CN101247471B - 运动检测设备、运动检测方法、成像设备和监视系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种运动检测设备，一种运动检测方法，一种成像设备和一种监视系统。一种运动检测设备包括：处理单元，用于通过将亮度差别信息与运动检测的检测参数相比较来执行确定运动存在与否的过程，亮度差别信息是从输出自图像传感器的视频信号获得的；以及控制器，用于利用由包括图像传感器的成像设备的属性控制所确定的控制信息来控制检测参数。

Description

运动检测设备、运动检测方法、成像设备和监视系统

技术领域

本发明涉及运动检测(motion detection)设备、运动检测方法、成像设备和监视系统。具体而言，本发明涉及用于从视频信号中检测对象的运动的运动检测设备，用于该运动检测设备的运动检测方法、包括该运动检测设备的成像设备以及使用该成像设备的监视系统。 

背景技术

运动检测设备，具体而言是从视频信号中检测对象的运动的运动检测设备，被用在监视系统中监视可疑人物并且作为DVR(数字视频记录)的触发。例如，监视系统倾向于减轻监视者的负担并有效地进行记录(只记录必要的场景)，并且进行控制以分析从监视照相机输出的视频(在此情况下是检测图像区域内的运动)，以向监视者发出警告或者对记录设备进行记录。 

作为运动检测设备的运动检测方法，一般已知的是帧间差别方法和背景差别方法。帧间差别方法是这样一种技术，其中，测量从图像传感器输出的视频信号与延迟一帧的视频信号之间的帧间亮度差，并将该亮度差与先前设置的检测阈值相比较，从而检测运动的存在与否。背景差别方法是这样一种技术，其中，通过算术运算从输出自图像传感器的视频信号产生背景图像，测量输入的视频信号与背景图像(背景模型)之间的亮度差别，并且将该亮度差别与先前设置的检测阈值相比较，从而检测运动的存在与否。 

使用这些检测方法的运动检测设备一般将图像区域划分成N×M个区块，估计其平均值，并且减小分辨率，从而减少算术运算的量。背景图像可由以下式(1)来创建： 

B(m，n，t)＝(1-α)B(m，n，t-1)+αI(m，n，t)……(1) 

其中α表示的0≤α≤1的时间常数，B(m，n，t)表示时刻t坐标(m，n)的背景图像，I(m，n，t)表示时刻t坐标(m，n)的输入图像。 

在通常的照相机系统中，对亮度信号进行积分以找出图像区域内的亮度级别；控制光圈(F数)、快门速度和AGC(自动增益控制)增益等等以使得积分后的亮度值逼近控制目标值；并且执行自动确定曝光的AE(自动曝光)控制。 

在使用其中执行这种AE控制的照相机系统作为监视照相机的监视系统中，当在运动检测中执行式(1)的算术运算时，无法分离开或者估计出由于对象的实际运动而导致的亮度变化和由于AE控制而导致的亮度变化。结果，将由于AE控制而导致的亮度变化检测为对象的运动，从而发出虚假报警。这样的虚假报警增加了监视者的工作或者导致即使没发生运动也进行记录，从而阻碍了有效的记录。 

为了将由对象的实际运动导致的亮度变化和由AE控制导致的亮度变化分离开来，可以考虑采用这样一种方法，其中运动检测的阈值被预先设置得较大。但是，当采用预先将检测阈值设置得较大的措施时，存在检测灵敏度下降的缺点。 

因此，在现有技术中，基于在实际运动中存在边缘这一概念，用于从输出自监视照相机的视频信号和延迟一帧的视频信号中检测对象的边缘部分的边缘检测电路被用于基于边缘检测电路的检测结果来增大运动检测的检测精度(例如参见日本未实审专利申请公布No.2001-8228，以下称之为“专利文献1”)。 

发明内容

但是，在专利文献1中描述的开发技术中，必须提供作为边缘检测电路的额外电路，并且为了构造边缘检测电路可能需要帧存储器等等。从而，存在电路尺寸变大并且成本增加的问题。 

因此，希望能够提供一种通过把对象实际运动导致的亮度变化和AE控制导致的亮度变化分离开来而在简单的电路配置中确定地检测对象的运动的检测设备，一种运动检测方法，一种包括该运动检测设备的成像设  备，以及使用该成像设备的监视系统。 

根据本发明的实施例，提供了一种运动检测设备，包括：处理单元，用于通过将亮度差别信息与运动检测的检测参数相比较来执行确定运动的存在与否的过程，亮度差别信息是从输出自图像传感器的视频信号获得的；以及控制器，用于利用由包括图像传感器的成像设备的属性控制所确定的控制信息来控制检测参数。该运动检测设备可用于包括该运动检测设备的成像设备。另外，该成像设备可用于监视系统以作为其监视照相机。 

