CN102414717A - 选择相机的最佳观察角位置的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种选择相机的最佳观察角位置的方法。使用感兴趣的预选区域作为参考区来针对相机的第一观察角位置确定第一量化分数，该确定根据预定义的量化计分规则执行。该角位置被从第一观察角位置朝向至少一个第二观察角位置调节。对于每个所述至少一个第二观察角位置，第二量化分数根据预定义的量化计分规则确定，并且最后，目标观察角位置基于所确定的量化分数确定。

Description

选择相机的最佳观察角位置的方法

技术领域

本发明涉及用于选择相机的最佳观察角位置的方法和系统。

背景技术

计算机视觉或可视场景分析是从诸如视频序列之类的图像中提取信息的科学领域。该学科被应用于许多应用，例如用于人类可视活动辨识、基于通过一个或多个相机捕获的视频数据识别人类活动。

在这个和许多其他计算机视觉应用中的关键问题是相机的放置。由于视频序列是通过相机进行的3D空间到2D图像平面的投影，该相机的设置（位置和观察角）确定了所捕获的视频材料是否适合用于计算机视觉任务。对于起最优作用的应用，重要的是对于该特定应用将以可能的最佳方式定位相机，这意味着当例如该应用是视频会议时，重要的是所有发言者对其他各方参与者而言是可见的，但是相机位置在这种会议系统中倾向于为固定的。存在用于这种视频会议的计算机视觉应用的若干解决方案。在作为实例的US20070058879中，该解决方案基于全景（panoramic），而在JP2008061260中，该解决方案基于鱼眼镜头（fish-eye lenses）。另一种视频会议系统基于检测到的用户的位置设置其相机配置（JP2005311734）。然而，这些手段仅在感兴趣的对象不相互遮挡时是成功的。不过，对于许多计算机视觉应用而言，这些手段是不够的。

几乎所有计算机视觉系统面临基本挑战，即如何确定最佳相机设置。当终端用户他们自己而不是专家必须定位相机时，该问题变得特别有意义。根据终端用户的观点，找到最佳相机设置以使得感兴趣的对象不相互遮挡优选地应当是容易且简便的。一种可能的解决方案是使用附加的相机。然而，该手段存在可观的消极方面，比如涉及安装附加相机的附加成本以及安装附加相机所需的附加努力。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用尽可能少的相机找到针对相机的可能的最佳设置的改进的解决方案。

根据第一方面，本发明涉及一种选择相机的最佳观察角位置的方法，包括：

- 使用感兴趣的预选区域作为参考区来针对相机的第一观察角位置确定第一量化分数，该确定根据预定义的量化计分规则执行，

- 将该角位置从第一观察角位置朝向至少一个第二观察角位置调节，

- 针对每个所述至少一个第二观察角位置，根据所述预定义的量化计分规则确定第二量化分数，以及

- 基于所确定的量化分数确定目标观察角位置。

因此，为终端用户提供指导，该指导允许终端用户以用户友好且自动的方式设置用于计算机视觉系统的相机。而且，提供一种经济的解决方案，因为在计算机视觉系统是例如监视系统的情况下，可能需要更少的相机，因为每个相应的相机能够最优化观察角位置。

在一个实施例中，所述预定义量化计分规则包括确定针对第一观察角位置和所述至少一个第二观察角位置的感兴趣的区域之间是否存在重叠，使得感兴趣的区域之间重叠越多，量化分数将越低，以及感兴趣的区域之间距离越大，量化分数将越高。相应地，大重叠清楚地指示不利的观察角位置，并且对于感兴趣的非重叠区域而言距离越大，观察角位置将越有利。因此，在例如对所有观察角位置而言存在重叠的场景中，重叠越少，量化分数将越高。而且，在存在没有重叠的感兴趣的若干区域的场景中，感兴趣的区域之间的距离越大，量化分数将越高。

