CN101636769B - 用于视频监视系统视野对准的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了用于操作具有至少一种预先定义的设置的系统的一种视频监视装置以及方法。储存了一个第一参数，该第一参数对应于一个摄像机组件与一个可视目标的对准。获取了一个第二参数，该第二参数对应于一个被改变的摄像机组件与该可视目标的对准。确定了该第一参数和该第二参数之间的一个差值。将该差值应用于该预先定义的设置中的至少一个上。

Description

用于视频监视系统视野对准的方法和装置

技术领域

本发明涉及用于视频监视系统操作的一种方法和装置，并且具体涉及对准视野。

背景技术

存在用于消除或者避开视频监视摄像机的位置误差的多种已知方法。典型地，为了减少定位误差的可能性，摄像机组件或系统的这些部件通常是以如此精密的方式来进行制作以致任何部件公差或组件误差都不会明显地影响半球摄像机的准确性。例如，该组件中的一个摄像机单元可以具有一定的游隙、安装在该摄像机单元内的一个成像传感器可以偏离摄像机镜头的中心、齿轮系列可有不一致性、一些复位传感器会具有一定的安装公差、半球摄像机壳体的安装结构可有一些制造公差、并且最终用户安装半球摄像机的结构会具有一定的游隙。虽然这些不准确性以及组件公差在过去也许是可接受的，但是监视系统中的几个演变因素要求改进这些精确度。这些进步要求从一个相似部件到下一个相似部件的更加紧格的公差，连同更好的性能可重复性。

特别是，视频监视系统多年来已经从1倍至10倍的变焦镜头发展到当今的具有典型的1倍到35倍光学变焦能力以及高达420倍的数字变焦能力的镜头。鉴于变焦能力的引人注目的增长，定位中的任何误差(无论是起源于一个具体部件的制作、组装或是安装)都将被放大到致使系统无法使用的地步。例如，在35倍变焦时，监视像机定位中的1度的误差将引起超过一半视野的一个偏离量。在这个例子中，1度的误差将使得原本应当处于视野中心的无论是物体还是范围恰好偏离边缘而不可见。增加一个16倍数字变焦能力使得该问题进一步复杂化。

此外，在先前的系统中，典型的是只需要在建立该复原位置时具有性能或定位的可重复性。如果一个视频监视摄像机被替换，操作者随后将不得不重新加载任何先前识别出的目标、模式、隐私区、等等。然而，越来越先进的视频监视产品所提供的能力是将这些先前识别出的目标、模式、隐私区、等等的平摇/倾斜/变焦坐标值储存在一个I/O基本单元中的非易失性存储器中或该系统里其他器件中，该器件是在该视频半球机或摄像机之外。这样，如果需要替换一个摄像机，所替换的摄像机能够加载来自该外部储存器件的所有设置数据，由此减少操作者为恢复该系统的先前的功能性的系统开销以及安装/设置时间。在这样的一个系统中，这些替换的视频摄像机仍然不但必须以一致性的、可重复的结果进行复位，而且它们还必须从一个摄像机到下一个摄像机实质性地准确地和相似地进行操作和运行。如以上所指出，用由于设备公差而以即使只有1度的差值进行操作的一个摄像机来替换另一个摄像机可以导致所希望得到的图像处于视野之外。

除了与现场有关的安装准确性问题之外，工厂校准能够潜在地补偿所有的问题。例如，一个工厂校准可以存储在平摇和倾斜中的一些偏离量以补偿复原位置中检测到的误差。然而，这将要求在工厂或者修理中心有专门的人员，以及相关的成本，将每个摄像机组件校准至一个高准确度，虽然只有在一个具有许多目标、模式、隐私区以及其他一些具有高变焦级别的特殊设置的系统中用一个摄像机替代另一个时才需要这种增加的准确性级别。

鉴于以上情况，令人希望的是提供一种在位的、低成本的现场对准系统和方法，这允许用一个替换的视频摄像机来补偿摄像机之间的对准差异，包括安装基座或平台的公差或偏移量，或者其他的与现场有关的对准问题。

