CN102447882A - 时间飞行摄影机装置及利用其进行影像监控的方法 - Google Patents

时间飞行摄影机装置及利用其进行影像监控的方法 Download PDF

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李后贤
李章荣
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Abstract

一种TOF摄影机装置，安装于轨道系统上，包括：建立模块，用于根据TOF摄影机装置预先拍摄的大量3D人型影像样本，建立一个3D人型样本资料库；拍摄模块，用于控制拍摄镜头持续拍摄监控区域内包含被摄物体景深信息的场景影像；侦测模块，用于持续将拍摄的场景影像与3D人型样本资料库中的3D人型影像样本进行比较分析，侦测场景影像中是否包含3D人型影像；分析模块，用于当在场景影像中侦测到3D人型影像时，分析该3D人型影像的移动方向；控制模块，用于根据3D人型影像的移动方向，控制TOF摄影机装置在轨道系统上移动。本发明还提供一种利用TOF摄影机装置进行影像监控的方法。

Description

时间飞行摄影机装置及利用其进行影像监控的方法
技术领域
本发明涉及一种监控装置及其监控方法，尤其涉及一种时间飞行摄影机装置及利用其进行影像监控的方法。
背景技术
传统的轨道式摄影机装置不具备3D人型侦测与动态跟监的功能，只能够沿预设的轨道路径自动规律地来回移动，需要监控人员监控影像画面中是否出现可疑人员，并以手动方式使用轨道式摄影机装置的专属控制器，进行摄影机拍摄位置、镜头焦距等调整作业。然而，监控人员难以持续对监控中的画面保持高度注意力，尤其在多数时间为安全状态之情况下，易使长期职守的监控人员对于防范可疑人物的警觉性降低。若监控人员忽略了画面中的可疑人物，或操作控制器的速度无法跟上移动中的可疑人物时，将导致摄得的可疑人员的影像画面不连贯、影像画面尺寸过小与清晰度不足等状况，增加后续追踪、分析上的困难度，降低了监控系统的安全性。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种时间飞行摄影机装置，其可对所拍摄的监控区域的场景影像进行3D人型侦测，并根据所侦测到的3D人型影像的移动状况在轨道系统上进行移动，以取得大尺寸且清晰的3D人型影像。
还有必要提供一种利用时间飞行摄影机装置进行影像监控的方法，其可对监控区域的场景影像进行3D人型侦测，并根据所侦测到的3D人型影像的移动状况控制该时间飞行摄影机装置在轨道系统上进行移动，以取得大尺寸且清晰的3D人型影像。
所述利用时间飞行摄影机装置进行影像监控的方法，该时间飞行摄影机装置安装于轨道系统上，该时间飞行摄影机装置还包括一个拍摄镜头以及一个致动单元。该方法包括步骤：(a)根据时间飞行摄影机装置预先拍摄的大量3D人型影像样本，建立一个3D人型样本资料库；(b)控制拍摄镜头持续拍摄监控区域内包含被摄物体景深信息的场景影像；(c)持续将拍摄的场景影像与3D人型样本资料库中的3D人型影像样本进行比较分析，侦测该场景影像中是否包含3D人型影像；(d)当在所述场景影像中侦测到有3D人型影像时，分析该3D人型影像的移动方向；(e)根据上述3D人型影像的移动方向，下达第一控制指令至所述致动单元，通过该致动单元控制时间飞行摄影机装置在轨道系统上移动，以取得监控区域内的大尺寸且清晰的3D人型影像。
所述时间飞行摄影机装置，安装于轨道系统上，用于对监控区域进行影像监控。该时间飞行摄影机装置包括：拍摄镜头；致动单元；以及安装在该时间飞行摄影机装置的存储器中并被该时间飞行摄影机装置的处理器所执行的多个模块，该多个模块包括：建立模块，用于根据时间飞行摄影机装置预先拍摄的大量3D人型影像样本，建立一个3D人型样本资料库；拍摄模块，用于控制拍摄镜头持续拍摄所述监控区域内包含被摄物体景深信息的场景影像；侦测模块，用于持续将拍摄的场景影像与3D人型样本资料库中的3D人型影像样本进行比较分析，侦测该场景影像中是否包含3D人型影像；分析模块，用于当在所述场景影像中侦测到有3D人型影像时，分析该3D人型影像的移动方向；控制模块，用于根据上述3D人型影像的移动方向，下达第一控制指令至所述致动单元，通过该致动单元控制时间飞行摄影机装置在轨道系统上移动，以取得监控区域内大尺寸且清晰的3D人型影像。
