CN104106059A

CN104106059A - 无线照相机数据管理

Info

Publication number: CN104106059A
Application number: CN201280069209.2A
Authority: CN
Inventors: C.威廉斯; J.赛安
Original assignee: MICROPOWER TECHNOLOGIES Inc
Current assignee: Axis AB
Priority date: 2011-12-09
Filing date: 2012-12-08
Publication date: 2014-10-15
Also published as: WO2013086472A1; US20130147973A1

Abstract

在这里公开了一种无线照相机数据管理方法，其中使用集线器监视在所述集线器和第一照相机之间的无线信道上的数据。所述第一照相机的位置物理上远离所述集线器。使用所述集线器监视在所述集线器和第二照相机之间的无线信道上的数据。所述第二照相机的位置物理上远离所述集线器。当所述无线信道呈现过多数据流量时，通过下列各项中的至少一项减少从第一照相机或第二照相机传送的照相机数据：(i)减小所述照相机数据的帧速率，(ii)减小所述照相机数据的分辨率，(iii)通过增大的压缩减小所述照相机数据的比特率，(iv)对所述照相机数据使用帧调制，或(v)基于第一用户输入对由所述第一照相机或所述第二照相机传送的数据划分优先级。

Description

无线照相机数据管理

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年12月9日提交的、名称为“无线照相机数据通信”的美国临时申请No.61/569,208的优先权权益，其通过引用整体合并于此，如同在下文中被完整地提出一样。

背景技术

网络照相机系统可以基于因特网协议(IP)和使用基于以太网的网络技术。在一些应用中，由于例如可接近性、易用性、布线可扩展性和更低部署和操作成本的各种原因，网络照相机系统正在取代模拟闭路电视(CCTV)。随着例如WiFi网络(基于IEEE 802.11标准)和新兴的WiMAX网络(基于IEEE 802.16标准)的无线网络的普及，无线网络照相机系统日益流行并且可能成为视频监控应用的主要平台。

在IP监控环境中，网络照相机系统可以包括经由双绞线连接到网络交换机的IP照相机。可替换地，网络连接可以使用无线局域联网(LAN)技术标准实现。在各种应用中，IP照相机可以包括web服务器能力以及经由例如FTP或HTTP的TCP/IP接口标准连接到照相机的远程客户端或观察器。基于IP的网络照相机系统可以使用来自许多供应商的商业现货供应(COTS)组件来设计。

发明内容

这里公开了一种无线照相机数据管理方法，其中使用集线器监视在所述集线器和第一照相机之间的无线信道上的数据。所述第一照相机的位置物理上远离所述集线器。使用所述集线器监视在所述集线器和第二照相机之间的无线信道上的数据。所述第二照相机的位置物理上远离所述集线器。当所述无线信道呈现过多数据流量时，通过下列各项中的至少一项减少从所述第一照相机或所述第二照相机传送的照相机数据：(i)减小所述照相机数据的帧速率，(ii)减小所述照相机数据的分辨率，(iii)通过增大的压缩减小所述照相机数据的比特率，(iv)对所述照相机数据使用帧调制，或(v)基于第一用户输入对由所述第一照相机或所述第二照相机传送的数据划分优先级。

在结合附图和权利要求考虑下文的详细描述时，可以更好地理解本发明。

附图说明

图1示出用于无线照相机数据管理方法的示例环境；

图2提供消息认证码(MAC)算法的示例的流程图；以及

图3描绘无线照相机数据管理方法的示例实施例。

图4是无线照相机数据管理方法的示例实施例。

具体实施方式

本发明是一种无线照相机数据管理方法，其中使用集线器监视在所述集线器和第一照相机之间的无线信道上的数据。所述第一照相机的位置物理上远离所述集线器。使用所述集线器监视在所述集线器和第二照相机之间的无线信道上的数据。所述第二照相机的位置物理上远离所述集线器。当所述无线信道呈现过多数据流量时，通过下列各项中的至少一项减少从所述第一照相机或所述第二照相机传送的照相机数据：(i)减小所述照相机数据的帧速率，(ii)减小所述照相机数据的分辨率，(iii)通过增大的压缩减小所述照相机数据的比特率，(iv)对所述照相机数据使用帧调制，或(v)基于第一用户输入对由所述第一照相机或所述第二照相机传送的数据划分优先级。

