CN103548033A - 图像处理系统及相关监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种图像处理系统。该图像处理系统包括射频识别（RFID）阅读器单元、微处理器模块以及存储单元。所述RFID阅读器单元用于获取标签数据，其中所述标签数据包括定时戳记信息。所述微处理器模块耦接至所述RFID阅读器单元，且被用于接收图像数据以及将所述标签数据与所述图像数据关联起来以生成组合数据，其中所述组合数据包括所述标签数据和所述图像数据的信息。所述存储单元耦接至所述微处理器模块，且被用于存储所述组合数据。

Description

图像处理系统及相关监控系统

技术领域

本发明涉及图像处理系统及相关监控系统，更具体地涉及使获取的图像数据与接收到的标签数据相关联的图像处理系统及相关监控系统。

背景技术

射频识别（RFID）标签、阅读器和天线目前被使用，且被开发作为跟踪位于例如零售商店、仓库等特定地点的货物的库存量工具。在某些情况下，希望按物品等级识别并跟踪货物。进一步希望将位于某个地点的所有货物的库存量数据存储在该地点或远端位置的主机上。

希望实时或几乎瞬间获取可用库存量数据存在困难。在货物库存量较大且按物品等级跟踪货物的情况下，当前系统需要将大量数据从多个阅读器传输至一个主机。在阅读器试图将所有已标记物品同时或连续地识别至主机的情况下，主机存在瓶颈。

传统的监控系统利用摄像机来视频拍摄目标物品。为了降低成本，在传统的监控系统中使用的这些摄像机不具备高品质。因此，由这些摄像机拍摄的图像较模糊或分辨率较低。难以在这些图像中识别某一特定的物品。此外，这些图像上并不能显示多少信息。一旦昂贵货物被偷或被移动，零售商店无法通过读取这些模糊的图像来追踪失窃的货物。

发明内容

鉴于此，一个目的在于提供图像处理系统及相关监控系统。

本发明公开了一种图像处理系统。该图像处理系统包括射频识别（RFID）阅读器单元、微处理器模块以及存储单元。所述RFID阅读器单元用于获取标签数据，其中所述标签数据包括定时戳记信息。所述微处理器模块耦接至所述RFID阅读器单元，且被用于接收图像数据以及使所述标签数据与所述图像数据关联起来以生成组合数据，其中所述组合数据包括所述标签数据和所述图像数据的信息。所述存储单元耦接至所述微处理器模块，且被用于存储所述组合数据。

本发明还公开了一种监控系统。该监控系统包括天线阵列、摄像机组以及图像处理系统。所述天线阵列用于接收对应于多个物体的标签数据。所述摄像机组用于获取所述多个物体的图像并根据所述图像生成图像数据，并包括至少一个摄像机模块。所述图像处理系统耦接至所述摄像机组，用于处理所述图像数据和所述标签数据。所述图像处理系统包括RFID阅读器单元、微处理器模块以及存储单元。所述RFID阅读器单元用于获取标签数据，其中所述标签数据包括定时戳记信息。所述微处理器模块耦接至所述RFID阅读器单元，且被用于接收图像数据以及使所述标签数据与所述图像数据关联起来以生成组合数据，其中所述组合数据包括所述标签数据和所述图像数据的信息。所述存储单元耦接至所述微处理器模块，且被用于存储所述组合数据。

对于本领域普通技术人员来说，在阅读如下的在各种图和附图中例示的优选实施方式的详细说明之后，本发明的这些以及其他目的将无疑变得明显。

附图说明

图1是示例性监控系统的示意图。

图2A是示例性图像处理系统的示意图。

图2B例示了组合数据的示例性数据结构。

图3是示例性摄像机模块的示意图。

图4是另一示例性图像处理系统的示意图。

图5例示了摄像机模块和图像处理系统之间的连接。

图6例示了两个摄像机模块和图像处理系统之间的连接。

图7例示了八个摄像机模块和图像处理系统之间的连接。

图8是摄像机开关单元的示意图。

图9例示了摄像机组的示例性摄像机部署。

图10例示了摄像机组的另一示例性摄像机部署。

具体实施方式

请参见图1，图1是示例性监控系统10的示意图。该监控系统10包括多个射频识别（RFID）标签100、天线阵列120、摄像机组140以及图像处理系统160。各RFID标签100附贴于物体上。各RFID标签100是在紧凑封装中与天线结合的微芯片。有了RFID标签100，能够追踪并识别物体。天线阵列120包括可被部署在适当位置的多个天线，以最佳地接收来自所述RFID标签100的标签数据。所述标签数据可以包括定时戳记信息以及与各物体相关的识别身份。所述定时戳记信息指示用户可能感兴趣的图像帧。各个识别身份对于各物体都是唯一的。天线的数量优选为四个，或者可以扩展到十六个，但不限于此。摄像机组140包括一个或多个摄像机模块141，且被用于获取所述物体的图像并根据所述图像生成图像数据。摄像机组140可位于其视野可覆盖整个成像区域的地方。图像处理系统160耦接至摄像机组140，且被用于处理所述图像数据和所述标签数据。通过图像处理系统160，将所述图像数据与所述标签数据关联起来，从而生成组合数据。由于所述组合数据包括定时戳记信息和识别身份，一旦物体被偷或被移动，用户可以容易地追踪。

