CN102231798A - 一种控制云台摄像机自动变倍的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于视频监控领域，提供了一种控制云台摄像机自动变倍的方法及系统，包括：获取云台转动速度，启动散焦测距；获取云台摄像机摄取的离焦模糊图像；基于散焦测距原理，利用离焦模糊图像对摄像机与监控场景的距离进行估测；根据估测所得的监控场景与云台摄像机的距离控制云台摄像机自动变倍。本发明提供的方法根据监控场景的实际需要自动设置变倍参数，应用更加灵活；用此方法控制云台摄像机自动变倍，无需通过检测目标的实际大小进行变倍控制，简化了目标跟踪算法的复杂度，使目标跟踪更易于实现，提高了监控人员的工作效率；对景物采集散焦程度不同的图像，估计出景物到摄像机的距离，避免了大量图像信息的采集和存储，实用性较高。
Description
技术领域
本发明属于视频监控领域，尤其涉及一种控制云台摄像机自动变倍的方法及系统。
背景技术
目前，摄像机与目标景物的距离的测定方法可由测定器的发射装置发射主动波，如红外线、超音波等，使主动波碰到物体而产生反射(形成反射波)，测定器本身设有接收装置接收反射波，通过计算由发射主动波到接收装置收到反射波的时间差或能量差换算出物体的距离，此种利用反射波求取距离的测定方法难以判断目标方位，增加摄像机系统的成本。基于散焦图像的测距原理是根据物体所处的位置如果偏离摄像机聚焦平面，就会在成像检测器上形成模糊的聚焦图像，且偏离距离越大，图像的散焦模糊程度也越强，利用这一图像变化特点并结合少量预知参数就可计算获得物体的距离信息。云台摄像机，是当今监控领域中，最为普遍使用的监控前端设备之一。云台摄像机能够通过云台的转动，带动摄像机转动朝向不同的方向，并可以通过调整摄像机变倍，观察不同距离范围内的目标或场景，从而能够监控非常大的范围。当云台摄像机拍摄动态目标时，如果摄像机的焦距固定，那么随着与目标距离的远近，目标在屏幕上的大小也会变化，要保持一定的观测精度，需要保持目标的成像大小在一个合适的尺寸范围内，目前的云台摄像机支持手动变焦，通过人工调节变焦把目标的成像大小控制在合适的尺寸。
随着监控领域发展，具有智能行为的监控设备越来越受到用户的青睐，监控需求不仅局限于清晰观察监控区域，还希望带有智能行为的监控设备能够帮助人完成一些行为操作，例如当发现有目标闯进非法区域时，监控人员往往需要通过控制键盘等方式控制云台摄像机转动及变倍以清晰记录目标在非法区域的行为。在跟踪拍摄高速移动目标时，目标会连续的发生距离的快速变化，要保持目标清晰呈现在监控画面上不仅要保持云台摄像机转动使目标始终呈现在监控视野中心范围内，而且需要云台摄像机变倍，让呈现在监控画面上目标大小合适。在实际控制中，监控人员不但需要控制云台转动以保证目标在监控视野中心范围内，而且需要控制云台摄像机变倍以保证目标清晰可见、易于操纵键盘跟踪目标。同时进行这两项工作给监控人员带来很大的麻烦，并且控制云台摄像机变倍的量不好掌握，过量的控制会导致目标太小不易看清或直接导致目标跑出监控视野，因而需要监控人员不断熟悉，才能较好的控制。如果能在控制过程中云台摄像机自动变倍，使监控人员精力更集中在控制云台摄像机转动上，就会很大程度上减轻监控人员的负担，使跟踪更加容易、准确的进行。常见的变倍方式有以下两种，一是使用手动调节，二是检测目标大小，根据图像上目标的大小来控制变焦，这两种方式都有效率低，精度不高的缺点，难以保证实时自动变焦。另外，在控制云台自动跟踪目标的应用下，最常见的方式是通过云台摄像机输入进来的图像进行运动目标检测和匹配得到目标的位置和大小信息，利用检测到的目标位置信息控制云台转动保持目标始终在监控画面的中心范围内，利用检测到的目标大小信息控制云台摄像机变倍以保证目标处于大小合适的状态。如果在无需检测目标大小状态下可以让云台摄像机自动变倍就可以大大减轻目标跟踪算法的复杂度，使跟踪更加容易实现。因而控制云台自动变倍将会是当前及今后智能监控领域的一种非常迫切的需求。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供了一种控制云台摄像机自动变倍的方法。
本发明实施例是这样实现的，一种控制云台摄像机自动变倍的方法，所述方法包括：
获取云台转动速度，启动散焦测距；
获取云台摄像机摄取的离焦模糊图像；