发明概述

根据一个实施方案，本发明有利地提供了具有至少一个预先定义的设置的一种视频监视装置，其中一个处理器将对应于一个摄像机组件的一个位置的一个第一参数与对应于一个被改变的视频摄像机的该位置的一个第二参数进行比较。该处理器确定该第一参数与该第二参数之间的差值并且将该差值应用于该预先定义的设置中的至少一个。该第一参数可包括该摄像机组件的一个平摇位置、一个倾斜位置和/或变焦值中的至少一个。该第二参数也可包括该被改变的摄像机组件的一个平摇位置、一个倾斜位置和/或变焦值中的至少一个。该系统还可包括该处理可存取的一个电子储存器件；其中该电子储存器件储存该第一参数和该第二参数。用于该系统的多个预先定义的设置可包括一个隐私区设置和/或一个监视模式设置。

本发明还提供了对具有多个预先定义的设置的视频监视系统进行配置的一种方法。储存了一个第一参数，该第一参数对应于一个摄像机组件与一个可视目标的对准。获得了一个第二参数，该第二参数对应于一个被改变的摄像机组件与该可视目标的对准。确定了该第一参数与该第二参数之间的一个差值。将该差值应用于该多个预先定义的设置中的至少一个。该配置的改变可包括将该摄像机组件的至少一部分进行重新放置，或者作为替代方案，用至少一个替换部件来代替该摄像机组件中的至少一个部件。该第一参数以及第二参数可包括该摄像机组件的一个平摇位置、倾斜位置和/或变焦值中的至少一个。

本发明的另一方面提供了配置视频监视系统的一种方法。定义了至少一个摄像机组件的位置设置。储存了一个第一参数，该第一参数对应于该摄像机组件位置设置中的至少一个。获得了一个第二参数，该第二参数对应于该多个视频摄像机位置设置中的至少一个。确定了该第一参数与该第二参数之间的一个差值。将该差值应用于其余的摄像机组件位置设置。

附图简要说明

通过结合附图进行考虑来参见以下详细说明，将更加易于得到对本发明及其附带的优点和特征的一个更加完整的理解，在附图中

图1是根据本发明的原理构建的一个视频监视系统的透视图；

图2是图1中的视频监视系统的一个壳体组件的分解图；

图3是图1中的视频监视系统的一个摄像机组件的分解图；

图4是根据本发明的原理构建的一个视频监视系统的框图；以及

图5是根据本发明的原理的视频监视系统现场对准操作的一个实施方案的流程图。

具体实施方式

本发明提供了一种视频监视系统以及用于操作或验证其功能性的一种方法。现参见附图，其中相同的参考标识是指相同的元件，在图1中示出了根据本发明的原理构建的一个视频监视系统并且它总体上被标明为“10”。视频监视系统10总体上可包括一个壳体组件12，该壳体组件与一个摄像机组件14处于运行性连通，它们各自可包含有助于其操作的不同的机械的以及电子的部件。

现参见图2，具体地说，壳体组件12可包括一个或多个壳体元件16a、16b、16c(在此通称为壳体元件16)，这些壳体元件对该壳体组件的内容的一部分进行包覆或者以其他的方式包围起来。这些壳体元件16可以通过一个可转动的支承性平摇平台18或类似的机械连接相互可移动地接合。该壳体组件12可以进一步包括一个印刷电路或CPU板20以及一个电源22，该电源连接至一个平摇电动机24。CPU板20可包括一个或多个处理器、存储部件、控制器和/或一个通讯接口(未示出)，它们用于接收、存储和/或执行来自远程位置的命令或输入并用于驱动该平摇电动机24。电源22可包括一个动力源，如一个电池或者类似物，和/或该电源可进一步包括多个电子部件，用于对来自一个外部源的交流电进行接收以及相应的转换，以便为在此说明的这些部件供电。该平摇电动机24可包括一个直流电动机，该直流电动机具有能够置于该壳体元件内部的所希望的形状因数和/或尺寸，同时具有充足的力矩输出以便可控制地移动该视频监视系统的所希望的部件。