相较于现有技术，所述时间飞行摄影机装置及利用其进行影像监控的方法，可对所拍摄的监控区域的场景影像进行3D人型侦测，并根据所侦测到的3D人型影像的移动状况控制该时间飞行摄影机装置在轨道系统上进行移动，以取得大尺寸且清晰的3D人型影像。增强了监控的安全性。
附图说明
图1是本发明较佳实施例中时间飞行摄影机装置的硬件架构图。
图2是本发明较佳实施例中时间飞行摄影机装置安装于轨道系统的示意图。
图3是本发明时间飞行摄影机装置所拍摄的人体数字影像的示意图。
图4(A)至图4(C)是控制时间飞行摄影机装置在轨道系统上移动的示意图。
图5(A)至图5(B)是调整拍摄镜头的焦距前后所拍摄的场景影像的示意图。
图6是本发明利用时间飞行摄影机装置进行影像监控的方法较佳实施例的流程图。
主要元件符号说明
  TOF摄影机装置   1
  轨道系统   3
  3D人型影像   4
  3D人型影像的最小包围矩形   5、6
  拍摄镜头   10
  致动单元   11
  处理器   12
  存储器   13
  建立模块   101
  拍摄模块   102
  侦测模块   103
  分析模块   104
  控制模块   105
具体实施方式
如图1所示，是本发明较佳实施例中时间飞行摄影机装置的架构图。在本实施例中，该时间飞行(Time of Flight：TOF)摄影机装置1(以下简称为TOF摄影机装置1)包括拍摄镜头10、致动单元11、处理器12、存储器13、建立模块101、拍摄模块102、侦测模块103、分析模块104以及控制模块105。
如图2所示，是TOF摄影机装置1安装于轨道系统的示意图。在本实施例中，所述TOF摄影机装置1被安装在轨道系统3上。该轨道系统3可以是，但不限于，履带传动式、电动滑轮式和摄影机自带马达式等致动方式。该轨道系统3可以设置于监控区域的天花板上，或任何适合TOF摄影机装置1移动并取得监控区域场景影像的位置。
所述拍摄镜头10用于持续拍摄监控区域内包含被摄物体景深信息的场景影像(例如图3所示的人体数字影像)。所述的被摄物体景深信息是指被摄物体各点在TOF摄影机装置1的拍摄方向上(如图3中所示的Z坐标方向)与该拍摄镜头10的距离信息。
所述致动单元11用于驱动所述TOF摄影机装置1在所述轨道系统3上移动，或根据需要控制所述拍摄镜头10进行平移、倾斜以及镜头缩放(调整镜头焦距)等操作。在本实施例中，所述致动单元11可以是，但不限于，伺服电机。
所述建立模块101、拍摄模块102、侦测模块103、分析模块104以及控制模块105均以软件程序或指令的形式安装在所述存储器13中，并由所述处理器12执行。所述处理器12通过执行以上各模块，可对TOF摄影机装置1所拍摄的监控区域的场景影像进行3D人型侦测，并于侦测到3D人型影像时，根据该3D人型影像的移动方向控制该TOF摄影机装置1在轨道系统3上进行相应的移动，以及在需要时，进一步驱动所述拍摄镜头10进行平移、倾斜以及镜头缩放操作，从而使得该TOF摄影机装置1能够拍摄到监控区域内大尺寸且清晰的3D人型影像。
所述建立模块101用于根据TOF摄影机装置1预先拍摄的大量3D人型影像样本，建立一个3D人型样本资料库。该建立的3D人型样本资料库可被保存在所述存储器13中。在本实施例中，建立模块101可以预先通过TOF摄影机装置1搜集大量的3D人型影像资料，从而建立一个完善的3D人型样本资料库，以作为3D人型侦测技术判别人型的依据资料。
所述拍摄模块102，用于控制所述拍摄镜头10持续拍摄所述监控区域内包含被摄物体景深信息的场景影像。例如图3所示，所拍摄的场景影像包括TOF摄影机装置1前方场景范围(X与Y坐标方向)内的场景画面信息以及被摄物体各点在Z坐标方向上的景深信息。
所述侦测模块103，用于持续将拍摄的场景影像与所述3D人型样本资料库中的3D人型影像样本进行比较分析，侦测该场景影像中是否包含3D人型影像。具体地，若该侦测模块103通过比较分析发现该场景影像中包含与所述3D人型影像样本相同或相似的区域时，则判定该场景影像中包含3D人型影像。
所述分析模块104，用于当在所述场景影像中侦测到有3D人型影像时，分析该3D人型影像的移动方向。具体而言，该分析模块104可通过分析连续两张或两张以上的场景影像中3D人型影像的位置来分析该3D人型影像的移动方向。
