CN103959910A - 利用户外照明网络的成像服务 - Google Patents

Abstract

利用户外照明网络提供成像服务的系统和方法。该系统利用户外照明网络来管理/控制连接到网络（例如位于照明单元内）的视频/图像传感器，并协调与事件相关的有用视频/图像数据的捕获。该系统还为用户提供信息搜索平台，以取回仅与所关注的事件相关联的相关视频/图像数据。而且，该系统根据用户请求、事件的优先级和可用带宽跨整个网络来控制何时以及如何取回照明单元处的视频/图像数据。

Description

利用户外照明网络的成像服务

本发明涉及用于从处于大规模户外环境中的多个照明系统/摄像装置提供图像和/或视频信息的系统和方法。

监控在各种户外环境中发挥着愈加重要的作用，例如监控交通和环境状况、改善安全以及响应紧急情况。一般情况下，监控摄像机产生视频和图像数据，这些数据可在本地存储或者可以通过通信网络传送到远程服务器。在监控数据当中，紧急情况的视频和图像通常需要实时地传送给回应者和安保人员。

从以严格的安全要求监控场所到为例如公园、道路等公共场所提供保障和安全感，实时监控和视频/图像数据的“事后”捕获有许多有用的应用。然而，为了视频监控而建立遍布的基础设施是艰巨的任务。其中一个主要挑战是安装专用基础设施（例如，线缆/光纤的配置、配备、维护……）的成本。对于视频/图像数据的实时监控和传输（streaming），包含附加的成本。另外，现有技术的系统要求高带宽容量。这是对当前网络技术的挑战，尤其是当目标区域为大规模户外环境时。

虽然存在无线系统，但是当前无线网络技术所提供的有限通信带宽对于覆盖大的区域而言是重大的瓶颈。因此，大多数已有的系统仅配置在关键区域，即，主要是安全问题证实需要高的配置和维护成本的场所。记录于户外摄像机中的大部分视频/图像数据很可能是无用的，并且因而将这些数据传输到远程监控中心不是利用已经匮乏的通信带宽的好方式。另一方面，对于数量有限的设备，本地存储和之后从各个设备恢复成像数据是一种替代方式，但是对于大规模安装的基础设施（例如，跨大城市中的市中心区域）而言其效率低下。关键问题在于，能够仅对最相关的信息进行有效地捕获、存储和恢复，同时覆盖非常大的区域。

户外灯杆是用来放置监控街道、停车场、公园和其它户外区域的监控摄像机的自然选择。存在用来控制和管理户外照明单元的户外照明网络（OLN）。OLN也可用来将数据从安装在灯杆上的摄像机传送到监控中心。因而，利用OLN具有极大地减少大规模环境下监控网络的实施成本的可能性。

然而，由于要求高容量和OLN中可用的相对低的带宽，当前成像数据通常经由专用网络传送。OLN所采用的通信技术包括ZigBee、WiFi、蜂窝（GPRS、3G/4G）和电力线通信网络，其通常具有有限带宽。

通过利用连接为OLN的遍布的户外照明设备（照明单元）来管理与相关事件（例如紧急情况、交通事故等）关联的图像数据的捕获、存储和取回，本发明解决了现有技术中的这些各类问题。

在本发明的一个实施例中，每个照明单元（LU）包括直接或者通过其它照明单元与照明管理器连接的灯、视频/图像传感器、数据存储器、以及通信和控制模块。照明单元还可包括占用传感器和/或其它传感器，例如光电池和环境传感器。

除了OLN系统数据库之外，照明管理器维护成像数据库来存储关于成像数据的信息，该成像数据与现场的（in the field）成像设备和LU所捕获的事件相关联。数据库中的每个入口可包括时间、位置、照明单元标识、下载状态和与视频/图像数据相关联的事件具体信息（类型、优先级）。每个入口的成像数据（例如，视频、图片等）存储在数据库中，或者只有关于数据和相关事件的部分信息存储在数据库中，而整个成像数据可能仍然位于现场的成像设备和照明单元处。在另一实施例中，如果授权用户抵达现场存储设备并下载数据至他或她的设备上，则成像数据还被标记为“已下载”。