请参见图2A，图2A是示例性图像处理系统200的示意图。图像处理系统200可以是图像处理系统160的实现，且可被称为微处理器板。图像处理系统200包括RFID阅读器单元220、微处理器模块240以及存储单元260。RFID阅读器单元220用于通过天线阵列120获取标签数据。本领域技术人员熟知RFID阅读器单元220的操作，因而在此处省略对此的描述。微处理器模块240耦接至RFID阅读器单元220，且被用于接收来自摄像机组140的图像数据，并将标签数据与图像数据关联起来以生成组合数据。优选地，微处理器模块240可通过芯片Davinci DM6446实施。该DavinciDM6446包括Acorn RISC机器（ARM）以及视频处理器（图2A中未示出）。所述ARM耦接至RFID阅读器单元220且负责处理标签数据。视频处理器耦接至摄像机组140，并处理从摄像机组140接收的标签数据和图像数据。Davinci DM6446的视频处理器使用H.264协议，其包括用于例如慢速网络连接的低比特率传输的数字压缩以及将模糊图像校正为无瑕疵品质图像的成像运动补偿功能。当目标图像被摄像机组140获取并被传输至视频处理器时，视频处理器进行成像后处理。成像后处理是改变回放视频的感知质量的过程（解码处理之后进行）。这有助于减少或隐藏原片材料中的图像伪影和缺陷。此外，Davinci DM644还具有2个视频输入。所述视频输入具有在视频协议中常用的NTSC/PAL和S-视频选择。由于NTSC格式为美国电视广播委员会标准化协议，且S-视频用于个人计算机监视器协议，将优选NTSC和S-视频。存储单元260耦接至所述微处理器模块240，且被用于存储所述组合数据。将包括图像数据和定时戳记信息的组合数据更新至存储单元260。存储单元260可通过安全数字（SD）卡来实施。例如，32GB的SD卡可持续15个小时的录制时间。由于所述组合数据包括标签数据以及图像数据的信息，这可能有助于识别持有附有标签的物体的人。用户可容易地找到此人所处的精确位置。

此外，图像处理系统200可与一些输出装置连接，这些输出装置例如包括主机、个人计算机监视器或高清（HD）输出。图像处理系统200可进一步包括以太网端口或/和数模转换器（DAC）。主机可通过以太网端口以新的组合数据实时更新，这样用户可以在主机上追踪感兴趣的物体。或者，用户可以在个人计算机监视器或高清输出上监控感兴趣的物体。在这种情况下，DAC用于进行数字信号处理，以调整所述组合数据的图像帧大小。

请参见图2B，图2B例示了组合数据的示例性数据结构210。如图2B所示，当摄像机A在上午7:00:00录制时，在视频后处理之后将来自摄像机的图像帧放入硬盘。同时，当硬盘在7:00:01的时间从摄像机A写入图像帧时，视频处理器正使用编解码功能来利用来自摄像机B的图像帧进行图像后处理，然后将所有数据存入硬盘。摄像机A和B可通过摄像机模块141实施。

请参见图3，图3是示例性摄像机模块300的示意图。摄像机模块300可以是图1所示的摄像机模块141中的任意一个。摄像机模块300包括成像传感器320、成像控制器340、时钟360、串行器380以及电可擦可编程只读存储器（EEPROM）单元310。成像传感器320用于获取物体的图像。成像控制器340耦接至成像传感器320，且被用于根据图像构形配置和同步成像传感器320。时钟360耦接至成像控制器340，且被用于为成像控制器340提供时钟序列。串行器380耦接至成像控制器340，且用于将图像数据由并行数据类型转换成串行数据类型，并传输控制信号S。控制信号S来自微处理器模块240。串行器380将并行数据集成为串行数据，从而将图像数据从原来的18个差分信号减少为一个差分信号，因而布线长度最长可达10米。EEPROM单元310耦接至成像控制器340和串行器380，且别用于根据控制信号S将图像构形发送至成像控制器340。成像传感器320可继续将图像数据流发送至图像处理系统200。成像控制器340同步和控制成像传感器320的机能，该机能例如包括图像分辨率、焦点设置以及图像质量控制。由于安装了EEPROM单元310，微处理器模块240通过I2C控制线向EEPROM单元310发送指令。多个图像构形从EEPROM单元310弹出，并被发送至成像控制器340。在这种情况下，微处理器模块240不需要将所有的图像构形发送至串行器380，避免了定时开销。