在一个实施例中，所述第一照相机和所述第二照相机的主要焦点在于收集视频数据。减小所述照相机数据的帧速率的步骤可以在接收第二用户输入之后进行。

在另一实施例中，所述集线器位于基站中。所述集线器可以与其他集线器或基站通信并且可以指示另一集线器传送所述照相机数据。

所述第一和/或第二照相机可以是可穿戴的并且重量小于约50克。在一种操作模式中，所述第一用户可以物理上位于所述第一或所述第二照相机附近，并且通过与所述第一或所述第二照相机直接对接而提供所述输入。来自所述第一用户的输入可以经由通过软件应用提供的用户界面接收。在一个实施例中，所述照相机数据的发送以循环方式进行。

在这里还公开了一种用于监视无线照相机数据通信系统的方法，其中所述无线照相机数据通信系统包括第一照相机、第二照相机和集线器。所述方法包括从所述第一或第二照相机接收照相机数据。然后，监视在所述集线器和所述第一照相机之间的无线信道上的数据，其中所述第一照相机的位置物理上远离所述集线器。此外，监视在所述集线器和所述第二照相机之间的无线信道上的数据，其中所述第二照相机的位置物理上远离所述集线器。最后，通过下列各步骤中的至少一个步骤减少当所述无线信道呈现过多数据流量时从所述第一照相机或所述第二照相机传送的照相机数据：(i)减小所述照相机数据的帧速率，(ii)减小所述照相机数据的分辨率，(iii)通过增大的压缩减小所述照相机数据的比特率，(iv)对所述照相机数据使用帧调制，或(v)基于第一用户输入对由所述第一照相机或所述第二照相机传送的数据划分优先级。

图1示出用于无线照相机数据管理方法100的示例环境。在该示例中，网络照相机系统包括多个无线照相机110。多个无线照相机110可以可选地彼此通信。无线照相机110经由潜在信道112向可选地位于基站中的集线器114传送数据。多个无线照相机还可以与两个集线器或基站相关联以在一个集线器遭遇故障并且不能传送数据的情况下提供冗余性。此外，在网格架构中多个无线照相机可以与多个集线器或基站相关联以最大化冗余性、健壮性、完整性、弹性和低功率操作。

集线器114被配置为从一个或多个无线照相机110接收信息并且为了集线器114和无线照相机110之间的信道可用性扫描一个或多个潜在通信信道112。一旦基于信道可用性的扫描获得用于数据传输的可用信道112，就将可用信道112与特定无线照相机110相关联。与可用信道112的关联可以包括将可用信道112保留预定时间段，并且将保留的可用信道112分配给特定无线照相机。此外，在预定时间段期间，可用信道112可以在一个实施例中对其他无线照相机110表现不可用于无线通信，或者可以在另一实施例中表现为可用于无线通信。

网络116通过无线网络(例如，蓝牙连接、蜂窝网络、无线以太网网络、WiFi网络或WiMAX网络)或有线网络(例如，LAN/WAN网络或POE网络)将集线器114与远程客户端118连接。远程客户端118可以是例如移动电话、个人数字助理(PDA)、智能电话、膝上型计算机或计算机等的设备。

在一个实施例中，集线器114处理接收到的信息。在另一实施例中，集线器114还可以是作为基站114的例如接收和处理信息的计算机的一个或多个设备。因此，计算机可以用作基站114以及远程客户端118。

图2示出可以由无线照相机使用的示例消息认证码(MAC)算法500的流程图。在步骤505，无线照相机通过经过发现模式而被初始化。在步骤510，无线照相机扫描可以是基站的集线器。在步骤515，系统将无线照相机配置为与集线器(或基站)同步。一旦无线照相机被初始化和与集线器同步，则当照相机未激活时，在步骤520，照相机就可以进入断电或待机模式。另一方面，基于触发事件，在步骤530，照相机可以上电并且进入激活模式。

一旦照相机上电，在步骤535，照相机就向集线器传送发送请求(RTS)帧。如果信道可用，则集线器可以回复清除发送(CTS)帧。在步骤540，系统确定是否从集线器接收到CTS帧。如果接收到CTS帧，则在步骤565，照相机开始传送捕捉或存储的图像数据。另一方面，如果未从集线器接收到CTS，则在步骤560，照相机在存储设备中存储捕捉的数据，并且向集线器周期性地传送RTS帧。