所述控制模块105，用于根据上述3D人型影像的移动方向，下达第一控制指令至所述致动单元11，通过该致动单元11控制TOF摄影机装置1在轨道系统3上移动，以取得监控区域内大尺寸且清晰的3D人型影像。
举例而言，若所述3D人型影像的移动方向为向所述监控区域的左边移动，控制模块105则控制该TOF摄影机装置1往该监控区域的左边移动。若所述3D人型影像的移动方向为向所述监控区域的右边移动，控制模块105则控制该TOF摄影机装置1往该监控区域的右边移动。也即，TOF摄影机装置1在轨道系统3上的移动方向应与所述3D人型影像的移动方向一致。该TOF摄影机装置1每次移动的距离可以根据该TOF摄影机装置1的移动速度和拍摄的间隔时间确定。例如，假设该TOF摄影机装置1的移动速度为5厘米/秒，拍摄的间隔时间为0.1秒，则该TOF摄影机装置1每次的移动距离为0.5厘米。
参阅图4(A)至图4(C)所示，是TOF摄影机装置1在t0、t1、t2三个不同时刻拍摄的影像。其中，在t0时刻，TOF摄影机装置1在轨道系统3的位置A1处，所拍摄的影像如图4(A)中所示。当所拍摄到的3D人型影像4向监控区域的右上方移动时，TOF摄影机装置1跟随该3D人型影像4沿轨道系统3的右上方移动，到达位置A2处，并拍摄此刻(即t1时刻)的影像，如图4(B)中所示。然后，3D人型影像4继续移动，TOF摄影机装置1也随着3D人型影像4继续沿轨道系统3的移动，到达位置A3处，并拍摄此刻(即t2时刻)的影像，如图4(C)中所示。
此外，当所述控制模块105控制TOF摄影机装置1在轨道系统3上移动后，所述分析模块104还用于分析所述3D人型影像的最小包围矩形(如图5(A)中的矩形5)在该TOF摄影机装置1当前拍摄的场景影像(如图5(A)中的影像D1)所占的比例是否小于一个预设比例，例如10％。以及当所述3D人型影像的最小包围矩形在所述当前拍摄的场景影像中所占的比例小于所述预设比例时，所述控制模块105还用于下达第二控制指令至所述致动单元11，控制所述拍摄镜头10作倾斜、平移操作，直到所述3D人型影像的最小包围矩形的几何中心与该当前拍摄的场景影像的几何中心重合，然后下达第三控制指令至该致动单元11，对该拍摄镜头10的焦距进行调整(Zoomin)，使得该3D人型影像的最小包围矩形在当前拍摄的场景影像中所占的比例达到所述预设比例。
参阅图5(A)和图5(B)所示，图5(A)中的D1代表调整拍摄镜头10的焦距之前，TOF摄影机装置1所拍摄的影像，其中，所拍摄到的3D人型影像的最小包围矩形(如图5(A)中的矩形5)在影像D1中所占的比例小于10％。图5(B)中的D2代表调整拍摄镜头10的焦距后，TOF摄影机装置1所拍摄的影像，其中，所拍摄到的3D人型影像的最小包围矩形(如图5(B)中的矩形6)在影像D2中所占的比例已达到10％。
如图6所示，是本发明利用TOF摄影机装置1进行影像监控的方法较佳实施例的流程图。
步骤S01，所述建立模块101根据TOF摄影机装置1预先拍摄的大量3D人型影像样本，建立一个3D人型样本资料库。该建立的3D人型样本资料库可被保存在所述存储器13中。
步骤S02，所述拍摄模块102控制拍摄镜头10持续拍摄监控区域内包含被摄物体景深信息的场景影像。
步骤S03，所述侦测模块103持续将拍摄的场景影像与所述3D人型样本资料库中的3D人型影像样本进行比较分析，侦测该场景影像中的3D人型影像。并于步骤S04中，该侦测模块103判断该场景影像中是否包含3D人型影像，若该场景影像中包含3D人型影像，则执行步骤S05，否则，若该场景影像中不包含3D人型影像，则返回步骤S03。
步骤S05，所述分析模块104分析所述3D人型影像的移动方向。
步骤S06，所述控制模块105根据上述3D人型影像的移动方向，下达第一控制指令至所述致动单元11，通过该致动单元11控制TOF摄影机装置1在轨道系统3上移动，以取得监控区域内的大尺寸且清晰的3D人型影像。
