CN103873765B - 监控方法和监控相机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种监控方法和监控相机。该监控相机被布置为监控场景，该监控方法控制监控相机的相机设置。其中通过改变相机的视场捕获场景的不同部分的图像，其中获取用于限定场景内的相机设置控制区域的数据，并且确定在相机的当前视场与相机设置控制区域之间是否存在重叠区，并且如果存在重叠区，则基于重叠区控制相机设置。

Description

监控方法和监控相机

技术领域

本发明涉及监控相机和用于控制相机设置的方法。

背景技术

监控相机应用于室内和室外的许多不同应用中，来监控各种环境。为从这种相机接收具有优良质量的有用图像，使用恰当的设置是重要的，其中该恰当的设置正确地适合于被监控场景的当前状况并且允许相机的操作者能够看见被监控场景内的任何感兴趣的事件。一些相机能够通过改变或移动视场，例如通过对相机进行遥摄、倾斜或变焦，来监控场景的不同部分。对这种相机来说，找到正确的设置可能更具挑战性，因为例如被监控的环境的光照状况可能随相机移动而变化。

发明内容

因此，鉴于上文，本发明的目的是克服或至少减轻上面提到的挑战并提供一种控制相机设置的改进方式。

根据本发明的第一方面，一种控制被布置为监控场景的监控相机的相机设置的方法，所述监控相机被布置为通过改变所述相机的视场捕获所述场景的不同部分的图像，所述方法包括以下步骤：获取用于限定所述场景内的相机设置控制区域的数据；确定在所述相机的当前视场与所述相机设置控制区域之间是否存在重叠区；以及如果存在重叠区，则基于在所述重叠区中通过所述监控相机捕获的图像数据来控制相机设置。

以此方式，可保证场景的最重要部分的视图具有良好的图像质量。这提高了所捕获的视频的有用性，并且使得更有可能正确地注意到感兴趣的细节。

所述相机设置可以包括以下至少之一：焦点设置、曝光设置、白平衡设置、IR截止滤波器设置、光圈控制设置以及关于照明单元的设置。

控制其它设置也是可能的。当基于所述重叠区控制焦点设置时，保证在该区中捕获的图像清晰。当控制曝光设置时，保证在所述重叠区中捕获的图像的亮度是合适的。图像的亮度还可能受IR截止滤波器模式（例如如果其打开或关闭）以及光圈控制（例如呈f数形式）影响。此外或作为替代，亮度还可以通过提高或降低来自照明单元的照明来改善。基于所述重叠区控制白平衡和增益设置也会改善那个区域的图像质量。

控制相机设置的步骤可以包括基于通过所述监控相机在所述重叠区中捕获的图像数据自动地控制相机设置。这例如意味着自动聚焦算法被指示仅使用来自所述重叠区的图像数据，来控制自动聚焦设置。换言之，来自所述重叠区的图像数据被用作自动程序的输入，其中自动程序用于确定用于当前视场内整个图像的相机设置。

控制相机设置的步骤可以附加地或可替代地包括获取与预定相机设置值有关的数据，以及根据所述预定相机设置值控制相机设置，所述预定相机设置值与所述相机设置控制区域相关联。在一旦相机设置控制区域位于当前视场内，用户就想要具体地例如将焦距设置为特定值时，这可能是有用的。其可能例如在有树矗立在入口前时使用，于是可以将焦距设置为到入口的距离，保证自动聚焦算法不使用树的树干来设置焦距。再次，可以以这种方式设置影响整个图像的相机设置，以保证重叠区的视图具有良好的图像质量。

获取数据的步骤可以包括获取用于限定待控制的相机设置的选择的数据，并且控制相机设置的步骤可以包括控制所限定的相机设置的选择。

以此方式，可以选择对特定场景的图像质量具有最大影响的设置，并且可以以传统方式设置在一些情况中不太重要的其它设置。这提供了适合于具体使用情况的更多可能。

获取用于限定相机设置控制区域的数据的步骤可以包括获取用于在所述场景的坐标系中限定所述相机设置控制区域的数据，并且确定是否存在重叠区的步骤可以包括将在所述场景的所述坐标系中所述相机设置控制区域的坐标与所述当前视场的坐标进行比较。