视频监视系统10的壳体组件12可进一步包括一个电动机组件24，该电动机组件具有连接至平摇电动机24b和编码器24c的一个齿轮系24a，其中该电动机组件24将该电动机24的输出给予、传输或用其他方式传递到视频监视系统10的附加部分上以产生所希望的移动。具体地说，编码器24c可包括一个机械的或光学的增量转动编码器，它用于指示齿轮系24a或平摇电动机24b的移动。这种移动指示可用于确定摄像机组件24的相对平摇位置，以及用于驱动平摇电动机24将壳体组件12和/或摄像机组件14的一部分遵循受控运动的一种希望的移动模式或系列而进行移动。此外，在该壳体组件中还可以包括一个滑环组件26，该滑环式组件可以进一步连接到可转动的支承平台18以及壳体元件16C上，以便既可提供至该平摇平台的一个电连接并且还使该平台能够进行接近于360度的无限次数的转动。该壳体组件还可包括一个光学传感器28，用于在操作过程中监测该壳体组件12的多个部分。

如图3中所示，本发明的视频监视系统10的摄像机组件14总体上可以包括能够形成一个外壳或者腔的一个或多个摄像机壳体元件，以便包含或以其他方式包围该组件的多个附加部件。例如，可以有互相可接合的一个前摄像机壳体元件30、后摄像机壳体元件32以及两个侧面的摄像机壳体元件34、34’，其中，一个或多个壳体元件是通过一个支承部件36以及一个倾斜齿轮/支承组件44而可转动地或以其他方式可移动地连接到其他的壳体元件上。该摄像机组件14还包括一个像机支架或者座38，它能够在其中牢固地容纳一个像机40。该像机40可以包括能够捕获一个可视图像的任何装置，包括但不限于彩色像机、黑白像机，数字捕获装置、等等。

在该摄像机组件14内可以安置具有一个倾斜编码器42a、一个倾斜电动机42b、以及一个倾斜齿轮系42c的一个倾斜电动机组件42。此外，在该壳体内的摄像机组件14中还可包含一个PC板46。该倾斜电动机42b可以被机械连接到摄像机支架38上用于其移动，而倾斜编码器42a可类似于以上对于平摇电动机组件24所说明的平摇编码器24c，即：该编码器可以包括用于监测倾斜电动机42b的转动或移动的一个机械的或光学的增量转动编码器。该PC板46可以包括一个或多个电气部件，处理器，存储部件，控制器，缆线接头和/或驱动器(未示出)，它们用于接收、储存、和/或传递到倾斜电动机组件42的命令并且驱动该组件电动机组件42，并且用于接收，储存，和/或传送由该摄像机40产生的多个图像。

可对本发明的视频监视系统进行操作以记录和/或存储与具体的摄像机位置有关的一个或多个参数，这些位置与所生成的多个可视参考图像帧相关。现在参见图4，示出了用于操作图1至图3中展示的视频监视系统的一个改进的系统和方法。具体而言，该系统包括一个处理器48(该处理器可操作地和/或电气地连接到一个摄像机组件上，如该壳体组件12以及该摄像机组件14之一和/或二者上)以及以上说明的这些部件。该处理器48可以包括一个微控制器、微处理器或其他装置，该其他装置能够在该视频监视系统的操作过程中发送和接收信号和/或命令、并且响应与这些被发送和/或被接收的信号能够进一步控制或以其他方式启动该系统的一个或多个电动机。处理器48可以进一步包括一个电子储存部件50和/或与其互动，该电子储存部件储存了操作过程中使用的命令、设置、信号、可执行指令、编排程序或类似物。该电子储存部件50可以包括易失性或非易失性存储器，例如，像静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、快速页模式动态随机存取存储器(FPM DRAM)、扩展的数据输出动态随机存取存储器(EDO DRAM)、同步动态随机存取存储器(SDRAM)、双数据率同步动态RAM(DDR SDRAM)、电子可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、如具有或不具有控制器的闪存、硬盘使能的虚拟存储器、和/或能够可操作地连接到处理器48上的其他数据储存器件。