在该运动检测设备、包括该运动检测设备的成像设备以及使用该成像设备的监视系统中，不仅亮度差别信息，而且由成像设备的属性控制确定的控制信息也被用于作为用于检测对象运动的信息的运动检测的检测参数。因此，即使图像区域内的亮度由于成像设备的属性控制而变化，也可以通过利用控制信息来控制检测参数，从而在区分亮度变化是由对象实际运动导致还是由属性控制导致的同时执行运动检测。 

根据本发明的实施例，无需使用诸如边缘检测设备之类的额外电路，利用简单的电路配置在区分图像区域内的亮度变化是由对象的实际运动导致还是由属性控制导致的同时执行运动检测。从而，可以消除尽管亮度变化并非由对象实际运动导致也确定亮度变化由对象运动导致的虚假检测。 

附图说明

图1是示出根据本发明第一实施例的成像设备的配置的一个示例的系统配置图； 

图2是示出一般AE控制的控制过程的流程图； 

图3是示出一般AE控制中的信号的过程的示图； 

图4示出了图示AE标度和将被控制的设备的控制量之间的关系的图线； 

图5是示出根据第一实施例的运动检测设备的框图； 

图6是示出根据第二实施例的运动检测设备20A的框图； 

图7是示出控制误差量和检测阈值的表格的图线； 

图8是示出控制误差量和模型更新时间常数的表格的图线； 

图9A和9B是分别示出在正常时间提供充足照度的状态(A)与提供低照度的状态(B)之间的比较示例的示图； 

图10示出了分别图示当在正常照度状态(A)和低照度状态(B)的各个场景中执行动态检测时的最优检测阈值示例的图线； 

图11是示出AE标度Sn、将被控制的设备和设备控制量的对应表格的图线； 

图12是示出AGC增益量和检测阈值的表格的图线； 

图13是示出当结合使用根据第二实施例的检测阈值的控制和根据第三实施例的检测阈值的控制时的控制示例的过程的流程图； 

图14是示出用于判定AE是否处于收敛状态的算法的流程图； 

图15是示出监视系统的配置示例的系统框图，在该监视系统中，包括根据第一实施例的运动检测设备20的成像设备被用作监视照相机； 

图16是描述图像采集区域和运动可检测区域之间的关系的示图；以及 

图17是示出根据本发明第二实施例的成像设备的配置的一个示例的系统配置图。 

具体实施方式

下面参考附图详细描述本发明的实施例。 

<<第一实施例>> 

现在描述根据本发明第一实施例的成像设备。在这里，该成像设备包括：诸如CCD图像传感器、CMOS图像传感器之类的图像传感器；用于将对象的图像光聚焦在图像传感器的成像表面(光接收表面)上的光学系统；以及用于处理图像传感器的输出信号的信号处理电路。成像设备指的是通过被安装在诸如移动电话之类的电子设备上而使用的照相机模块，以及诸如数字静态照相机、视频摄像机之类的其中安装照相机模块的照相机系统。 

[成像设备] 

图1是示出根据本发明第一实施例的成像设备的配置的一个示例的系  统配置图。在图1中，例如，来自对象(未示出)的入射光(图像光)被包括透镜11的光学系统聚焦到诸如CCD图像传感器12之类的固态图像传感器的成像表面(光接收表面)上。 

固态图像传感器并不限于CCD图像传感器12，而是可包括另一种电荷传送固态图像传感器和以CMOS图像传感器为代表的X-Y地址型固态图像传感器。 

在生成于定时生成器(TG)13中的各种定时信号的驱动下，CCD图像传感器12执行对对象成像并输出其成像信号的操作，例如：将在每个像素中光电转换的信号电荷读出驱动到垂直传送单元；垂直传送单元和水平传送单元的传送驱动；将信号电荷转换成电信号等等。 

从CCD图像传感器12输出的成像信号在模拟前端(AFE)单元14中经历诸如CDS(相关双采样)、AGC(自动增益控制)之类的过程，然后所得到的信号被提供到照相机信号处理电路15。 

照相机信号处理电路15被配置为包括：A/D转换电路151；色度(C)信号处理电路152；D/A转换电路153；亮度(Y)信号处理电路154；放大电路155；D/A转换电路156；以及亮度检测单元157。 

A/D转换电路151将从CCD图像传感器12经由模拟前端单元14输入的模拟信号转换成数字信号。数字信号被提供到色度信号处理电路152和亮度信号处理电路154。 

色度信号处理电路152利用预定的算术表达式对R(红)、G(绿)和B(蓝)的三原色信号执行算术运算以生成色差信号Cr(R-Y)和Cb(B-Y)。色差信号在D/A转换电路153中被转换成模拟信号，然后被从其输出。 

亮度信号处理电路154以预定的比率对R、G和B的三原色信号执行相加，以生成亮度信号。亮度信号被放大电路155乘以因子YGain，然后所得到的信号被D/A转换电路156转换成模拟信号，然后被从其输出。 