在一个实施例中，确定目标观察角位置的步骤包括：选择关联到最高量化分数的观察角位置作为目标观察角位置。

在一个实施例中，所述方法进一步包括定义阈值量化分数，其中在所确定的量化分数都不高于阈值量化分数的情况下，发布指示相机是定位不利的并且应被重新定位的命令。以此方式，终端用户被告知未能建立最佳观察角位置。

根据第二方面，本发明涉及一种计算机程序产品，其用于在该产品在计算机上运行时命令处理单元执行上文提及的方法步骤。

根据第三方面，本发明涉及一种用于自动选择相机的最佳观察角位置的系统，包括：

- 用于使用感兴趣的预选区域作为参考区来针对相机的第一观察角位置确定第一量化分数的处理器，该确定根据预定义的量化计分规则执行，

- 用于将该角位置从第一观察角位置朝向至少一个第二观察角位置调节的角度调节机构，

- 用于以下操作的处理器：

- 针对每个所述至少一个第二观察角位置，根据所述预定义的量化计分规则确定第二量化分数，以及

- 基于所确定的量化分数确定目标观察角位置。

本发明的这些方面中每一个可以与其他方面中任意一个组合。本发明的这些和其他方面将根据下文描述的实施例而清楚明白并且将参照这些实施例而被阐明。

附图说明

本发明的实施例将参照附图仅通过实例方式描述，在附图中

图1示出根据本发明的方法的一个实施例，

图2示意性描绘了相机已经被终端用户安装到墙壁的实例，

图3a-d示意性描绘了针对感兴趣的两个区域用于图2中所示的相机的四个不同的观察角位置，以及

图4示出根据本发明的用于自动选择相机的最佳观察角位置的系统的实施例。

具体实施方式

图1示出根据本发明的选择相机的最佳观察角位置的方法的实施例的流程图，但是作为实例该相机是安全相机、网络相机、任何种类的模拟或数字相机。

在步骤（S1）101中，针对相机的第一观察角位置确定第一量化分数，其中感兴趣的预选区域被用作参考区。该确定步骤根据预定义的量化计分规则执行。在一个实施例中，该量化计分规则基于确定在针对第一和至少一个第二观察角位置的感兴趣的区域之间是否存在重叠。作为实例，一个感兴趣的区域可以是门框，且第二个感兴趣的区域可以是桌子。最佳角位置是门框与桌子不重叠的情况。因此，如果这两个感兴趣的区域重叠，则量化分数将比这两个区域不重叠的情况低。将结合图2更详细地讨论这一点。

在步骤（S2）103中，所述角位置被从第一观察角位置朝向至少一个第二观察角位置调节，其中对于每个新角位置，所述量化根据所述预定义的量化计分规则确定（S3）105。该相机可以安装到角度调节机构或成为角度调节机构的组成部分，该角度调节机构允许用于角位置调节的一个或多个自由度。作为实例，当相机安装到墙壁上时，该角度调节机构允许相机调节水平和垂直角度以及甚至相机的旋转角度。这种调节可以由终端用户手动完成或由相机本身自动完成，该相机可以被预编程以两次或更多次地改变角位置，其中针对每个角位置确定所述量化分数。

在步骤（S4）107中，目标观察角位置基于所确定的量化分数来确定。在一个实施例中，确定目标观察角位置的步骤包括选择关联到最高量化分数的观察角位置作为目标观察角位置。让我们假设对于第一角位置，分数为-10，对于第二角位置，分数为-1，而对于第三角位置，分数为+5，第三角位置具有最高分数并且被选择为目标观察角位置。

在步骤（S5）109中，定义阈值量化分数以使得在所确定的量化分数都不高于阈值量化分数的情况下，发布指示相机是定位不利的并且应被重新定位的命令。作为实例，“负”分数指示在感兴趣的区域之间存在重叠，而“正”分数指示不存在重叠。该阈值量化分数可以是分数零，其指示在感兴趣的区域之间不存在重叠（并且感兴趣的区域之间不存在距离）。被发布的命令可以是通过例如闪烁红光的光信号的形式，或者该命令可以是语音命令。如果相机经由PC计算机来操作，则该计算机屏幕可以向终端用户指示相机需要被重新定位。