此外，该处理器48可以连接到一个有线或无线通讯网络52上用于发送和接收来自一个监测站54的信号或命令，该监测站可能位于远离摄像机组件的一个远程次级场所。值得注意，该处理器48、电子储存部件50、以及在此说明的其他电子部件可以集成或以其他方式实现于上述印刷电路/CPU板20，46之一和/或两者之中。此外，虽然未示出，但是该监测站54可以包括一个或多个处理器和/或能够执行在此说明的这些过程和方法的电子部件。另外，在此说明的这些硬件组件(包括处理器48和/或储存部件50)也可包含在一个天花板安装座或类似结构之中，该天花板安装座或类似结构与位于一个安装地点的壳体组件和/或像机组件的一部分能够接合。这样，即使视频组件的多个部分随后被替换，该处理器48和/或储存部件50在一个具体的摄像机组件地点能够仍然保持可以操作。

在操作本发明的视频监视系统的一个示例性方法中，一个或多个预先选定的或预先定义的操作设置以及它们对应的参数(例如：平摇/倾斜/变焦设置)可以被设定或以其他的方式储存在用于一个具体的监视系统的电子储存部件50中。例如，这些操作设置可以包括在一个特定的摄像机组件的取景范围之内(即：“前门”、“车道”、等等)的一个或多个预设的可视目标或场所、连同可以进行操作以提供由该摄像机捕捉的所希望的可视参考图像帧的一个变焦设置或其他可调系统特性。这些操作性设置可以进一步包括，例如，在特定视野上的文字重叠(标签)、限定的隐私区、监视摄像机巡视的模式、或者用于运行一个特别监视系统的任何其他规定的预先设定的设置或性能指标。随后，如果该视频监视系统的一个或多个组件的一个配置被改变、调整、或者以其他方式被改变，与先前的配置相关的一个参数可以与改变了的配置的一个类似参数进行比较，并且这两个参数之间的一个差值可以被全面地或系统性地应用于所有预先选定的的操作设置，由此校正系统中存在的任何对准偏差。

现在参见图5的流程图，例如，它示出了在部件改变后将视频监视系统对准并且将任何对准偏差的校正应用于该系统的这些预先选定的设置的一种示例性方法。最初，将一个视频监视系统(它可以包括一个或多个摄像机组件)安装在希望的位置中，以监视或以其他方式捕捉所感兴趣的目标或区域的选定的可视图像。可以用对应于一个场所、性能设置、或者该摄像机组件一部分的操作的可调整特性的一个或多个预先定义的设置(例如：平摇/倾斜/变焦设置)对该系统进行配置，以获得所希望的可视反馈(步骤56)。例如，该摄像机组件可以包括几个预设的位置(例如：预设#1-前门；预设#2-收银机；预设#3-后出口、等等)用于在触发警报器、选择该预设、等等时迅速地获得或监测一个特定的可视目标或区域。例如，与一个预设的地区有关的视频摄像机的特定位置(例如：20度的平摇位置；32度的倾斜位置)可以通过与以上说明的电动机连接的编码器/传感器来获得或者以其他方式转送给处理器。这些设置可以进一步包括：不应进行监视的地区或隐私区和/或基于多个平摇/倾斜/变焦设置、多个巡视的可视模式、等等之一或一个范围限制该相机进行可视捕捉的区域。另外，这些设置还可以包括相关的变焦特性，例如，前门-4倍变焦；收银机-8倍变焦，等等。在系统的操作的过程中可以储存或调用与这些配置的设置有关的一个或多个参数，如电动机/摄像机位置、镜头移动、或类似参数(步骤58)。此外，可以将一个或多个图形标记或覆盖物与该预设的图像区域相关联地进行保存，以便对该视野中的一个特征或物体(即：一个门的角落、一个窗户、一个建筑物、或类似物)进行概述或者以其他方式进行标记。这些图形标记可以与对应于它们在监视装置上位置的偏离坐标值一起进行保存。该特定的特征或感兴趣点可以相对于场景地区以图形方式进行映射并且随后相对于附加的或被改变的视野进行调用，如以下进一步说明。