为了找出图像区域上的亮度级别，亮度检测单元157在某一时段(例如1场时段或者1帧时段)中对CCD图像传感器12的处理区域的亮度信号进行积分(检测)，并将其积分结果(积分亮度值)传递到微计算机  16。 

微计算机16按场(或按帧)接收来自亮度检测单元157的积分亮度值，并开始用于控制设备以使积分亮度值逼近控制目标值(AE基准)的AE控制，从而控制整个系统。 

在AE控制中将被控制的典型设备包括(但不限于)透镜11的光圈、模拟前端14的AGC增益以及操作CCD图像传感器12的电子快门时的快门速度。AE控制在下文中详细描述。 

ROM 17存储用于在微计算机16的控制下控制整个系统的程序。RAM 18临时存储在微计算机16基于ROM 17中存储的程序进行控制时使用的各种数据、作为各种进程的结果而获得的数据等等。 

运动检测设备20是根据本发明实施例的运动检测设备。运动检测设备20基于视频信号(例如亮度数据)和在微计算机16的控制下成像设备的属性控制所确定的控制信息(例如AE控制所获得的AE信息)来检测对象的运动。运动检测设备20的具体配置和操作在下文中详细描述。(AE控制) 

一般AE控制的控制过程在图2中示出，AE控制中的信号的过程在图3中示出。AE控制是在微计算机16的控制下执行的，如上所述。 

在图2的流程图中，首先，执行AE控制的初始化过程(步骤S11)。然后，执行按每场(FLD)的初始化过程(步骤S 12)。然后，创建将被控制的设备的标度限制，并且将设备标度赋给AE标度(步骤S13)。 

然后，用亮度检测单元157中检测到的积分亮度值Xf计算每个像素的亮度整体平均值(步骤S14)，然后获得相对于AE基准值(AE控制的目标值)Xref的控制误差量E(xf)(步骤S15)。控制误差量E(xf)由积分亮度值Xf和AE基准值Xref的函数来表示，如以下式(2)所示。 

E(xf)＝2ⁿ log₂(Xf²/Xref₂)……(2) 

然后，根据以下式(3)计算此时的AE标度Sn(步骤S16)。 

Sn＝(1-α)Sn-1+αE(xf)……(3)，其中α表示上述式(1)中的时间常数，并且0≤α≤1。也就是说，当将相对于AE基准值的偏差即控制误差量  E(xf)乘以时间常数α时，计算出AE标度Sn。 

接下来，计算AE控制的操作状态(步骤S17)。然后，根据赋予AE标度Sn的设备标度计算每个将被控制的设备的控制量，即例如光圈、AGC增益和快门速度(步骤S18)。之后，从每个设备标度获得每个设备的控制量(步骤S19)。步骤S12至S19中的过程被重复执行，直到AE控制在步骤S20中确定“关闭”。 

图4示出了AE标度和将被控制的设备的控制量之间的关系。在图4中，每条线的变化点是预先设置的。进行的设置使得一个将被控制的设备被赋给AE标度值的一个值。 

在执行这种AE控制的成像设备中，可能发生这样的情况，即图像区域内的亮度由于AE控制而变化，虽然在该图像区域内并未发生运动。此时，当只利用亮度差别信息来执行运动检测时，会发生虚假检测，其中即使亮度变化并非由对象的实际运动导致，也会检测到由对象运动导致的亮度变化，如上所述。 

[运动检测设备] 

根据本发明实施例的运动检测设备20具有这样一个特征，即对象的运动检测设备的执行不仅利用了亮度差别信息，还利用了在微计算机16的控制下成像设备的属性控制所确定的控制信息。更具体而言，例如，根据运动检测的检测参数，即其中利用上述控制来确定检测阈值的控制信息，来动态地执行控制。 

作为由微计算机16的控制确定的控制信息，例如使用了控制亮度的AE控制所获得的AE信息。但是，控制信息并不限于AE信息，也可使用控制颜色的AWB(自动白平衡)控制所获得的AWB信息、AF(自动聚焦)控制所获得的AF信息等等。 

如上所述，利用控制信息作为对象的运动检测的信息来动态地控制运动检测的检测参数，所述控制信息不仅是亮度差别信息，而且还有由成像设备的属性控制所确定的控制信息。结果，不必使用诸如边缘检测设备之类的额外电路，在区分亮度变化是由对象的实际运动导致还是由成像设备  的属性控制导致的同时，即使在图像区域内存在由于成像设备的属性控制而导致的亮度变化，也可以在简单的电路配置中执行运动检测。从而，可以消除尽管亮度变化并非由对象实际运动导致也检测到由对象运动导致的亮度变化的虚假检测。 

例如，现在给出室内运动检测的照片拍摄示例。例如，当窗帘被打开时，在窗帘上发生运动，从而检测到窗帘的运动。外部光通过打开的窗帘进入屋内导致整个图像区域的亮度级别的变化。此时，执行AE控制，从而在整个图像区域中生成亮度变化。 