此外，一旦由集线器接收到RTS帧，则在步骤545，集线器扫描可用信道。在步骤550，集线器确定是否存在可用信道以建立与无线照相机的连接。如果存在可用信道，则在步骤555，集线器保留所述信道并且随后向照相机发送CTS帧。另一方面，如果不存在可用信道，则集线器持续扫描可用信道。照相机经由集线器保留的批量传输信道向集线器传送图像数据，并且该图像数据经由高带宽信道被集线器接收。

图3描绘无线照相机数据管理方法300的示例实施例。第一照相机和第二照相机或任何照相机的主要焦点可以是收集视频数据。如图2中所示，使用无线照相机的网络收集图像数据。这些无线照相机可以永久地安装在例如杆上或建筑物的一侧上，或以可穿戴形状因子(form factor)临时地安装布置在例如衣物(帽子或皮带等)上并且重量可以小于50克。第一用户可以物理上位于第一或第二照相机附近并且可以通过与第一或第二照相机直接对接而提供所述输入。例如，按钮可以位于照相机上，并且当用户按下按钮时，向集线器发送指示来自该照相机的图像数据应被分配高优先级的信号。如上所述，无线照相机与集线器相关联并且通过信道传送图像数据。

所述过程在步骤302开始。在步骤304，可以位于基站中的集线器或集线器1监视在保留的无线信道或信道1上的第一照相机或照相机1的数据。因此，信道1在集线器1和照相机1之间。照相机1的位置物理上远离集线器1。网络中的无线照相机可以永久地安装在例如杆上或建筑物的一侧上，或临时地安装在例如人穿戴的帽子上或交通工具的仪表盘上。集线器/基站可以位于例如交通工具中或远程位置处等。

在步骤306，集线器1还监视集线器1和第二照相机或照相机2之间的无线信道上的数据。此外，在步骤320，集线器1还监视集线器1和第三照相机或照相机3之间的无线信道上的数据。可以以类似方式使用额外的照相机和信道。此外，在该实施例中，全部照相机的位置物理上远离集线器1。无线信道可以与信道1相同或是不同的无线信道。

本领域已知许多不同客户使用相同信道用于传送数据。作为结果，信道上的流量可能变多并且因此难以及时传送数据(如果有的话)。在步骤308，集线器1确定是否在信道1上遭遇过多流量。如果没有，则在步骤310，经由信道1传送来自照相机1的数据。然而，当信道1呈现过多数据流量时，减少从第一照相机或第二照相机传送的照相机数据是必要的。

在一个实施例中，当保留的可用信道呈现过量流量时，使用数据的重新路由。如上所述，这通过集线器为了可用性而扫描其他信道来实现。然后，集线器可以切换到具有较少流量的新的信道以传送数据。在步骤312，集线器1扫描其他可用信道，直到找到呈现较少数据流量的信道为止。然后，集线器1保留该新的信道并且来自照相机1的数据随后在该新的信道上发送。例如在步骤322，集线器1还可以可选地与其他集线器/基站通信。在此，集线器1可以指示例如集线器2的另一集线器切换到具有较少流量的相同的新的信道以传送它们的数据。

在一种模式中，经由呈现比原来保留的高流量信道少的数据流量的第二无线信道或新的保留的信道发送的照相机数据可以以循环方式进行。在此，传送来自第一照相机的第一照相机数据，然后传送第二照相机的第二照相机数据，接下来传送第三照相机的第三照相机数据，然后传送来自第四照相机的第四照相机数据等。可以从每个照相机发出哔声或光信号以指示循环模式何时被激活。这警告用户照相机数据可能未被捕捉或可能被延迟。该警告可以在数据未被中继或数据被延迟的其他情况中使用，并且因此不限于循环的情景。

在另一实施例中，当保留的可用信道呈现过量流量时，集线器可以以减小的帧速率传送照相机数据以补偿相同信道上的其他流量。在一种模式中，减小照相机数据的帧速率在接收到第二用户输入之后进行。帧速率，也被称为帧频率，是成像器件产生被称为帧的唯一连续图像的频率。无线网络照相机操作可以以例如超过10帧每秒的320x240像素的全帧速率实现。通过将帧速率减小到例如5帧每秒的更低的频率，图像质量以减小的帧频率保持。因此，逐帧可见的运动的粒度将更低。