照明管理器引导照明单元处的成像设备何时记录/捕获数据以及如何取回数据。

在一个实施例中，用户（或者系统管理员）可以在照明管理器处设定默认操作模式以用于在一个或者多个某些时间段内从选定区域处的传感器和照明单元采集并取回成像数据。

在另外的实施例中，系统可设定成使某一区域中的视频/图像传感器在一段时间内持续地记录成像数据。

在另一实施例中，只有当某些事件发生时视频/图像传感器才开始在某个时间段内记录成像数据。举例来说，这类触发事件可包括：

● LU上的传感器探测到一组预定事件中的任一事件，例如汽车和/或行人的移动、烟雾传感器探测到烟雾、酒精传感器探测到DUI（酒后驾驶）；

● LU（例如，通过无线电，例如DSRC）从汽车接收到指示某些安全事件的信号，例如两辆汽车彼此靠得太近或者发生碰撞；

● 在例如追捕超速汽车和汽车事故的紧急情形时，诸如警察的授权用户发送控制照明性能（例如，照明水平和光色）的请求并利用成像服务；

● 处于危急健康状况的人在救护车辆到达之前需要来自远程支持的性命攸关的指导（例如，来自个人健康监控设备的报警信号）；

● 如果LU为不正常状态，那么照明管理器向相邻LU发送请求以获得该LU的成像数据来帮助任何诊断。

在另一实施例中，视频/图像传感器以低质量持续地或者在某些时间点记录成像数据；当以上事件发生时或者基于可用视频/图像数据的视频分析指示这些事件中的一些事件可能发生时，其以较高质量继续正常记录。

在一个示例中，当警察在晚上追捕道路上的嫌疑车辆时，警察可请求道路上的紧急照明，例如更高的照度水平、闪光灯、和黄色、蓝色或者红色的光色。警务协调中心也可能需要该区域的成像数据以帮助协调行动，例如，跟踪该车辆并在所有可能方向上阻止该车辆。当接收到用户请求时，照明管理器识别该事件并向给定区域中的照明单元处的成像设备发送指令，以根据需要调整照明属性（例如，改善图像捕获）并启动这些照明单元处的成像数据记录。所选数据还可通过OLN传送到一个或多个用户。当事件结束时，警察停止监控成像数据并发送请求以继续那些照明单元处的正常照明属性。然后，照明管理器向照明单元发送继续照明控制和成像设备的正常操作的指令。

在另一示例中，车辆能够利用诸如DSRC（专用短程通信）的无线电探测它们之间的距离。照明单元配备有能够接收从车辆中的无线电发送的信息的通信设备。当照明单元从车辆探测到安全状况即将发生或者已经发生（例如，两辆或者更多的车辆彼此靠得太近或者发生了车辆碰撞）的消息时，照明单元能够立即启动成像数据的记录，警察之后能够取回该成像数据。如果经过预定长度的时间段后没有收到另外的相关的无线电消息，那么成像设备就继续它们的正常运行。

在另一实施例中，当照明单元上的占用传感器或者移动传感器探测到某些区域中的汽车或者行人的移动时，照明的照度水平增加以提供更好的照明或者警示车辆或者行人。当由于探测到移动而增加照明的照度水平时，如果视频/摄像机传感器并没有已经以正常质量记录视频/图像数据，那么照明单元也利用该视频/摄像机传感器开始记录视频/图像数据。如果照明单元处的占用传感器探测到周围没有移动或者车辆或行人已经离开靠近照明单元的区域，那么照明单元降低照明的照度水平以节省能量。当由于没有探测到移动而降低照明的照度水平时，照明单元停止以正常质量记录视频/图像数据。即，举例来说，照明单元采用其中继续以低质量或者低频率进行视频/图像数据记录的常规操作方法。