这是一种便利的、主要利用计算机的执行比较的方式。另一选择是将所述相机设置控制区域的坐标转换为每个当前视场的相对坐标系。

限定相机设置控制区域的步骤可以包括限定第一相机设置控制区域和第二相机设置控制区域；并且确定重叠区的步骤可以包括确定是否存在分别与所述第一相机设置控制区域和所述第二相机设置控制区域对应的第一重叠区和第二重叠区；并且如果存在第一重叠区和第二重叠区，则控制相机设置的步骤可以包括基于所述第一重叠区和所述第二重叠区的区属性选择所述第一重叠区和所述第二重叠区之一，并且基于所选择的重叠区控制相机设置，其中所述区属性包括以下至少之一：区大小、区中检测到的运动量、与各个区对应的相机设置控制区域的优先级设置。

以此方式，可调整所捕获的图像，以正确地描绘所监控的场景中一个以上的重要区，如当在场景中出现建筑物的两个入口时。基于不同的区属性的区选择提供了一种方便的且容易实现的选择区的方式，以对相机设置控制给予优先级。

根据本发明的另一方面，提供一种被布置为监控场景的监控相机，该监控相机包括：视场改变单元，被布置为改变所述相机的视场，使得所述相机能够捕获场景的不同部分的图像；数据输入端，被布置为接收用于限定所述场景内的相机设置控制区域的数据；重叠确定单元，被布置为确定在所述相机的当前视场与所述相机设置控制区域之间是否存在重叠区；以及相机设置控制单元，被布置为基于所述重叠区控制相机设置。

所述视场改变单元可以包括电机，所述电机被布置为沿遥摄方向、倾斜方向和变焦方向中至少之一改变所述相机的所述视场。

遥摄、倾斜或变焦可以以任何适合的方式控制，例如通过经由游戏杆接收来自用户的输入或者通过接收与视场改变方案（如巡更）相关的输入。

所述数据输入端可以被布置为接收用于限定待控制的相机设置的选择的数据，并且所述相机设置控制单元可以被布置为控制所限定的相机设置的选择。

用于限定相机设置控制区域的数据和/或用于限定待控制的相机设置的选择的数据可以以用户输入为基础。所述用户输入可以例如经由图形用户输入，其中用户在场景的当前视图中的任何区域周围绘制用作相机设置控制区域的形状。还可以允许用户在所述相机设置控制区域的设定期间移动所述相机的当前视场，以能够限定所述场景的另一部分的另一相机设置控制区域。待控制的相机设置基于所述相机设置控制区域中的一个或多个的选择可以例如通过标记用户界面中的框或者通过从下拉式菜单中选择来进行选择。选择一些人工设置（例如特定焦距）和一些自动设置（例如曝光）是可能的，这些设置应当在特定相机设置控制区域被当前视场重叠时应用。以此方式，保证焦点总是被正确地调整为适合于场景内的特定区域或固定对象，如入口，同时可以基于那个区域内的当前光照水平设置曝光。

所述数据输入端可以被布置为接收用于在场景的坐标系中限定所述相机设置控制区域的数据，并且所述重叠确定单元可以被布置为将所述相机设置控制区域的坐标与当前视场的坐标进行比较。

所述数据输入端可以被布置为接收用于限定第一相机设置控制区域和第二相机设置控制区域的数据，并且所述重叠确定单元可以被布置为确定是否存在分别与所述第一相机设置控制区域和所述第二相机设置控制区域对应的第一重叠区和第二重叠区；并且如果存在第一重叠区和第二重叠区，则所述相机设置控制单元可以被布置为基于所述第一重叠区和所述第二重叠区的区属性选择所述第一重叠区和所述第二重叠区之一，并且基于所选择的重叠区控制相机设置，其中所述区属性包括以下至少之一：区大小、区中检测到的运动量、与各个区对应的相机设置控制区域的优先级设置。

根据本发明的另一方面，提供一种计算机可读记录介质，在该计算机可读记录介质上记录有程序，所述程序用于在具有处理能力的设备上运行时实现本文描述的方法。

本发明后面的这两个方面提供了与本发明的第一方面对应的优势。

本发明进一步的适用范围将从下面给出的具体实施方式中变得明显。然而，应当理解，尽管具体实施方式和特定示例表示本发明的优选实施例，但是具体实施方式和特定示例仅作为图示给出，因为在本发明的范围内的各种变化和修改对本领域技术人员而言从该具体实施方式中变的明显。