这样，利用当在整个图像区域中由于成像设备的属性控制(例如AE控制)导致亮度变化时却只用亮度差别信息来执行运动检测的现有技术，可能发生虚假检测。虚假检测是由以下原因导致的：不仅检测了窗帘的运动，并且还将由AE控制导致的亮度变化检测为图像区域内的运动。相反，根据本发明的实施例，利用成像设备的属性控制信息动态地控制运动检测的检测阈值。从而，在区分亮度变化由对象的实际运动导致还是由属性控制导致的同时执行运动检测。结果，可以防止对由属性控制导致的亮度变化的虚假检测。 

然后，利用图5和6描述根据本发明实施例的运动检测设备20的具体实施例。下面，利用以下情况下进行描述：例如使用控制亮度的AE控制所获得的AE信息来作为微计算机16中的控制所确定的控制信息。但是，控制信息并不限于AE信息，也可使用控制颜色的AWB(自动白平衡)控制所获得的AWB信息。 

(第一实施例) 

图5是示出根据第一实施例的运动检测设备20A的框图，其被应用到帧间差别方法。 

根据第一实施例的运动检测设备20A包括帧存储器201和阈值差别处理单元202。设备20A在阈值差别处理单元202获得输入视频信号与帧存储器201中的延迟一帧的输入视频信号之间的帧间亮度差别，然后将该亮度差别与预先设置的检测阈值相比较，从而检测运动的存在与否。 

此外，根据第一实施例的运动检测设备20A包括被输入以AE信息的控制器203，并且在控制器203的控制下根据AE信息在阈值差别处理单元202中动态地修正运动检测的检测参数，也就是例如检测阈值。 

在根据第一实施例的这样配置的运动检测设备20A中，当AE控制过程获得的控制误差量(xf)，即相对于AE控制的目标值的偏差较大时，意味着从现在起输入的像素值被设备控制大大地改变。如图7所示，预先设置了一个表格，其中水平轴表示控制误差量E(xf)，垂直轴表示运动检测的检测阈值。如图7所示，本申请的发明人证实了当利用增函数的表格来进行设置时产生较好的结果。 

如上所述，作为用于对象的运动检测的信息，根据AE信息的运动检测的检测参数被利用亮度差别信息和属性控制(例如AE控制所确定的AE信息)两者动态地控制。从而，即使图像区域内的亮度由于AE控制而变化，也可以在区分亮度变化由对象的实际运动导致还是由AE控制导致的同时执行运动检测。结果，可以消除尽管亮度变化并非由对象实际运动导致也确定亮度变化由对象运动导致的虚假检测。 

(第二实施例) 

图6是示出根据第二实施例的运动检测设备20B的框图，其被应用到背景差别方法。 

根据第二实施例的运动检测设备20B包括：背景模型生成器211；帧存储器212；以及阈值差别处理单元213。运动检测设备20B在背景模型生成器211中利用式(1)的算术运算从输入视频信号创建背景图像，并且在阈值差别处理单元213中测量输入视频信号与帧存储器212中的延迟一帧的背景模型之间的亮度差别。然后将该亮度差别与预先设置的检测阈值相比较，从而检测运动的存在与否。 

此外，根据第二实施例的运动检测设备20B包括被输入以AE信息的控制器214。设备20B在控制器214的控制下利用AE信息动态地修正运动检测的检测参数(即例如阈值差别处理单元213的检测阈值)和式(1)中的时间常数α。时间常数α是用于构造背景模型(背景图像)的学习系数。 

在这里，现在考虑式(1)。式(1)表示时刻t的背景模型B(m，n，t)。该式意味着时间常数α的值越大，此时输入图像I(m，n，t)的权重越大，并且时间常数α越接近于0(零)，就越可能信任过去的图像(m，n，t-1)。 

因此，当不执行AE控制并且整个图像区域具有相同的亮度值时，当在背景模型创建中时间常数α的值尽可能地小时，则确立更稳定的状态。另一方面，在创建背景模型时可能不想要持续保持过去的信息，即使执行了AE控制并且图像区域内的亮度值因而发生了变化。 

因此，在根据第二实施例的运动检测设备20B中，如图8所示，预先设置了一个表格，其中水平轴表示控制误差量(xf)，垂直轴表示模型更新的时间常数α。与根据第一实施例的运动检测设备20A的情况类似，当AE控制过程获得的控制误差量E(xf)较大时，所设置的亮度值被改变到从预先设置的表格中获得的检测阈值，如图7所示，此外，所设置的时间常数被改变到从预先设置的表中获得的时间常数α，如图8所示。 

更具体而言，当AE控制导致的亮度变化变得越来越大时，时间常数α被控制，以使得应用到背景模型创建的过去图像B(m，n，t-1)的贡献减小。这意味着不能信任的过去信息被丢弃。结果，可以创建十分精确的背景模型。 