作为对上述示例的进一步完善，先进的成像传感器或者来自多个传感器的数据的组合还可用来在对象之间进行区分或者识别可能触发图像记录的异常模式。例如，传感器在深夜中探测到从多个方向上向行人靠近的移动，于是就触发照明和摄像机。本发明对于行人交通的应用还可能用在对车辆未向人行横道上的行人让路的昼夜监控这两者。这种能力在事故调查以及人行横道法律的执行中具有重大潜力。在后一种情形中，可能从记录的信息发出传唤。

在本发明的各种实施例中，照明单元为记录的成像数据标记上与该数据相关的事件信息。其还可以根据事件类型为该数据分配优先级。根据事件类型设定优先级的规则一般由照明管理器设定，例如，基于用户偏好或者由城市管理者限定的政策来设定。也就是说，照明管理器将（多个）规则发送到照明单元，该规则相应地设定所记录的成像数据的优先级。例如，性命攸关的信息（包括汽车事故之后的（多个）紧急健康问题）可分配为最高优先级；犯罪现场（例如警察追赶超速汽车以及附近的正在进行的银行抢劫周围的户外区域）可分配为第二高优先级；（例如，通过汽车中的无线电或者移动用户获取的）汽车碰撞信息可分配为第三高优先级。

在另一示例中，照明管理器基于从照明单元接收到的数据（例如，探测到的对象类型，部分图像的处理等）来设定优先级。这些示例仅说明了为不同事件分配优先级的可能方式。而且，例如警察或城市管理者的授权用户也可以通过照明管理器动态改变优先级设定规则。

一般而言，本发明的各个方面可在本发明的范围内以任何可能的方式组合和耦合。视作本发明的主题在说明书的结尾处的权利要求中特别地指明并清楚地要求保护。从下面的详细说明并结合附图，可明显看出本发明前述的和其它的特征和优势。

图1为根据本发明的示例性实施例的利用可连接摄像机的街灯的监控系统的框图。

图2为根据本发明的示例性实施例的用于可连接摄像机的街灯的照明单元的框图。

图3为根据本发明的示例性实施例的概括照明单元处的事件处理程序的流程图。

图4为根据本发明的示例性实施例的示出照明单元处的存储设备中的成像数据的管理程序的流程图。

图5为根据本发明的示例性实施例的示出照明管理器处的成像数据取回程序的流程图。

图1是根据本发明的示例性实施例的利用可连接摄像机的街灯的监控系统的框图。参照图1，监控系统包括安装在多个街灯10-1至10-n中的照明单元12-1至12-n。根据本发明，照明单元12-1至12-n中的每一个包括一个或者多个照明元件以及用来捕获其安装区域的摄像机模块。在替代的实施例中，摄像机模块不需要集成到照明单元中，而是为OLN中的能够与一个或多个照明单元和/或照明管理器通信的另一个无线或有线设备。在另一实施例中，照明单元不必总是与本地服务器直接通信，也就是说，它们也可形成网状网络，其中照明单元利用附近的其它照明单元与本地服务器通信。

图2为根据本发明的示例性实施例的用于可连接摄像机的街灯的照明单元12的框图。参照图2，照明单元12包括照明模块202，照明模块包含一个或多个灯泡、发光二极管或者现有技术中已知的其它类型照明设备。照明单元12还包括用来捕获图像的一个或多个摄像机204。这种摄像机可包括剧照摄像机（still photographer）、具有各种水平的图像质量的红外和传统视频摄像机（本文也称其为“成像设备”或者“摄像机”）。提供存储设备212来记录所述捕获的图像。另外，通信模块210允许经由通信网络16直接或者通过其它照明单元与照明管理器通信。如上所述，摄像机可与照明单元分离，只要其能与照明管理器通信即可。这同样适用于本地存储设备212。这种可从照明单元分离各种部件的可能性适用于下文描述的每个实施例。