因此，应当理解，本发明不局限于所描述的设备的特定组件部分或者所描述的方法的步骤，因为这样的设备和方法可以改变。还要理解，本文使用的术语仅用于描述特定实施例，而不旨在进行限制。必须注意，本说明书和所附权利要求中使用的冠词“一”、“此”和“该”旨在指存在这些元件中的一个或多个，除非上下文清楚地表示别的含义。因此，例如对“传感器”或“该传感器”的引用可以包括几个设备等等。此外，词语“包括”不排除其它元件或步骤。

附图说明

现在将参照示意性附图并通过示例更详细地描述本发明，其中：

图1示出被监控的场景。

图2示出监控相机。

图3图示根据本发明的方法。

具体实施方式

图1图示场景1，场景1具有办公楼3、多辆路过的汽车5、矗立在办公楼3旁的树7、以及停放一些汽车且被灯柱11照亮的停车场9。该场景由监控相机13监控，监控相机13的细节在图2中示出。相机13能够通过遥摄或倾斜或通过使用诸如可调节变焦镜头之类的某种变焦机制进行变焦，来移动或转移或者换言之更改、改变或调整其视场。相机13的当前视场由矩形15图示。

通过更改相机13的视场15，相机13覆盖场景1的变化部分。相机13可以改变场景1被覆盖的多少，即当使用远距设置进行放大时，场景1的较小部分将被覆盖，而当缩小至广角设置时，场景1的较大部分将被覆盖。该相机可以是所谓的PTZ相机，但是其还可以能够仅在遥摄“维度”、倾斜“维度”或变焦“维度”之一上或在遥摄“维度”、倾斜“维度”和变焦“维度”中任何两个上改变其视场。需要注意，相机13通常被安装在设定位置，并且具有可移动的视场，因此能够在场景1的坐标系中确定相机13当前视场的位置。这种坐标系有时可以称为公用坐标系或绝对坐标系。

当相机更改其视场来覆盖场景的不同部分时，在捕获图像时使用的相机设置，如自动聚焦、自动曝光、自动白平衡设置、自动IR截止滤波器设置、自动光圈控制设置以及可能还有关于相机控制的照明单元的设置，基于所捕获的图像被动态调整，以便获得良好的图像质量。对此可以使用不同算法。如果在当前视场的一部分中检测到运动，则可以调整相机设置，来提供视场的该部分的良好的图像质量。另一种常用算法基于对图像的对比度进行检测，然后选择能够实现整个视场的最大对比度的焦距。

然而，如发明人已经认识到的，在一些情况中，当使用自动方法来调整相机设置时，当前视场可能覆盖该场景的一部分，其中在该部分中该视场的某部分在设置时受到不恰当的关注。例如，如果在场景的、被当前视场覆盖的“不感兴趣”部分中检测到运动，这可能发生，并且可能使得被覆盖的更重要部分例如对监控目的而言变得模糊和不太有用。

这种情况可能在如图1所示放置当前视场15时发生。在该情况中，运动的汽车出现在视场的较低部分，但是待观察的最重要部分实际上在办公楼3的入口17附近。如果该相机使用在当前捕获的图像的较低部分中检测到运动的事实（该部分还比办公楼3更接近相机），并且基于该部分设置例如聚焦和曝光，那么入口17附近的区域可能被捕获为清晰度较低，并且又过暗或过亮。

如果该相机将使用对比度辅助的方法来设置自动聚焦，则情况可能是矗立在办公楼3旁边的树7的树干受到过多的关注。由于在该情况中，树7比办公楼更接近相机，所以在该情况中，办公楼3可能也变得稍微失焦，这意味着真正感兴趣的区域——入口17——不会像期望那样清晰。