基于散焦测距原理，利用离焦模糊图像对摄像机与监控场景的距离进行估测；
根据估测所得的监控场景与云台摄像机的距离控制云台摄像机自动变倍。
本发明实施例的另一目的在于提供一种控制云台摄像机自动变倍的系统，所述系统包括：
散焦测距启动模块，用于获取云台转动速度，启动散焦测距；
离焦模糊图像获取模块，用于获取云台摄像机摄取的离焦模糊图像；
距离估测模块，用于基于散焦测距原理，利用离焦模糊图像对摄像机与监控场景的距离进行估测；
自动变倍模块，用于根据估测所得的监控场景与云台摄像机的距离控制云台摄像机自动变倍。
本发明提供的基于散焦测距原理控制云台摄像机自动变倍的方法可以根据监控场景的实际需要自动设置变倍参数，应用更加灵活；在控制云台自动跟踪目标的应用下，用此方法控制云台摄像机自动变倍，无需通过检测目标的实际大小进行变倍控制，大大简化了目标跟踪算法的复杂度，使目标跟踪更易于实现；可以自动调节云台变倍参数，大大的提高了监控人员的工作效率；只需单眼拍摄图像，对景物采集散焦程度不同的图像，即可估计出景物到摄像机的距离，既避免了大量图像信息的采集和存储，实现实时测量，也避免了图像间的位置校准和匹配问题，因此实用性较高。
附图说明
图1是本发明实施例提供的控制云台摄像机自动变倍的方法的实现流程图；
图2是本发明实施例提供的控制云台摄像机自动变倍的系统的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例做进一步详述：
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1示出了本发明提供的控制云台摄像机自动变倍的方法的实现流程。详述如下：
一种基于散焦测距原理控制云台摄像机自动变倍的方法，包括以下步骤：
在步骤S101中，获取云台转动速度，根据云台转动速度判断是否启动散焦测距。
在本步骤中，判断是否启动散焦测距的方法是依据云台当前的转动速度。当云台转动速度过快时，会造成运动模糊图像而不是聚焦不实的模糊图像，此时不进行自动变倍，在正常速度范围内得到的模糊图像才是云台摄像机在自动聚焦过程中的聚焦不实的图像。
例如，当云台转动速度小于一定阈值T是可以启动散焦测距，反之则不能启动散焦测距。阈值T的选取和云台摄像机当前的变倍倍数相关，也就是说在不同的云台摄像机变倍倍数下，这个阈值是不同的，假设云台当前的变倍倍数是f，那么T可以取T＝C/f，其中C可以取一固定的常量。常量C的值可以通过实测所使用的云台摄像机获取，测试方法是控制云台摄像机变倍到1倍下，即f＝1，控制云台摄像机转动在不同速度下，速度值由小变大，获取云台摄像机得到视频图像，由图像处理算法判断图像是否是散焦图像，如果得到的图像是散焦图像，那么此时的云台速度值就可以做为常量C的值使用。常量C的典型值可以取25度每秒。此种判断是否启动散焦测距的方法，需要获取云台当前的转动速度和云台摄像机当前的变倍倍数。进而判断。
在步骤S102中，获取云台摄像机摄取的离焦模糊图像。
在本步骤中，云台摄像机摄取的离焦模糊图像是在云台摄像机在自动聚焦过程中获取的聚焦不实的图像；
摄像机获取视频图像要保持逼真，流畅的动画要效果要求视频帧率必须在每秒25帧以上，在此高速的帧率下，在云台摄像机自动聚焦的过程中获取散焦图像是可行的。
在本步骤中，获取的云台摄像机的图像是否是离焦模糊图像是通过对摄像机获取的图像进行离焦模糊图像清晰度判定的方法判定的。
对于云台摄像机所获取的图像是否是散焦图像，我们需要进行判定。例如，可比较图像高频成分所占的比例，图像的高频成分越多表示画面清晰度高；或者进行图像的清晰度评价函数的计算进而评定图像的清晰度。满足一定模糊程度的图像才被判定为散焦图像进行距离测定。
在步骤S103中，基于散焦测距原理，利用离焦模糊图像对摄像机与监控场景的距离进行估测。
在本步骤中，由于摄像机参数原因造成摄像机所摄取的图像模糊对散焦测距结果的存在一定的影响，因而可针对具体的摄像机型号对摄像机参数对散焦测距结果的影响进行事先标定，以提高依据散焦模糊图像进行测距的结果的准确性。
在步骤S104中，根据估测所得的监控场景与云台摄像机的距离控制云台摄像机自动变倍。
在本步骤中，是依据云台摄像机监控的场景与云台摄像机的距离选择合适的变倍参数控制云台摄像机自动变倍的；
在本步骤中，控制云台摄像机自动变倍的云台摄像机与其当前监控的场景的距离是利用云台摄像机的摄取到的散焦图像，应用散焦测距的原理估测得到的。