如上所述，作为用于对象运动检测的信息，亮度差别信息和成像设备的属性控制(例如AE控制所确定的AE信息)两者都被用于利用AE信息动态地控制运动检测的检测参数，例如用于构造背景模型的学习系数(时间常数α)。从而，即使图像区域内的亮度由于AE控制而变化，也能创建十分精确的背景模型。因此，可以在区分亮度变化是由对象实际运动导致还是由AE控制导致的同时执行运动检测。结果，可以消除尽管亮度变化并非由对象实际运动导致也确定亮度变化由对象运动导致的虚假检测。 

在第二实施例中，运动检测的检测阈值和背景模型创建的时间常数α都被利用AE信息来动态控制，但是也可配置为控制其中的至少一个。具体而言，当采用只控制时间常数α的配置时，创建出具有十分精确的背景模型创建时间常数α的背景模型。从而，可以增大当图像区域内的亮度由于AE控制而改变时运动检测的检测精度。但是，当采用控制检测阈值和  时间常数α两者的配置时，肯定可以增大运动检测的检测精度。 

(拍摄环境中照度变化的问题) 

当在白天黑夜一直进行拍摄同时执行运动检测时，如果图像区域内的信号级别在夜间和其他情况下整体变小，则有时可能不执行运动检测。图9A和9B示出了比较示例，其中图9A示出了在正常时间提供充足照度的状态，图9B示出了低照度的状态。 

图9A(1)和9B(1)分别示出了室内光被打开(亮度级别：大)时的场景示例和室内光被关闭(亮度级别：小)时的场景示例；图9A(2)和9B(2)分别示出了模型被移动的情况的示例；图9A(3)和9B(3)分别用虚线示出了图9A(2)和9B(2)中的每个模型被移动的情况下的亮度差别示例。 

在图9A中的正常时间的照度状态中，达到充足的亮度级别，从而在运动的对象区域和静止对象区域之间存在充足的亮度差别。相反，当在图9B的低照度状态中时，在运动对象区域和静止对象区域之间不容易生成亮度差别。 

图10示出了当在各个场景中执行动态检测时的最优检测阈值示例。当图9A中的场景中的光学阈值被应用到图9B中的场景时，运动对象的运动不能被检测。这导致使用运动检测设备的监视系统报警失败。当图9B中的场景中的最优阈值被应用到图9A中的场景时，静止运动区域也被检测为运动。这导致使用运动检测设备的监视系统中的虚假报警。 

对于在这样的拍摄环境中的照度变化，可以考虑这样一种方法，其中根据时间信息来估计拍摄环境的照度，并且根据所估计的照度来控制运动检测的检测阈值。例如，当监视其中根据时间而定期将光线设置得较低的屋子内部时，该方法提供了有利的效果。但是，在室外监视等情况下，时间和照度不一定是恒定的。例如，由于地球的公转和地轴的梯度，光照持续时间每天都在变化。从而，可能生成失败报警和虚假报警。 

(第三实施例) 

第三实施例的特征包括利用在微计算机16的控制下成像设备的属性控制所确定的控制信息(例如AE信息)来控制运动检测的检测阈值，从而解决了拍摄环境中的照度变化引起的问题。 

从利用AE信息控制运动检测的检测阈值这个角度来看，第三实施例中的检测设备的配置与图5中的根据第一实施例的运动检测设备20A的相同，但是就控制器203中的具体控制来说与运动检测设备20A不同。 

如上所述，在AE控制中，在图2的步骤S15中的过程中，将被控制的设备及其控制量由相对于AE基准值的偏差确定。偏差是通过将控制误差量E(xf)乘以时间常数α而计算出的。图11示出了AE标度Sn、将被控制的设备和设备控制量的对应表格。 

更具体而言，当图像区域内的亮度级别(每个像素的亮度积分值)大于(亮于)目标值(AE基准值)时，执行控制以使得光圈被闭合(聚焦)以增大快门速度，从而减少光接收量。相反，当图像区域内的亮度级别小于(暗于)目标值时，执行控制以使得光圈被打开以减小快门速度，从而增加光接收量。 

当无限制地减小快门速度时，逻辑上可以增大光量。但是，在视频摄像机的情况下，取决于格式，快门速度是有限度的。例如，对于NTSC系统，快门速度是1/30[秒]，而对于PAL系统，快门速度是1/25[秒]。 

当超过该限度时(图11中AE标度＜AES_1的状态)，快门速度被固定到下限以增大AGC增益，从而尝试提高亮度级别。但是，在此情况下，存在这样的缺点，即S/N恶化，从而图像质量受到影响。因此，AGC增益一般是最后被控制的。 

这样，当AGC增益被增大时，S/N减小。因此，考虑到对图像质量施加的影响，预先为AGC增益量规定上限。这在图11中AE标度＜AES_0的情况中例示。 

在这种情况下，图像区域内的亮度级别相对于目标值较小。但是，如果已经超过了上限，则不再进一步提高亮度。图9B中的图像区域中所示的状态是AGC增益值被固定于最大值AGC_MAX的状态。 