一般来说，串行器380总是与解串器配对。解串器将串行数据转换回并行数据。请参见图4，图4是另一示例性图像处理系统400的示意图。图像处理系统400包括RFID阅读器单元420、微处理器模块440、存储单元460以及解串器480。RFID阅读器单元420、微处理器模块440以及存储单元460分别具有与RFID阅读器单元220、微处理器模块240以及存储单元260相同或相似的功能。串行器480耦接至微处理器模块440，且用于将图像数据由串行数据类型转换成并行数据类型，并传输控制信号S。请注意图像处理系统400可包括多个解串器，并不限于一个。

在某些例子中，摄像机组140只有一个摄像机模块。请参见图5，图5例示了摄像机模块500和图像处理系统520之间的连接。由于使用了串行器504和解串器522，可以将图像数据从18个差分信号减少为一个差分信号。图5中未示出摄像机模块500和图像处理系统中的某些部件。

在某些例子中，摄像机组140具有多个摄像机模块。以两个摄像机模块的摄像机组为例，图6例示了两个摄像机模块600和图像处理系统620之间的连接。图像处理系统620包括两个解串器622。由于在图像处理系统620上附有两个摄像机端口，此处可能需要一个多路复用器或数字开关。在图像处理系统200中设置了现场可编程门阵列（FPGA）模块624，其用作多路复用器或数字开关。FPGA模块624耦接至所述两个解串器622和微处理器模块626，且用于多路传输从所述两个解串器622接收的图像数据。使用FPGA模块624的另一个益处在于FPGA模块624具有定时恢复机制来校正信号完整性。FPGA模块624比信道链路芯片便宜。而且，使用FPGA模块624将来还可扩展其他逻辑控制，这也增加更多的灵活性和可扩展性。本领域技术人员熟知FPGA模块624的操作，因而在此处省略对此的描述。

在本发明的另一个例子中，摄像机组140将摄像机模块的数量扩展至八个。请参见图7，图7例示了八个摄像机模块700和图像处理系统720之间的连接。如图7所示，两个摄像机开关单元740用于切换所述多个摄像机模块700来传输图像数据。图像处理系统720类似于图像处理系统620。请参见图8，图8是摄像机开关单元800的示意图。摄像机开关单元800可以实施图7中所示的摄像机开关单元740中的任意一个。摄像机开关单元包括四个解串器820、FPGA模块840以及串行器860。同样地，由于拉长的布线长度问题，FPGA模块840用于数据管道输送和信号定时恢复目的。在这个例子中，一次只可使用一个摄像机模块。根据FPGA应用，多个图像帧可以合并为一帧。

请注意本领域技术人员可根据需要扩展摄像机组140中的摄像机模块数量。因此，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对本文中所描述的元素进行变更。

请参见图9，图9例示了摄像机组140的示例性摄像机部署900。图9中有多个架子920和多个摄像机模块940。沿各架子920定位的部署900的摄像机模块940应保持至少32英尺的距离。相邻架子上的摄像机模块940应当放置在使得各摄像机模块940的覆盖区域可以交叠的中间位置。各架子920之间的距离应为至少16英尺长。如果在摄像机组140中只有一个摄像机模块，可以将摄像机组140的示例性摄像机部署1000例示为如图10。摄像机模块1010的垂直视野Z应覆盖人体的面部。本领域技术人员可根据摄像机的视野、位置、区域大小等改变摄像机的数量。

此外，图像处理系统160处理可以进一步结合图像数据与不同种类的数据，例如温度数据、声数据等。可以在摄像机组140上安装一个或更多声传感器（声纳）或超声波测距器。这些声传感器或超声波测距器发出声信号、等待回音返回，并根据回音返回所需要的时间测量距离。RFID阅读器单元200可进一步接收声信号，然后经由I2C同步串行协议接口连接将所述声信号发送至微处理器模块240。声传感器或超声波测距器可具有大约55度宽和从该传感器本身至范围边缘的6米长测量距离的场灵敏度。请注意由于如果两个声传感器同时打开的话声信号可能互相干扰，因此两个声传感器不会同时工作。因此，当不持有任何附贴有RFID标签的物体的侵入者闯入商店时，监控系统10可意识到该闯入行为，并拍下侵入者的充分信息（例如定时戳记信息）。因此，用户或所有者能够容易地找到侵入者所处的精确位置以及侵入者闯入的精确时间。