图2示意性描绘了相机200已经由终端用户201安装到墙壁207的情况的实例。在许多计算机视觉系统中，定义或检测感兴趣区域。例如，对于厨房设置中的可视活动辨识，感兴趣的区域可以包括冰箱、炉、水槽等等。对于基于感兴趣的区域的计算机视觉应用，重要的是设置相机使得它具有所有感兴趣区域的清楚视图，并且这些感兴趣区域不重叠（不被遮挡）并且清楚地分离。

在该实例中，终端用户201已经选择了感兴趣的两个区域，区A 205和区B 206，但是感兴趣的区域必须在开始被指示。存在指示感兴趣的区域的不同方法。例如，它们可以由终端用户201明确指示（在捕获的图像平面中或在用户空间中）或者通过计算机视觉算法自动地检测。如先前所讨论，目的是找到最佳相机设置，使得感兴趣的区域205、206彼此远离且不重叠（或有较少重叠）。如图1中所讨论，目标设置（观察角+位置）被关联到最大分数，例如如果在感兴趣的区域205、206之间总是存在重叠，则该最大分数事实上可能是负的。在这样的场景中，将选择具有最小重叠（对应于最大负分数）的设置。

在终端用户将相机200放置在该初始位置之后，该相机检查所有观察角（倾斜/水平（pan）旋转），通过迭代地且递增地调节相机的观察角并记录每个角度的所确定的分数，基于所述量化分数找到最佳观察角。该相机决定哪些观察角足够好，这可以例如是在感兴趣的两个区域205、206之间没有重叠的情况下或在该重叠低于阈值（例如，仅为小重叠）的情况下。如果这种最优观察角被检测到，则启动停止程序，此时例如相机闪烁绿光。然而，如果没有观察角足够好，例如分数为-5、-7和-9，则相机或计算机视觉系统给予终端用户201重新定位相机（例如，向哪个方向移动）的指导。然后，继续这样的操作，直到最优观察角（目标观察角）被确定为止。

图3a-3d示意性描绘了针对所述感兴趣的两个区域（区域A 205和区域B 206）的图2所示的相机200的四个不同的观察角位置。

如果如图1a所示，区域A 205与区域B 206之间存在重叠，则所述分数可以被给出为负分数（或低的正值），并且其值是重叠区域与较小的被遮挡的感兴趣区域之间的比的函数。落到相机视图300之外的感兴趣区域也被视为重叠，如图1c所示。如果在感兴趣的区域A和B之间没有重叠，如图1b和1d所示，则所述分数为正的，且其值是感兴趣的区域之间的最小距离d 301的函数，使得距离d越大，所述分数变得越大。例如，图1d的分数大于图1b的分数，这指示图1d的设置优于图1b的设置。相应地，关联到图1d的观察角位置具有最高量化分数，其变成目标观察角位置。

在没有观察角位置是有利的情形中，相机或耦合到相机的计算机系统可以指示可以产生更好视图的可能的相机位置。假设图1a所示的情形具有最高分数，则感兴趣的区域的重叠最有可能通过水平且向左（从相机的观察点来看）移动相机位置来解决。作为上述的结果，甚至对于无经验用户而言，找到合适的相机设置将是相对容易的。

图4示出根据本发明的用于自动选择相机201的最佳观察角位置的系统400的实施例，该系统包括处理器（P）401、用于调节相机的角位置的角度调节机构（A_D_M）402以及存储器404。