当利用这一点时，可根据AGC增益值估计整个图像区域的信号量。  如图12所示，预先设置了一个表格，其中水平轴是AGC增益量(AGC增益的控制量)，垂直轴是运动检测的检测阈值。参考该表格利用AGC增益值来动态地控制运动检测的检测阈值。 

这样，利用从成像设备的属性控制信息(例如AE信息)获得的AGC增益值动态地控制运动检测的检测阈值，并且根据拍摄环境中的照度将检测阈值设置到最优值。从而，在诸如夜间或者熄了灯的屋内之类的低照度拍摄环境中，即使当图像区域内的信号级别整体上较小时，运动检测的检测灵敏度也能得以提高，从而实现了稳定的检测操作。 

(控制示例) 

在这里，当结合使用根据第一或第二实施例的检测阈值的控制以及根据第三实施例的检测阈值的控制时，期望两种控制都被排他地执行。利用图13中的流程图给出对控制示例的描述。 

首先，判定AE是否处于稳定状态，也就是说AE是否处于收敛状态(步骤S21)。关于AE是否处于收敛状态的判定在下文中描述。当AE不处于稳定状态时，即当在图像区域内由AE控制生成亮度变化时，根据图2的步骤S15中获得的控制误差量E(xf)来控制运动检测的检测阈值(步骤S22)。然后，根据控制误差量E(xf)来控制背景模型更新的时间常数α(步骤S23)。 

在这里，在根据第二实施例的运动检测设备20B中对检测阈值和时间常数α的控制的情况被用作示例来描述其过程。在根据第一实施例的运动检测设备20A中的检测阈值控制的情况下，可以省略图13的步骤S23中的过程。 

另一方面，在步骤S21中，当判定AE处于稳定状态时，就是整个图像区域的亮度值稳定的情况，并且在图像区域内没有亮度变化。在此情况下，根据在图2的步骤S15中计算出的AE标度Sn，基于图11中的表格获得AGC增益值，并且根据AGC增益值控制运动检测的检测阈值。更具体而言，根据AGC增益，基于图12的表格来修正运动检测的检测阈值(步骤S24)。 

(收敛判定算法) 

图14是示出用于判定AE是否处于收敛状态的算法的流程图。 

首先，判定AE控制过程所获得的控制误差量E(xf)是否大于阈值Th_Err，也就是说，估计亮度变化是否由AE控制导致(步骤S31)。当控制误差量E(xf)大于阈值Th_Err时，判定AGC增益值是否被固定到最大值AGC_MAX(步骤S32)。步骤S32中的判定对应于图11中的AE标度＜AES_0的判定。 

作为关于是否生成了亮度变化的判定结果，如果在步骤32的判定中AGC增益值＝AGC_MAX为真则AE_STS＝0或者如果AGC增益值＜AGC_MAX则AE_STS＝1，以及在步骤S31的判定中如果E(xf)≤Th_Err为真则AE_STS＝0，它们分别被传递到图13中的运动检测算法。在这里，AE_STS＝0表示AE正被收敛并且在图像区域内没有亮度变化，而AE_STS＝1表示AE正被操作并且在图像区域内存在亮度变化。 

在图13的运动检测算法中，在步骤S21中的判定过程中，当从图14中的收敛判定算法接收到AE_STS＝1时，判定AE未处于稳定状态，并且执行根据AE信息的检测阈值和时间常数α控制。当接收到AE_STS＝0时，判定AE处于稳定状态，并且执行根据AGC增益值的检测阈值控制。 

(监视系统) 

图15是示出监视系统的配置示例的系统框图，在该监视系统中，包括根据第一实施例的运动检测设备20的成像设备被用作监视照相机。如图15所示，监视系统由包括根据第一实施例的运动检测设备20的成像设备30和包括记录控制设备41等等的视频记录设备40配置而成。 

记录控制设备41进行控制，以使得当运动信息从布置在成像设备30中的运动检测设备20提供来时，利用运动信息作为触发，运动报警信息被发出到监视者。设备41还进行控制，以使得从成像设备30内的照相机信号处理电路(对应于图1中的照相机信号处理电路15)输出的视频信号被记录在记录介质42上，等等。 

这样，在用于监视可疑人物等的监视系统中，当包括(具体来说是包含)根据第一实施例的运动检测设备20的成像设备30被用作监视照相机时，当运动检测设备20是根据第一或第二实施例的运动检测设备时，即使在图像区域上存在由成像设备的属性控制导致的亮度变化，也能在区分亮度变化是由对象实际运动导致还是由属性控制导致的同时执行运动检测。从而，可以消除虚假检测，从而消除虚假报警。 

