分或者全部实际操作来实现上述实施例的功能。

在这种情况下，可以从存储程序代码的存储介质直接提供该程序代码，或者从连接到因特网、商业网络、局域网等的未示出的其它计算机、未示出的数据库等提供该程序代码。

本申请要求2005年11月4日提交的日本申请2005-321513号的优先权，其全部内容通过引用包括在此。

Claims

1. 一种摄像设备，其特征在于，所述摄像设备包括：

照相机单元；

云台单元，用于支撑所述照相机单元并且转动所述照相机单元；

检测器单元，用于检测所述云台单元的转动状态；

转动控制单元，用于基于由所述检测器单元检测到的转动状态，控制所述云台单元的转动状态；

第一图像存储单元，用于存储在所述云台单元的所述被控制的转动状态下由所述照相机单元周期性地拍摄的图像；以及

第二图像存储单元，当不基于由所述检测器单元检测到的转动状态来控制所述云台单元的转动状态时，从所述第一图像存储单元中读出在所述检测器单元检测到该转动状态的检测时刻前和检测时刻后中的至少一个时刻所拍摄的图像，并且存储该图像。

2. 根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，当不基于由所述检测器单元检测到的转动状态来控制所述云台单元的转动状态，且当该检测时刻不是周期性地拍摄图像的时刻时，所述照相机单元在该检测时刻拍摄图像，并且将该图像存储在所述第二图像存储单元中。

3. 根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，存储在所述第二图像存储单元中的图像被发送到外部信息处理设备。

4. 根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，还包括警报单元，该警报单元用于在该检测时刻产生警报声。

5. 根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，还包括显示单元，该显示单元用于显示表示图像被存储在所述第二图像存储单元中的消息。

6. 一种摄像设备的控制方法，该摄像设备具有照相机单元、支撑该照相机单元并且转动该照相机单元的云台单元、检测该云台单元的转动状态的检测器单元、以及基于由该检测器单元检测到的转动状态控制该云台单元的转动状态的转动控制单元，其特征在于，所述控制方法包括：

第一图像存储步骤，用于将在所述云台单元的所述被控制的转动状态下由所述照相机单元周期性地拍摄的图像存储在第一存储器中；以及

第二图像存储步骤，当不基于由所述检测器单元检测到的转动状态来控制所述云台单元的转动状态时，从所述第一存储器中读出在所述检测器单元检测到该转动状态的检测时刻前和检测时刻后中的至少一个时刻所拍摄的图像，并且将该图像存储在第二存储器中。