图2示出了本发明实施例提供的控制云台摄像机自动变倍的系统的结构。为了便于说明，仅仅示出了与本发明实施例相关的部分。
一种控制云台摄像机自动变倍的系统，所述系统包括：
散焦测距启动模块21，用于获取云台转动速度，启动散焦测距；
离焦模糊图像获取模块22，用于获取云台摄像机摄取的离焦模糊图像；
距离估测模块23，用于基于散焦测距原理，利用离焦模糊图像对摄像机与监控场景的距离进行估测；
自动变倍模块24，用于根据估测所得的监控场景与云台摄像机的距离控制云台摄像机自动变倍。
作为本发明实施例的一优化方案，所述散焦测距启动模块21进一步包括：
转动速度获取子模块211，用于获取云台当前的转动速度；
散焦测距启动子模块212，用于判定当前的转动速度是否小于设定阈值；当云台转动速度小于设定阈值时，启动散焦测距；当云台转动速度大于或等于设定阈值时，不启动散焦测距。
作为本发明实施例的一优化方案，所述离焦模糊图像是在云台摄像机在自动聚焦过程中获取的聚焦不实的图像。
本发明实施例提供的基于散焦测距原理控制云台摄像机自动变倍的方法可以根据监控场景的实际需要自动设置变倍参数，应用更加灵活；在控制云台自动跟踪目标的应用下，用此方法控制云台摄像机自动变倍，无需通过检测目标的实际大小进行变倍控制，大大简化了目标跟踪算法的复杂度，使目标跟踪更易于实现；可以自动调节云台变倍参数，大大的提高了监控人员的工作效率；只需单眼拍摄图像，对景物采集散焦程度不同的图像，即可估计出景物到摄像机的距离，既避免了大量图像信息的采集和存储，实现实时测量，也避免了图像间的位置校准和匹配问题，因此实用性较高。
需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。
Claims (8)
1.一种控制云台摄像机自动变倍的方法，其特征在于，所述方法包括：
获取云台转动速度，启动散焦测距；
获取云台摄像机摄取的离焦模糊图像；
基于散焦测距原理，利用离焦模糊图像对摄像机与监控场景的距离进行估测；
根据估测所得的监控场景与云台摄像机的距离控制云台摄像机自动变倍。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取云台转动速度，启动散焦测距的实现方法进一步包括：
获取云台当前的转动速度；
判定当前的转动速度是否小于设定阈值；
当云台转动速度小于设定阈值时，启动散焦测距；
当云台转动速度大于或等于设定阈值时，不启动散焦测距。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述离焦模糊图像是在云台摄像机在自动聚焦过程中获取的聚焦不实的图像。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，获取的云台摄像机的图像是否是离焦模糊图像是通过对摄像机获取的图像进行离焦模糊图像清晰度判定的方法判定的。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，为减少云台摄像机参数的不同对散焦测距结果的影响，对云台摄像机本身参数对散焦测距结果的影响进行事先标定。
6.一种控制云台摄像机自动变倍的系统，其特征在于，所述系统包括：
散焦测距启动模块，用于获取云台转动速度，启动散焦测距；
离焦模糊图像获取模块，用于获取云台摄像机摄取的离焦模糊图像；
距离估测模块，用于基于散焦测距原理，利用离焦模糊图像对摄像机与监控场景的距离进行估测；
自动变倍模块，用于根据估测所得的监控场景与云台摄像机的距离控制云台摄像机自动变倍。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述散焦测距启动模块进一步包括：
转动速度获取子模块，用于获取云台当前的转动速度；
散焦测距启动子模块，用于判定当前的转动速度是否小于设定阈值；当云台转动速度小于设定阈值时，启动散焦测距；当云台转动速度大于或等于设定阈值时，不启动散焦测距。
8.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述离焦模糊图像是在云台摄像机在自动聚焦过程中获取的聚焦不实的图像。
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