当根据第三实施例的运动检测设备被用作运动检测设备20时，即使图像区域内的信号级别在诸如夜间或者熄了灯的屋内之类的低照度拍摄环境中整体变小，也能提高运动检测的检测灵敏度，使得可以执行稳定的检测操作，从而可以消除失败报警。 

<<第二实施例>> 

当监视系统被配置为不在成像设备侧而在视频记录设备侧包含运动检测设备时(现有技术中的配置)，仅有从成像设备输出的视频信号是用于分析视频的信息，即用于检测图像区域内的运动的信息。从而，当利用赋予成像设备的电子变焦功能来执行扩展过程时，视频记录设备中包含的运动检测设备只检测到从成像设备输出的扩展后的视频区域(显示区域)内的运动。 

更具体而言，在图16中，当考虑通过扩展区域51来执行显示或记录时，可以检测到存在于区域51内的运动对象52的运动。但是，不能检测到在图像传感器中成像但未投影在扩展后的显示区域54中的运动对象52的运动。 

鉴于此，即使在扩展过程被执行时也能相对于图像传感器的整个图像采集区域执行运动检测的成像设备是下面描述的根据本发明第二实施例的成像设备。 

图17是示出根据本发明第二实施例的成像设备的配置的一个示例的系统配置图。在该图中，与图1中相似的部件由相似的标号指示。在这里要注意，对于照相机信号处理电路，为了简单起见，省略了图1中的色度信号处理电路152，并且只示出了亮度信号处理电路154的一部分。 

根据该实施例的成像设备设置有用于在图像采集区域内、由CCD图像传感器12所成像的图像的一部分上执行电子扩展过程的电子变焦功能。电子变焦功能是如下获得的：在亮度信号处理电路154中，在电子变焦控制器1541的控制下，经由存储器控制器1542将输入的视频信号存储在帧存储器1543中，并且在此状态下从帧存储器1543中剪切出任意的区域并且执行内插。此时，关于变焦位置或变焦放大率的信息被用户提供给微计算机16，并且从微计算机16提供到电子变焦控制器1541。 

这样，具有电子变焦功能的成像设备的实施例被配置为包括成像设备中的运动检测设备20和在运动检测设备20的前一级设置的选择器60。可以使用根据上述实施例1至3的运动检测设备来作为运动检测设备20，但是运动检测设备20并不限于它们。 

选择器60输入从电子变焦控制器1541输入的视频信号和从电子变焦控制器1541输出的视频信号。另外，选择器60在微计算机16的控制下选择视频信号中的任何一个并将其提供给运动检测设备20。 

在这里，当电子变焦控制器1541不执行扩展过程时，电子变焦控制器1541的输入信号和输出信号在功能上是相同的信号。另一方面，当电子变焦控制器1541执行扩展过程时，电子变焦控制器1541的输入信号是未扩展的视频信号，也就是CCD图像传感器12所成像的图像采集区域的视频信号，而电子变焦控制器1541的输出信号是扩展后的视频信号。 

微计算机16自动地或者根据用户命令控制选择器60，以使得选择器60选择在电子变焦控制器1541执行扩展过程时输入到电子变焦控制器1541的视频信号或者在电子变焦控制器不执行扩展过程时从电子变焦控制器1541输出的视频信号中的任何一个，并将所选择的视频信号提供给运动检测设备20。 

如上所述，当具有电子变焦功能的成像设备利用电子变焦控制器1541执行扩展过程时，输入到电子变焦控制器1541的视频信号被输入到运动检测设备20，因此运动检测设备20能够基于未扩展的视频信号来执行运动检测。从而，在图16中，即使是未投影在扩展后的显示区域54中的未显示区域中的运动对象53的运动也能被检测。 

从而，在图15所示的监视系统中，当根据该实施例的成像设备被用作监视照相机(成像设备30)时，在将被电子变焦功能扩展的视频信号投影在监视器上以监视扩展后的图像时，未显示在监视器上的区域的运动也能被成像设备的运动检测设备所检测，并且当存在运动时对监视者的警告可被发出。因此，可以减轻监视者的负担，并且也能执行更准确的监视。 

本领域的技术人员应当理解，取决于设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和变更，只要它们处于所附权利要求或其等同物的范围之内。 

本申请要求2007年2月15日向日本专利局提交的日本专利申请JP2007-34443的优先权，这里通过引用将该申请的全部内容并入。 

Claims (12)

1.一种运动检测设备，包括：

处理单元，用于通过将亮度差别信息与运动检测的检测参数相比较来执行确定运动存在与否的过程，所述亮度差别信息是从输出自图像传感器的视频信号获得的；以及

控制器，用于利用由包括所述图像传感器的成像设备的属性控制所确定的控制信息来控制所述检测参数。

2.如权利要求1所述的运动检测设备，其中所述控制信息是由自动曝光控制所确定的，该自动曝光控制响应于所述图像传感器所采集的图像区域内的亮度级别而控制所述成像设备的曝光。