此外，在所述步骤S06之后，该方法还包括如下步骤：所述分析模块104分析所述3D人型影像的最小包围矩形(如图5(A)中的矩形5)在TOF摄影机装置1当前拍摄的场景影像(如图5(A)中的影像D1)中所占的比例是否小于一个预设比例，例如10％。以及当所述3D人型影像的最小包围矩形在所述当前拍摄的场景影像中所占的比例小于所述预设比例时，所述控制模块105下达第二控制指令至所述致动单元11，控制所述拍摄镜头10作倾斜、平移操作，直到所述3D人型影像的最小包围矩形的几何中心与该当前拍摄的场景影像的几何中心重合，然后下达第三控制指令至该致动单元11，对该拍摄镜头10的焦距进行调整(Zoom in，即放大焦距)，使得该3D人型影像的最小包围矩形在当前拍摄的场景影像中所占的比例达到所述预设比例。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种利用时间飞行摄影机装置进行影像监控的方法，该时间飞行摄影机装置安装于轨道系统上，该时间飞行摄影机装置包括一个拍摄镜头以及一个致动单元，其特征在于，该方法包括步骤：
(a)根据时间飞行摄影机装置预先拍摄的3D人型影像样本，建立一个3D人型样本资料库；
(b)控制拍摄镜头持续拍摄监控区域内包含被摄物体景深信息的场景影像；
(c)持续将拍摄的场景影像与3D人型样本资料库中的3D人型影像样本进行比较分析，侦测该场景影像中是否包含3D人型影像；
(d)当在所述场景影像中侦测到有3D人型影像时，分析该3D人型影像的移动方向；及
(e)根据上述3D人型影像的移动方向，下达第一控制指令至所述致动单元，通过该致动单元控制时间飞行摄影机装置在轨道系统上移动，以取得监控区域内的大尺寸且清晰的3D人型影像。
2.如权利要求1所述的利用时间飞行摄影机装置进行影像监控的方法，其特征在于，该方法在步骤(e)之后还包括：
分析所述3D人型影像的最小包围矩形在时间飞行摄影机装置当前拍摄的场景影像中所占的比例是否小于一个预设比例；
当所述3D人型影像的最小包围矩形在所述当前拍摄的场景影像中所占的比例小于所述预设比例时，下达第二控制指令至所述致动单元，控制所述拍摄镜头作倾斜、平移操作，直到所述3D人型影像的最小包围矩形的几何中心与时间飞行摄影机装置当前拍摄的场景影像的几何中心重合；及
下达第三控制指令至该致动单元，对该拍摄镜头的焦距进行调整，使得该3D人型影像的最小包围矩形在当前拍摄的场景影像中所占的比例达到所述预设比例。
3.如权利要求1所述的利用时间飞行摄影机装置进行影像监控的方法，其特征在于，所述的被摄物体景深信息是指被摄物体各点在该时间飞行摄影机装置的拍摄方向上与所述拍摄镜头之间的距离信息。
4.如权利要求1所述的利用时间飞行摄影机装置进行影像监控的方法，其特征在于，所述致动单元为伺服电机。
5.一种时间飞行摄影机装置，安装于轨道系统上，用于对监控区域进行影像监控，其特征在于，该时间飞行摄影机装置包括：
拍摄镜头；
致动单元；以及
安装在该时间飞行摄影机装置的存储器中并被该时间飞行摄影机装置的处理器所执行的多个模块，该多个模块包括：
建立模块，用于根据时间飞行摄影机装置预先拍摄的3D人型影像样本，建立一个3D人型样本资料库；
拍摄模块，用于控制拍摄镜头持续拍摄所述监控区域内包含被摄物体景深信息的场景影像；
侦测模块，用于持续将拍摄的场景影像与3D人型样本资料库中的3D人型影像样本进行比较分析，侦测该场景影像中是否包含3D人型影像；
分析模块，用于当在所述场景影像中侦测到有3D人型影像时，分析该3D人型影像的移动方向；及
控制模块，用于根据上述3D人型影像的移动方向，下达第一控制指令至所述致动单元，通过该致动单元控制时间飞行摄影机装置在轨道系统上移动，以取得监控区域内大尺寸且清晰的3D人型影像。
6.如权利要求5所述的时间飞行摄影机装置，其特征在于，所述分析模块还用于当控制该时间飞行摄影机装置移动以后，分析所述3D人型影像的最小包围矩形在时间飞行摄影机装置当前拍摄的场景影像中所占的比例是否小于一个预设比例；及
所述控制模块还用于当所述3D人型影像的最小包围矩形在所述当前拍摄的场景影像中所占的比例小于所述预设比例时，下达第二控制指令至所述致动单元，控制所述拍摄镜头作倾斜、平移操作，直到所述3D人型影像的最小包围矩形的几何中心与时间飞行摄影机装置当前拍摄的场景影像的几何中心重合，然后下达第三控制指令至该致动单元，对该拍摄镜头的焦距进行调整，使得该3D人型影像的最小包围矩形在当前拍摄的场景影像中所占的比例达到所述预设比例。
7.如权利要求5所述的时间飞行摄影机装置，其特征在于，所述被摄物体景深信息是指被摄物体各点在该时间飞行摄影机装置的拍摄方向上与所述拍摄镜头之间的距离信息。
8.如权利要求5所述的时间飞行摄影机装置，其特征在于，所述致动单元为伺服电机。
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