为改善此状况，在场景1内已限定多个相机设置控制区域19。这些区域可以在相机安装时设置或者之后基于用户需要设置，以覆盖场景中具体感兴趣的位置，如在该情况中办公楼3的入口17。相机设置控制区域19以允许相机能够确定其当前视场与相机设置控制区域之间的关系以及可能的重叠的方式被限定。为此，可以在场景的坐标系中限定相机设置控制区域。换言之，以可被称为PTZ知觉（PTZ-aware）的方式限定相机设置控制区域。

当相机设置控制区域19的至少一部分被相机的当前视场覆盖时，相机将基于由图1的阴影区21图示的该部分控制其相机设置。这意味着，当具体感兴趣的位置至少部分地被相机的当前视场覆盖时，相机使用这种相机设置，即这种相机设置能够提供使用于显示该位置的图像部分具有良好质量的图像数据。对相机设置的控制可以通过使用在重叠区中通过监控相机捕获的图像数据作为用于确定相机设置的一种或多种自动算法的输入来实现。另一选择是，与一个或多个预定相机设置值相关联的相机设置控制区域一被当前视场重叠，就将该预定值用于一个或多个相机设置。

需要注意，设置重叠区的最小大小，以利用重叠区的最小大小控制相机设置也是可能的。换言之，如果仅存在很小的重叠，则以正常方式（例如基于整体捕获的图像）控制相机设置是可能的。

在图1图示的场景中，已经限定两个相机设置控制区域19，第一个用于办公楼3的入口，另一个用于停车场9。需要注意，覆盖停车场9一部分的相机设置控制区域19已被设置为不覆盖灯柱11上的灯，从而保证不基于灯柱11处可能非常亮的灯附近的图像数据来调整自动曝光设置。

当相机视场15移动经过场景时，相机会通过对当前视场的位置或坐标与任何相机设置控制区域的位置或坐标进行比较，检查是否遇到任何这样的区域。视场的坐标和相机设置控制区域的坐标可以在场景开始的坐标系中限定，或者为了比较的目的，它们可以被转换为公用坐标系。一确定当前视场重叠或覆盖相机设置控制区域，就基于图像的与相机设置控制区域19和当前视场15之间的重叠区21对应的部分对相机设置进行控制。

如果两个或更多个相机设置控制区域被当前视场部分地或完全地重叠，则存在多种不同的选择来解决此情况。作为一种替代，重叠区中的较大重叠区可以用来控制相机设置。另一选择是，检测在重叠区中的任何重叠区中是否出现运动，并且选择检测到运动的区域。如果在多于一个重叠区中检测到运动，则或者对被检测到的运动量进行量化，并选择具有被检测到最多运动的区域，或者简单地返回去选择较大的重叠区，均是可能的。

又一选择是，允许对不同的相机设置控制区域设置优先级，并选择与具有最高优先级的相机设置控制区域关联的重叠区。在一些情况中，对在两个被覆盖的相机设置控制区域中捕获的图像数据进行合并来控制一些相机设置也是可能的。

针对相机设置控制区域的更多设置详情，可以由用户，例如通过图形用户界面的输入或者通过选择坐标，来限定。执行某类智能图像分析辅助的设置也是可能的，例如在检测到表示门的图像元素并向用户暗示该图像元素为可能感兴趣的区域的情况。

除限定相机设置控制区域以外，对哪些相机设置应通过在相机设置控制区域的任何重叠区中捕获的图像数据被控制进行限定也是可能的。如上面提到的，待控制的相机设置可以是焦点设置、曝光设置、白平衡设置、IR截止滤波器设置、光圈控制设置以及关于照明单元的设置中的至少一种，并且可以事先选择这些设置中待控制的哪个（些）设置。还可能的是，可以选择相机设置中的一些来基于在重叠区中捕获的图像数据被自动地控制，并且选择一些来被设置为各个预定值，该预定值通常被确定为适合于那个相机设置以及场景中被那个相机设置控制区域覆盖的区域或者固定对象。

如果关于照明单元的设置包含在待控制的相机设置中，则需要注意，这种照明单元可以集成在相机中或者作为在相机旁边或距相机一距离安装的分离单元。这种照明单元可以例如包括多个LED，且可以例如提供可见照明或红外照明。