3.如权利要求1所述的运动检测设备，其中所述控制信息是由自动增益控制所确定的，该自动增益控制响应于所述图像传感器所采集的图像区域内的亮度级别来控制所述视频信号的增益。

4.如权利要求1所述的运动检测设备，其中：

所述处理单元通过获得所述视频信号与延迟一帧的延迟视频信号之间的帧间亮度差别并将所述亮度差别与所述运动检测的检测阈值相比较来执行所述过程，并且

所述控制器利用所述控制信息来控制所述检测阈值。

5.如权利要求1所述的运动检测设备，其中：

所述处理单元通过利用算术运算从所述视频信号产生背景图像、获得所述视频信号和所述背景图像之间的亮度差别并将所述亮度差别与所述运动检测的检测阈值相比较来执行所述过程，并且

所述控制器利用所述控制信息来控制所述检测阈值和用于构造所述背景图像的学习系数中的至少一个。

6.一种运动检测方法，包括以下步骤：

通过将亮度差别信息与运动检测的检测参数相比较来执行确定运动存在与否的过程，所述亮度差别信息是从输出自图像传感器的视频信号获得的；以及

利用由包括所述图像传感器的成像设备的属性控制所确定的控制信息来控制所述检测参数。

7.如权利要求6所述的运动检测方法，还包括判定所述成像设备的属性控制是否处于稳定状态的步骤，并且其中

在所述控制步骤中，

当所述判定步骤未处于稳定状态时，利用由自动曝光控制所确定的控制信息来控制所述检测参数，该自动曝光控制响应于所述图像传感器所采集的图像区域内的亮度级别而控制所述成像设备的曝光，并且

当所述判定步骤处于稳定状态时，由所述图像传感器利用由自动增益控制所确定的控制信息来控制所述检测参数，该自动增益控制响应于所述图像传感器所采集的图像区域内的亮度级别来控制所述视频信号的增益。

8.一种成像设备，包括：

图像传感器；以及

运动检测设备，用于基于从所述图像传感器输出的视频信号来检测对象的运动存在与否，

其中所述运动检测设备包括

处理单元，用于通过将亮度差别信息与运动检测的检测参数相比较来执行确定运动存在与否的过程，所述亮度差别信息是从所述视频信号获得的；以及

控制器，用于利用由包括所述图像传感器的成像设备的属性控制所确定的控制信息来控制所述检测参数。

9.一种监视系统，包括：

图像传感器；以及

运动检测设备，用于基于从所述图像传感器输出的视频信号来检测对象的运动存在与否，以利用从所述运动检测设备输出的运动信息来监视所述图像传感器所采集的图像区域内的对象的运动，

其中所述运动检测设备包括

处理单元，用于通过将亮度差别信息与运动检测的检测参数相比较来执行确定运动存在与否的过程，所述亮度差别信息是从所述视频信号获得的；以及

控制器，用于利用由包括所述图像传感器的成像设备的属性控制所确定的控制信息来控制所述检测参数。

10.一种成像设备，包括：

图像传感器；

扩展处理单元，用于执行扩展从所述图像传感器输出的视频信号上的图像的一部分的过程；以及

运动检测设备，用于基于被输入到所述扩展处理单元之前的所述视频信号来检测对象的运动存在与否，

其中所述运动检测设备包括

处理单元，用于通过将亮度差别信息与运动检测的检测参数相比较来执行确定运动存在与否的过程，所述亮度差别信息是从被输入到所述扩展处理单元之前的所述视频信号获得的；以及

控制器，用于利用由包括所述图像传感器的成像设备的属性控制所确定的控制信息来控制所述检测参数。

11.一种成像设备中的运动检测方法，该成像设备包括图像传感器以及用于执行扩展从所述图像传感器输出的视频信号上的图像的一部分的过程的扩展处理单元，该运动检测方法包括：

通过将亮度差别信息与运动检测的检测参数相比较来执行确定运动存在与否的过程，所述亮度差别信息是从被输入到所述扩展处理单元之前的所述视频信号获得的；以及

利用由包括所述图像传感器的成像设备的属性控制所确定的控制信息来控制所述检测参数。

12.一种监视系统，包括：

图像传感器；以及

运动检测设备，用于基于从所述图像传感器输出的视频信号来检测对象的运动存在与否，以利用从所述运动检测设备输出的运动信息来监视所述图像传感器所采集的图像区域内的对象的运动，

其中所述运动检测设备基于被输入到用于执行扩展从所述图像传感器输出的视频信号上的图像的一部分的过程的扩展处理单元之前的所述视频信号来检测对象的运动存在与否，

其中所述运动检测设备包括

处理单元，用于通过将亮度差别信息与运动检测的检测参数相比较来执行确定运动存在与否的过程，所述亮度差别信息是从被输入到所述扩展处理单元之前的所述视频信号获得的；以及

控制器，用于利用由包括所述图像传感器的成像设备的属性控制所确定的控制信息来控制所述检测参数。

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