处理器（P）401可以被集成到相机200或包括在由终端用户201操作的计算机403中并且确定如先前图1和2中所讨论的所述量化分数，或者可以提供两个处理器，一个在计算机中且一个在相机中。角度调节机构（A_D_M）402可以是通过经由倾斜和/或平移和/或旋转调节相机的观察角来迭代地且递增地调节相机的角位置的任何装置。在一个实施例中，对于每个角位置，所确定的分数被记录和存储在存储器404中。在另一个实施例中，在每个时间点处的最大分数被存储，以使得当更大分数被记录时，它取代存储器中先前的最大分数和对应的观察角位置。以此方式，只有最大分数和相关联的观察角位置被存储。该存储器可以包括在计算机403中或包括在相机200中。观察角的调节可以由终端用户201手动执行，或者相机可以被预编程以执行观察角“扫描”，在这种情况下例如10个不同的观察角被扫描，其中对于每个观察角，量化分数由处理器（P）401确定并且存储在存储器404中。每个分数被关联到针对其确定该分数的角位置。如先前图1和2中所讨论，所述目标观察角位置随后被确定。

可以提供一种适当的软件产品，其允许终端用户201经由终端用户家用计算机操作相机，例如终端用户201可以通过例如输入相机200将要扫描多少观察角或通过输入哪些观察角应当被扫描来手动操作相机201。计算机403的监视器可以例如显示被相机200看到的不同视图并显示观察角。以此方式，终端用户201可以估计哪些观察角可能是最佳观察角。随后，终端用户可以输入若干个观察角并且让处理器确定每个观察角的分数。

为了解释而非限制的目的，陈述了所公开的实施例的某些特定细节，以便提供对本发明的清楚和彻底的理解。然而，本领域技术人员应当理解，本发明可以在不完全符合本文所陈述的细节的其他实施例中实践，而不明显脱离本公开的精神和范围。而且，在该上下文中，且为了简洁和清楚的目的，省略公知的装置、电路和方法的详细描述，从而避免不必要的细节和可能的混淆。

权利要求中包括附图标记；然而，附图标记的包括仅仅是为了清楚的原因且不应当解释为限制权利要求的范围。

Claims (6)

1. 一种选择相机的最佳观察角位置的方法，包括：

- 使用感兴趣的预选区域（205,206）作为参考区来针对相机的第一观察角位置确定第一量化分数（101），该确定根据预定义的量化计分规则执行，

- 将该角位置从第一观察角位置朝向至少一个第二观察角位置调节（103），

- 针对每个所述至少一个第二观察角位置，根据所述预定义的量化计分规则确定第二量化分数（105），以及

- 基于所确定的量化分数确定目标观察角位置（107）。

2. 根据权利要求1的方法，其中所述预定义的量化计分规则包括确定针对第一观察角位置和所述至少一个第二观察角位置的感兴趣的区域（205,206）之间是否存在重叠，使得感兴趣的区域之间重叠越多，量化分数将越低，并且感兴趣的区域之间距离（301）越大，量化分数将越大。

3. 根据权利要求2的方法，其中确定目标观察角位置的步骤包括选择关联到最高量化分数的观察角位置作为目标观察角位置。

4. 根据权利要求1的方法，进一步包括定义阈值量化分数（109），其中在所确定的量化分数都不高于阈值量化分数的情况下，发布指示相机是定位不利的并且应被重新定位的命令。

5. 一种计算机程序产品，其用于在该产品在计算机上运行时命令处理单元执行权利要求1的方法步骤。

6. 一种用于自动选择相机（201）的最佳观察角位置的系统（400），包括：

- 处理器（401），用于使用感兴趣的预选区域（205,206）作为参考区来针对相机的第一观察角位置确定第一量化分数，该确定根据预定义的量化计分规则执行，

- 角度调节机构（402），用于将该角位置从第一观察角位置朝向至少一个第二观察角位置调节，

- 处理器（401），用于：

- 针对每个所述至少一个第二观察角位置，根据所述预定义的量化计分规则确定第二量化分数，以及

- 基于所确定的量化分数确定目标观察角位置。

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