一旦配置了或者以其他方式定义了该视频监视系统所希望的特性或预设值并且储存了与选定的这些预设值有关的参数时，该视频监视系统的一个或多个部件随后可以进行调整、改变、或者以其他方式进行修正(步骤60)。例如，具体环境可以决定一个摄像机组件的一部分的移动或者重新定位(即：对左侧需要附加的可视覆盖范围，对于一个视野的一部分已经发展出一个观察障碍物)。另外，由于故障、性能降低、技术升级、或类似情况，也许需要替换该视频监视系统的一个或多个部件(电动机、传感器、摄像机本身、等等)。被改变的系统配置也许不利地影响一个或多个摄像机组件的对准。换言之，被改变的系统也许并未与先前的、未经改变的系统完全对准，并且这样的话，相对于同这些先前定义的设置有关的可视区域出现了偏差。如以上所讨论，当在显著地高变焦级别上操作时，即使对准中的小差值也可去掉将所希望的视野的重要部分。

这样，一旦该系统已经被改变或者体验到配置中的变化，可以对被改变的摄像机组件进行定位或调整以获得与预设的、定义的多个设置(如以“前门”为例)之一有关的可视参考或目标(步骤62)。通过作为存储的参数的一部分而包括一个对准指示值(如通过作为保存的参数的一部分而包括一个对准指示值)，以几种方式可以协助为了获得该先前可视参考或目标的调整。例如，在被改变的配置的重新定位过程中，未经改变的摄像机配置的一个存储的可视显示可以是可见的，如在一个附加的监测显示器上或通过一个打印的图像或类似物。另外，这些图形标记和/或覆盖物可以与这些原始预设的视野中一个或多个物体或地标物相关联地进行存储、并且可以被投射到当前可视显示器上作为获取该原始视野的指导。例如，在一个保存的视野中一个门的角落也许已经进行了针对原始预设的图形式注解，并且因此对改变的配置能够进行操作，这样投射在当前视野上的这些图像标记再次与这个门对准。这样，能够以具有一种实质性地降低了的误差可能性或可视偏离量的被改变的配置来重新捕获该图像或视野。

一旦用改变的系统捕获到所希望的图像视野或可视目标，即可获得与该具体的、被改变的摄像机配置相关的一个或多个参数(如电动机位置、镜头位置、等等)(步骤64)。例如，从被改变的系统获得的这个参数与先前获得的用于未被改变的系统的参数可能实质上是相同的，即该参数可以是平摇位置。然后，可将被改变的参数与同原始的、未被改变的摄像机组件配置相关的先前储存的参数以及定义的设置进行比较(步骤66)。例如“预设#1：19度的平摇位置以及37度的倾斜位置”，而用于该相同预设的被改变的摄像机组件配置包括“22度的平摇位置以及36度的倾斜位置”。可以确定与该具体预设有关的这些参数之间的任何差异或偏移量(步骤68)，并且该差值或偏离量可以被储存在电子储存器件50中和/或在该监测站中，并且可以随后被应用到基于该单一比较的所有其他预先定义的设置上(步骤70)。

对于所给出例子，例如，通过该处理器48可以将-3度的一个平摇位置以及+1度的一个倾斜位置加到所有其他预设上(“收银机”，“后方出口”等等)，该处理器能够重新计算和/或恢复被改变的设置，或者简单地在操作过程中实时计算出一个差异或偏移量。可替代的是，可以通过在该监测站54的一个或多部件执行一个偏离量值的确定和/或计算；其中该偏离量值可以随后被应用于将一个具有偏离量调整的绝对坐标的一个命令或信号直接提供至摄像机组件。在这种情况下，该处理器48和/或其功能性是作为该监测站54的一部分而提供的。这样，对于视频监视系统的单一预先定义的设置的多个参数之间差值的比较和确定可以被系统地应用于全部的其他预先定义的设置或可视目标，由此消除每次该系统被重新配置或被改变时重新定义每个设置、目标、隐私区、等等的需要。

使用一个可视显示器或类似物来显示用于继续进行的指令在监测站54即可执行以上说明的方法。例如，一个操作者可以选择一个特定的预先定义的视野进行该被改变的系统的校准。然后，可以指示该操作者对摄像机组件进行平摇以及倾斜，直到所展现的视野与该先前定义的、保存的视野对准。在输入已经获得了所希望的视野的一个确认时，系统的处理器和/或部分可以保存先前的、未被改变的配置与被改变的系统之间的任何平摇和倾斜的偏离差值，并且以后无论何时到达其他预先定义的视野、模式、隐私区、等等时即可将该差值计算在内。