还可能的是，允许每个相机设置控制区域与待控制的一个或多个相机设置相关联，使得一个相机设置控制区域仅用于焦点目的，而另一个仅用于曝光设置。待控制的相机设置可以由用户选择，一个方便的选择是使用图形用户界面并且让用户检查待控制的可用相机设置列表中的不同框，这或者适用于所有被限定的相机设置控制区域，或者对不同的相机设置控制区域有不同的选择。

图2更详细地图示了被布置为监控场景1的监控相机13。相机13可以是例如适合于场景1的视频监视的数字网络相机。相机13捕获场景1的被相机13的当前视场15覆盖的那部分的图像。

相机13包括被布置为改变相机13的视场15的视场改变单元23。视场改变单元23可以例如包括诸如电机的一个或多个设备，该一个或多个设备能够通过移动相机的观察方向或者改变变焦镜头的设置来改变相机的遥摄设置、倾斜设置和变焦设置中的一个或多个。相机还能够以数字化方式遥摄、倾斜或变焦，以改变视场15。将数据输入端25布置为接收用于限定场景1中的相机设置控制区域19的数据。该数据可以例如采用场景1的坐标系中的坐标形式。

提供重叠确定单元27，来例如通过对当前视场的位置和相机设置控制区域19的位置进行比较，确定在相机13的当前视场15与相机设置控制区域19之间是否存在重叠区21。该位置可以以场景1的坐标系中的坐标来表示。

相机13进一步包括被布置为根据重叠区21控制相机设置的相机设置控制单元29。相机设置可以仅基于该重叠区来设置，忽略剩余图像。还可能的是，在某种程度上，例如通过使用适当加权，使用图像的其它部分。

这可能例如意味着，在确定适合焦距时，自动聚焦算法被指示仅使用来自重叠区21的图像数据，并且至少在某种程度上忽略所捕获图像的其它部分，其它部分因此可能变模糊。还可能意味着，自动曝光被设置为使得重叠区21恰当地曝光，即不过暗也不过亮，即便这可能导致所捕获图像的其它部分变得过暗或过亮。自动曝光设置可以包括增益和曝光时间。还可以通过使自动光圈控制基于来自重叠区的图像数据来设置相机镜头的光圈f数而影响亮度。如果相机配备有用于红外光滤波器，即IR截止滤波器，则这种滤波器的位置或状态（通常是开或关）也可以基于重叠区的图像数据来设置。白平衡也可以基于重叠区来控制，这或多或少忽略可能对在当前视场中捕获的剩余图像的图像质量（通常是颜色）带来的任何不利影响。

可能被控制的另一相机设置是关于照明单元的设置。于是，可以对该单元进行控制，以保证重叠区被恰当照亮。例如，依据照明单元的属性，通过例如打开或关闭照明的一部分或者通过控制来自可调光源的照明强度来控制照明方向或照明强度是可能的。照明方向还可以通过以机械方式使该单元转动来控制，以使照明转至期望方向。还可能控制照明的类型，例如IR照明或可见光。

图3图示用于通过监控相机监控场景的方法300。在步骤301中，相机获取用于限定场景内的相机设置控制区域的数据，该区域可以是例如由用户事先限定的。在步骤303中，相机确定在当前视场（FOV）与相机设置控制区域之间是否存在重叠区。这可以例如通过将当前视场的坐标与相机设置控制区域的坐标进行比较来完成，其中这些坐标是在场景的坐标系中表示的。该确定还可以通过连接至相机的外部处理单元执行。

如果确定存在重叠区，则在步骤307中，基于该重叠区控制监控相机的相机设置。如果确定不存在重叠区，则可替代地以传统方式控制相机设置。还可能的是，确定当前视场是否与一个以上的相机设置控制区域重叠。这可能与第一确定顺次或并行进行。于是，在各个确定之前，相机会获取与更多的相机设置控制区域有关的数据。

将理解，本领域技术人员能够以多种方式修改上面描述的实施例，并且仍然使用在上面的实施例中示出的本发明的优势。

因此，本发明不应当局限于所示出的实施例，而是应当仅由所附权利要求限定。

Claims (14)

1.一种控制被布置为监控场景的监控相机的相机设置的方法，所述监控相机被布置为通过改变所述相机的视场来捕获所述场景的不同部分的图像，所述相机设置是所述相机在捕获所述图像时使用的相机设置，所述方法包括以下步骤：