总之，图像处理系统将标签数据与图像数据关联起来以生成组合数据。所述组合数据可以带来更多信息，例如定时戳记信息或各物体的特性。这可有助于用户识别持有带有RFID标签的物体的人，并易于找到此人所处的位置。一旦物体被偷或被移动，用户可以通过观看输出设备（例如主机或高清输出）立即区别出是谁偷了物体或哪个物体被偷，而不会犯错。

在保持本发明的教义的同时，本领域技术人员会很容易地想到可以对装置和方法进行许多修改和变更。因此，上述公开应被解释为仅限于所附权利要求的边界和界限。

Claims (16)

1.一种图像处理系统，所述图像处理系统包括：

射频识别阅读器单元，其用于获取标签数据，其中所述标签数据包括定时戳记信息；

微处理器模块，其耦接至所述射频识别阅读器单元，用于接收图像数据以及将所述标签数据与所述图像数据关联起来以生成组合数据，其中所述组合数据包括所述标签数据和所述图像数据的信息；以及

存储单元，其耦接至所述微处理器模块，用于存储所述组合数据。

2.所述图像处理系统进一步包括以太网端口，该以太网端口用于将所述组合数据发送至主机。

3.所述图像处理系统进一步包括至少一个解串器，所述至少一个解串器耦接至所述微处理器模块，用于将所述图像数据从串行数据类型转换成并行数据类型并传输控制信号。

4.所述图像处理系统进一步包括现场可编程门阵列模块，该现场可编程门阵列模块耦接至所述至少一个解串器和所述微处理器模块，用于多路传输从所述至少一个解串器接收的图像数据。

5.根据权利要求1所述的图像处理系统，其中，所述射频识别阅读器单元进一步接收由声传感器检测到的声信号。

6.根据权利要求5所述的图像处理系统，其中，所述微处理器模块进一步处理所述声信号和所述图像数据。

7.一种监控系统，所述监控系统包括：

天线阵列，其用于接收对应于多个物体的标签数据；

摄像机组，其用于获取所述多个物体的图像并根据所述图像生成图像数据，所述摄像机组包括至少一个摄像机模块；以及

图像处理系统，其耦接至所述摄像机组，用于处理所述图像数据和所述标签数据，所述图像处理系统包括：

射频识别阅读器单元，其耦接至所述天线阵列，用于获取标签数据，其中所述标签数据包括定时戳记信息；

微处理器模块，其耦接至所述射频识别阅读器单元，用于接收图像数据以及将所述标签数据与所述图像数据关联起来以生成组合数据，其中所述组合数据包括所述标签数据和所述图像数据的信息；以及

存储单元，其耦接至所述微处理器模块，用于存储所述组合数据。

8.根据权利要求7所述的监控系统，所述监控系统进一步包括分别附贴于所述多个物体的多个射频识别标签。

9.根据权利要求7所述的监控系统，其中，所述图像处理系统经由以太网端口进一步将所述组合数据发送至主机。

10.根据权利要求7所述的监控系统，其中，所述图像处理系统进一步包括：

至少一个解串器，该至少一个解串器耦接至所述微处理器模块，用于将所述图像数据从串行数据类型转换成并行数据类型并传输控制信号。

11.根据权利要求10所述的监控系统，所述监控系统进一步包括现场可编程门阵列模块，该现场可编程门阵列模块耦接至所述至少一个解串器和所述微处理器模块，用于多路传输从所述至少一个解串器接收的图像数据。

12.根据权利要求7所述的监控系统，其中，所述至少一个摄像机模块中的各摄像机模块均包括：

成像传感器，其用于获取所述图像；

成像控制器，其耦接至所述成像传感器，用于根据图像构形配置所述成像传感器并使其同步；

时钟，其耦接至所述成像控制器，用于为所述成像控制器提供时钟序列；以及

串行器，其耦接至所述成像控制器，用于将所述图像数据从并行数据类型转换成串行数据类型并传输控制信号；以及

电可擦可编程只读存储器单元，其耦接至所述成像控制器和所述串行器，用于根据所述控制信号将所述图像构形发送至所述图像控制器。

13.根据权利要求7所述的监控系统，所述监控系统进一步包括摄像机开关单元，该摄像机开关单元耦接至所述摄像机组和所述图像处理系统，用于切换所述至少一个摄像机模块来传输所述图像数据。

14.根据权利要求7所述的监控系统，所述监控系统进一步包括数字信号处理单元，该数字信号处理单元耦接至所述图像处理系统，用于调整所述组合数据的分辨率。

15.根据权利要求7所述的监控系统，其中，所述射频识别阅读器单元进一步接收由声传感器检测到的声信号。

16.根据权利要求15所述的监控系统，其中，所述微处理器模块进一步处理所述声信号和所述图像数据。

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