以上说明的对准程序对于对准误差的根源进行补偿，由此而允许使用成本较低和精确度较低的安装硬件。所说明的这些方法可在一个受控制的工厂环境中进行，同样可由潜在的用户在现场进行。在现场进行所说明的方法的能力允许用户对视频摄像机对准中与现场相关的变化进行补偿。虽然大多数的视频监视系统可以只需要从一次通电到下一次通电具有高度的性能和/或对准的可重复性，以上说明的这种新颖的方法消除了工厂对于一个完整产品生产线进行绝对的位置校准的需要，这当然随之而降低了制造成本。

本领域的普通技术人员应认识到本发明不限于以上具体示出并且说明的内容。此外，除非以上中作出相反的说明，应当注意所以附图都不是按比例绘制的。根据以上传授的内容，无需违背本发明的范围和精神即可进行不同的改变和更改，本发明的范围和精神仅由以下的权利要求来限定。

Claims (20)

1.一种具有至少一个预先定义的设置的视频监视装置，该视频监视装置包括：一个处理器，该处理器将对应于一个摄像机组件的一个位置的一个第一参数与对应于一个被改变的摄像机组件的位置的一个第二参数进行比较；该处理器确定在该第一参数与该第二参数之间的一个差值并且将该差值应用于该至少一个预先定义的设置中。

2.如权利要求1所述的装置，其中，该第一参数包括该摄像机组件的一个平摇位置、一个倾斜位置以及一个变焦位置中的至少一个。

3.如权利要求2所述的装置，其中，该第二参数包括该被改变的摄像机组件的一个平摇位置、一个倾斜位置以及一个变焦位置中的至少一个。

4.如权利要求1所述的装置，其中该第一参数包括一个对准指示值。

5.如权利要求1所述的装置，其中该处理器将该差值应用于实质上全部的所述至少一个预先定义的设置。

6.如权利要求1所述的装置，进一步包括该处理器能够存取的一个电子储存器件，该电子储存器件用于储存该第一参数以及该第二参数。

7.如权利要求1所述的装置，其中所述至少一个预先定义的设置包括一个目标位置。

8.如权利要求1所述的装置，其中，所述至少一个预先定义的设置包括一个隐私区设置。

9.如权利要求1所述的装置，其中所述至少一个预先定义的设置包括一个监视模式设置。

10.一种配置具有多个预先定义的设置的视频监视系统的方法，该方法包括：

储存一个第一参数，该第一参数对应于一个摄像机组件与一个可视目标的对准；

获得一个第二参数，该第二参数对应于一个被改变的摄像机组件与该可视目标的对准；

确定在该第一参数与该第二参数之间的一个差值；并且

将该差值应用于该多个预先定义的设置中的至少一个。

11.如权利要求10所述的方法，其中，改变该配置包括将该摄像机组件的至少一部分进行重新放置。

12.如权利要求10所述的方法，其中，改变该配置包括用至少一个替换部件代替该摄像机组件的至少一个部件。

13.如权利要求10所述的方法，其中，该第一参数包括该摄像机组件的一个平摇位置、一个倾斜位置以及一个变焦位置中的至少一个。

14.如权利要求13所述的方法，其中，该第二参数包括该摄像机组件的一个平摇位置、一个倾斜位置以及一个变焦位置中的至少一个。

15.如权利要求10所述的方法，其中该第一参数包括至少一个对准指示值。

16.如权利要求10所述的方法，进一步包括将该差值应用于实质上全部的该多个预先定义的设置。

17.如权利要求10所述的方法，其中该多个预先定义的设置包括一个目标位置。

18.如权利要求10所述的方法，其中该多个预先定义的设置包括一个隐私区设置。

19.如权利要求10所述的方法，其中该多个预先定义的设置包括一个监视模式设置。

20.一种配置视频监视系统的方法，该方法包括：

定义至少一个摄像机组件位置设置；

储存一个第一参数，该第一参数对应于该摄像机组件位置设置中的至少一个；

获得一个第二参数，该第二参数对应于该摄像机组件位置设置中的至少一个；

确定在该第一参数与该第二参数之间的一个差值；并且

将该差值应用于其余的摄像机组件位置设置。

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