获取用于限定所述场景内的相机设置控制区域的数据；

确定在所述相机的当前视场与所述相机设置控制区域之间是否存在重叠区；以及

如果存在重叠区，则基于所述重叠区控制相机设置。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述相机设置包括以下至少之一：焦点设置、曝光设置、白平衡设置、IR截止滤波器模式、光圈控制设置以及关于照明单元的设置。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中控制相机设置的步骤包括：基于通过所述监控相机在所述重叠区中捕获的图像数据自动地控制相机设置。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其中控制相机设置的步骤包括：

获取与预定相机设置值有关的数据，所述预定相机设置值与所述相机设置控制区域相关联；以及

根据所述预定相机设置值控制相机设置。

5.根据权利要求1或2所述的方法，进一步包括获取用于针对所述相机设置控制区域对待控制的相机设置的选择进行限定的数据的步骤，并且其中控制相机设置的步骤包括控制所限定的相机设置的选择。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其中：

获取用于限定相机设置控制区域的数据的步骤包括获取用于在所述场景的坐标系中限定所述相机设置控制区域的数据，以及

确定是否存在重叠区的步骤包括比较在所述场景的所述坐标系中所述相机设置控制区域的坐标和所述当前视场的坐标。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其中限定相机设置控制区域的步骤包括限定第一相机设置控制区域和第二相机设置控制区域，

其中确定重叠区的步骤包括确定是否存在分别与所述第一相机设置控制区域和所述第二相机设置控制区域对应的第一重叠区和第二重叠区，并且

其中如果存在第一重叠区和第二重叠区，则控制相机设置的步骤包括基于所述第一重叠区和所述第二重叠区的区属性选择所述第一重叠区和所述第二重叠区之一，并且基于所选择的重叠区控制相机设置，

其中所述区属性包括以下至少之一：区大小、区中检测到的运动量、与各个区对应的相机设置控制区域的优先级设置。

8.一种被布置为监控场景的监控相机，包括：

视场改变单元，被布置为改变所述相机的视场，使得所述相机能够捕获场景的不同部分的图像；

数据输入端，被布置为接收用于限定所述场景内的相机设置控制区域的数据；

重叠确定单元，被布置为确定在所述相机的当前视场与所述相机设置控制区域之间是否存在重叠区；以及

相机设置控制单元，被布置为基于所述重叠区控制在捕获所述图像时使用的相机设置。

9.根据权利要求8所述的监控相机，其中所述视场改变单元包括电机，所述电机被布置为沿遥摄方向、倾斜方向和变焦方向中至少之一改变所述相机的所述视场。

10.根据权利要求8或9所述的监控相机，其中所述相机设置控制单元被布置为基于通过所述监控相机在所述重叠区中捕获的图像数据自动地控制相机设置。

11.根据权利要求8或9所述的监控相机，其中所述相机设置控制单元被布置为获取与预定相机设置值有关的数据，并且根据所述预定值控制相机设置，所述预定相机设置值与所述相机设置控制区域相关联。

12.根据权利要求8或9所述的监控相机，其中用于限定相机设置控制区域的数据和/或用于限定待控制的相机设置的选择的数据以用户输入为基础。

13.根据权利要求8或9所述的监控相机，其中：

所述数据输入端被布置为接收用于在所述场景的坐标系中限定所述相机设置控制区域的数据，以及

所述重叠确定单元被布置为比较在所述场景的所述坐标系中所述相机设置控制区域的坐标和所述当前视场的坐标。

14.根据权利要求8或9所述的监控相机，其中所述数据输入端被布置为接收用于限定第一相机设置控制区域和第二相机设置控制区域的数据，

其中所述重叠确定单元被布置为确定是否存在分别与所述第一相机设置控制区域和所述第二相机设置控制区域对应的第一重叠区和第二重叠区，并且

其中如果存在第一重叠区和第二重叠区，则所述相机设置控制单元被布置为基于所述第一重叠区和所述第二重叠区的区属性选择所述第一重叠区和所述第二重叠区之一，并且基于所选择的重叠区控制相机设置，

其中所述区属性包括以下至少之一：区大小、区中检测到的运动量、与各个区对应的相机设置控制区域的优先级设置。