回到图1，所示通信网络包括与中心服务器和本地服务器14的通信。而且，虽然图1示出与照明单元12的无线通信，但是应当注意本发明并不局限于该实施例，因为本发明可预期到其它类型的通信。

照明管理器引导照明单元12处的摄像机和传感器何时记录/捕获数据和如何取回数据。图1描述了一个位于中心位置处（例如，中心服务器内）的这种照明管理器18。本发明并不限于该实施例。举例来说，对于较大的网络，可存在将其功能分配给设置在本地服务器14中的子管理器的经由通信网络16位于远程位置中的中心照明管理器。在这种情形中，只有这些子管理器直接与其分组中的照明单元14通信。再举例来说，存在其中没有本地服务器的本发明可预期的实施例。在该情形中，照明单元的通信模块直接经由通信网络16通信。

现在，将结合图3来讨论照明管理器和照明单元自身的该功能。图3为根据本发明的示例性实施例的概述照明单元处的事件处理程序的流程图。如步骤302所示，照明单元12保持闲置状态300直到它探测到预定事件或者接收到请求（步骤302）。然后，如果探测到的事件属于“自动报告列表”（步骤304），那么适当的数据通过OLN发送到照明管理器（步骤306）。如果操作方法涉及事件触发的情形，那么相应地启动或者停止成像数据的记录（步骤310）。在任何事件中，图像数据之后被标记上事件类型信息（步骤312）并被分配优先级（步骤314）。

照明单元12通过OLN向照明管理器报告关于所记录的数据的信息。该信息可包括时间戳、照明单元标识、照明单元和/或事件的位置、事件类型以及数据的长度和存储大小。如步骤304中所示，当事件发生时照明单元仅仅自动报告与某些事件类型相关联的成像数据，这通过照明管理器来引导。换句话说，照明管理器向照明单元发送包括事件类型列表的请求，以使得当在该照明单元处发生了具有给定列表中的类型的事件时该照明单元自动报告信息。

照明管理器还可随时从LU请求包括成像数据和（多个）相关事件的报告，例如，当接受到来自一个或多个用户的请求时。照明单元通过OLN将包括时间戳、LU标识、事件类型以及视频/图像数据的长度和存储大小的信息发送回照明管理器。

在接收到来自照明单元的成像数据信息报告后照明管理器更新成像数据库。

在本发明的一个实施例中，如果成像数据被传送到照明管理器，那么（多个）照明单元处的存储设备中的数据可被安全地删除。如果数据由诸如警察的授权用户在照明单元处本地下载，那么该数据可被安全地删除或者可能被设定为较低优先级和已下载的标记。用户能够与照明管理器进行交互以提供优选模式来接收/浏览数据。

图4描述了存储单元的示例性工作方式。就是说，如果正在存储新的成像数据时照明单元上的存储已满（步骤402），那么照明单元根据分配的优先级删除旧的成像数据（步骤406）。具有最低优先级的成像数据首先被删除。在每个这种优先级分组中，具有最早时间戳的成像数据首先被删除。而且，带有已下载状态标记的成像数据被删除（步骤406）。

利用本发明，照明管理器为照明单元处的（或者其附近的）传感器所记录的成像数据提供管理和信息平台。这类数据的潜在用户包括城市管理者、警察和紧急事件回应者等。在图5描述的本发明的实施例中，该平台可用作搜索和访问与特定事件相关的成像数据的搜索平台。这也可通过利用现存的/第三方搜索平台来提供。例如，某些谷歌搜索可被导向至照明管理器数据库来执行搜索。用户可基于事件类型（例如，紧急事件、交通事故、犯罪等）、时间和位置/区域信息来搜索成像数据。首先，基于用户对事件的描述生成用户请求并将用户请求传送到照明管理器（步骤506）。照明管理器在OLN（系统数据库和/或现场的设备/LU）中搜索符合用户请求标准的成像数据。

照明管理器还能够周期性地或者在接收到搜索请求的时候生成带有在OLN中的照明单元处可用的成像数据信息的报告（步骤510）。照明管理器根据优先级排列所存储的数据（OLN数据库和LU处的数据），并发送警示以取回或者核实具有与用户请求相关联的高优先级的成像数据（步骤512）。

本发明可预期不同的取回数据的方法。举例来说，其中一种是利用OLN带宽，并且另外一种是抵达照明单元并在那里下载数据。更进一步，本发明可利用摄像机和后端系统之间的附加专用网络。用户可决定优选模式，或者照明管理器可以基于OLN的容量（例如，基于可用带宽）来决定向用户远程传送数据（步骤516）。

照明管理器选择满足授权用户所设定的某些要求的具有较高优先级的数据以利用OLN带宽将其从照明单元传送到照明管理器（步骤518）。如果由于带宽有限或者传送成本的原因OLN带宽不足以传送所有受关注的成像数据，那么照明管理器生成请求以使授权用户利用诸如WIFI的任何可用通信方法来在灯杆位置处下载成像数据（步骤520）。为了确保只有授权用户能够下载成像数据，一种方式是授权用户将从照明管理器获取密钥。在WiFi的情形下，WiFi利用仅照明管理器和授权用户知道的这样的密钥而进行加密。用户和照明单元之间的其它形式的本地通信也是可能的，例如，利用编码光。

因而，举例来说，在发生汽车事故之后，警察发送请求以搜索给定位置和时间的成像数据。在接收到这样的请求后，照明管理器根据给定标准搜索OLN成像数据库。如果成像数据库还没有给定时间的成像数据信息，那么照明管理器与给定位置中的照明单元通信以获取该信息。如果这样的成像数据在成像数据库中或者成像传感器和照明单元处的存储设备中可用，那么照明管理器就向警察发送肯定回应。然后警察可请求照明管理器将成像数据传送到他们的（多个）通信设备或者他们可抵达照明单元来下载数据。照明管理器可以优选模式同意请求或者可基于可用带宽建议替代方式。

前面的详细描述已经说明了本发明可采取的许多形式中的一些形式。前面的详细描述意在理解为本发明可采取的选定形式的说明，而并不作为对于本发明的限定的限制。只有权利要求（包括所有等同形式）意在限定本公开的范围。

最优选地，本发明的原理被实现为硬件、固件和软件的任何组合。另外，优选地，软件被实现为明确记录（tangibly embodied）在包括部件、或者特定设备和/或设备的组合的程序存储单元或者计算机可读存储介质上的应用程序。应用程序可被上载到包括任何适当架构的机器上并由其执行。优选地，该机器在具有例如一个或多个中央处理单元（CPU）、存储器和输入/输出接口的硬件的计算机平台上实现。计算机平台还可包括操作系统和微指令代码。不论是否明确地示出这种计算机或处理器，本文所述各种过程和功能可作为能由CPU执行的微指令代码的一部分或者应用程序的一部分，或者它们的任何组合。另外，各种其它外围单元可连接到计算机平台，例如附加的数据存储单元和打印单元。

Claims (20)

1.一种户外照明网络（OLN），包括：

具有与OLN中的其它照明单元12进行通信的能力的各照明单元12，所述照明单元包括：

　　a. 存储设备212，

　　b. 控制各种照明单元功能的控制模块208，和

　　c. 通信模块210；

成像设备204，所述成像设备被配置成与照明单元12中的至少一个照明单元的通信模块210进行通信；

传感器模块206，所述传感器模块被配置成与照明单元12中的至少一个照明单元的通信模块210进行通信；以及

与照明单元通信并控制照明单元的照明管理器18；

其中控制模块208为成像设备204所采集的并被传送到照明单元的数据分配优先级。

2.如权利要求1所述的OLN，其中所述传感器模块包括从占用探测器、移动探测器、环境传感器、酒精传感器、从汽车传送的信号的探测器、速度探测器、医疗报警接收器、温度传感器、火警信号和它们的组合构成的组中选取的设备。

3.如权利要求1所述的OLN，其中成像设备204在物理上位于照明单元12中的一个照明单元内。

4.如权利要求1所述的OLN，其中所述传感器模块206在物理上位于照明单元12中的一个照明单元内。

5.一种对来自于通过OLN控制的成像设备204的事件的数据采集进行协调和控制的方法，所述OLN具有各照明单元12和照明管理器18，至少一个照明单元与传感器模块206进行通信；所述方法包括：

照明管理器18基于传感器模块206探测到的一个或多个触发事件而请求一个或多个成像设备204记录数据，

至少部分地基于触发事件为所述数据分配优先级。

6.如权利要求5所述的方法，其中触发事件选自由探测到汽车和/或行人的移动、烟雾传感器探测到烟雾、酒精传感器探测到酒精的存在；探测到源自汽车、速度探测、医疗报警信号、环境传感器、温度传感器、火警的信号以及它们的组合组成的预定事件组。

7.如权利要求5所述的方法，还包括如下步骤：

处理来自授权用户的控制照明性能的一个或多个请求；以及

根据所述请求控制照明性能。

8.如权利要求5所述的方法，还包括处理来自授权用户的在紧急情形中记录数据的请求。

9.如权利要求5所述的方法，还包括处理发送至相邻照明单元的获取异常照明单元的数据的请求，从而帮助诊断。

10.如权利要求5所述的方法，还包括控制传感器模块中的成像传感器以在某些时间点以低质量/分辨率获取数据；并且在探测到触发事件时以较高的质量获取数据。

11.一种对来自于通过OLN控制的成像设备204的事件的数据采集进行协调和控制的方法，所述OLN具有照明单元、照明管理器18和信息数据库；至少一个照明单元与传感器模块206进行通信；所述方法包括：

从一个或多个成像设备204获取图像数据，所述数据与传感器模块206所探测到的事件相关；

在位于照明单元处或在其附近的存储设备212中记录与事件相关的图像数据和相关信息；以及

将所记录的图像数据和相关信息采集在OLN信息数据库中。

12.如权利要求11所述的方法，其中所述相关信息包括所分配的与事件有关的优先级。

13.如权利要求11所述的方法，其中所述相关信息包括时间戳和相关事件类型。

14.如权利要求11所述的方法，其中所述记录步骤还包括存储管理功能，即，如果正在存储新数据时存储设备到达容量或者接近容量，那么所述存储管理功能就根据分配的优先级和时间戳信息删除已下载的或者旧的成像数据。

15.如权利要求11所述的方法，还包括：

提供信息平台，在该信息平台处，用户或者其它系统能够搜索和访问与特定事件相关的图像数据和相关信息。

16.如权利要求15所述的方法，还包括能够使用户基于事件的类型、时间和位置参数来搜索成像数据。

17.如权利要求15所述的方法，包括：

基于用户对事件的描述向照明管理器生成用户请求；和

通过照明管理器在OLN信息数据库中以及一个或多个照明单元的存储设备中搜索符合用户请求标准的成像数据。

18.如权利要求12所述的方法，其中采集步骤包括照明管理器选择满足授权用户所设定的某些要求的具有较高优先级的成像数据，以利用OLN基础设施将其从照明单元传送到照明管理器。

19.如权利要求11所述的方法，其中采集步骤包括照明管理器请求授权用户利用可用通信方法在照明单元位置处下载成像数据。

20.如权利要求11所述的方法，还包括：

照明管理器基于图像数据和相关信息并根据预定的用户关注向用户提供事件报告；以及

处理关于事件报告中所包含的项目的更多细节的用户请求。