在步骤314，集线器1指示照相机1通过减小数据的帧速率经由信道1传送照相机数据。以该方式，减少传送数据所需的带宽量。虽然减少发送的数据量并且降低显示的运动的质量，但是数据可以仍然在繁忙的信道上发送。

以减小的帧速率发送照相机数据可以响应于从用户接收到第二输入而进行。例如，照相机可以以可穿戴的形状因子布置在例如用户穿的衣物上。用户可以按下照相机上的不同按钮，其将减小传送的数据的帧速率。当传送的数据具有低优先级时这可以是有用的。

在另一实施例中，当保留的可用信道呈现过量流量时，在步骤315，以更低的像素分辨率传送照相机数据或图像。这可以例如将图像像素分辨率从640x480减小到320x240。分辨率的减小将降低每帧必须传送的数据量。该图像分辨率减小可以通过下采样实现。在用于优化的另一模式中，照相机一次发送图像的多个部分或发送放大的图像信息(以最好地适应手持式设备的更小的屏幕和更低的网络带宽)。

在另一实施例中，当保留的可用信道呈现过量流量时，集线器可以保持在保留的高流量信道上但对数据使用例如OFDM或扩频等的帧调制技术。正交频分复用(OFDM)是一种将数字数据编码在多个载波频率上的方法并且被用作数字多载波调制方法。其被开发为用于宽带数字通信的流行方案。在一种实现方式中，在基于802.11的物理层技术被用于传递批量数据的情况下可以使用例如OFDM的多载波调制技术。使用的物理层技术可以包括宽带高效OFDM调制架构。与例如802.15.4 OOC/FSK调制技术的其他常用无线电链路架构相比，OFDM调制技术对于每单位范围、对于传递的每比特呈现低能量。

在另一实现方式中，使用例如码分多址(CDMA)的扩展频谱调制方案。CDMA是由各种无线电通信技术使用的信道接入方法。数据通信中基本概念之一是允许若干发射机通过单个通信信道同时发送信息的想法。这允许若干用户共享一频带并且被称为多址。CDMA采用扩展频谱技术和特殊编码方案(其中每个发射机被分配一个码)以允许多个用户被复用在相同物理信道上。

在步骤316，集线器1指示照相机1通过对数据使用帧调制来经由信道1传送数据。以该方式，减小传送数据所需的带宽量，因此数据可以在繁忙的信道上发送。

在另一实施例中，当保留的可用信道呈现过量流量时，在步骤317，可以通过增大的空间或运动压缩减小照相机数据的比特率。空间压缩减少在单个帧中存在的信息。增大的压缩涉及移除最不重要的可视信息；更高等级的压缩移除更多信息并且使得能够减小消耗的传输带宽。例如，JPEG图像压缩使用与人类视觉感知对应的滤波器以移除视觉上最不重要的频率，导致更少信息，但保持最重要的部分。增大压缩等级减少图像中的信息量。取决于应用，存在一阈值，超过所述阈值时图像是不令人满意的。有损和无损运动压缩两者都是可以采用以减少传送连续帧所需的带宽的候补和补充压缩方法。

在再一实施例中，当保留的可用信道呈现过量流量时，集线器可以基于第一用户输入将由第一照相机或第二照相机在无线信道上传送的数据划分优先级(步骤318)。例如，当来自例如警察、火灾或紧急医疗服务(EMS)的应急组织的照相机向基站中的集线器传送RTS帧时，集线器可以对该数据的传送赋予优先级。这可以经由照相机、集线器、无线网络或有线网络或其组合中的软件应用提供的用户界面而实现。在一种实现方式中，用户可以监视集线器以确保应急组织在需要传送数据时具有优先级。

应急组织可以具有安装在交通工具中或交通工具上或衣物上(例如帽子或皮带上)的照相机。照相机可以包含不同的按钮，并且当被按下时，通知基站升高该特定照相机上的优先级等级。

在另一模式中，可以警告用户照相机数据未被中继或照相机数据被延迟。用户可以通过基于第一用户输入对由第一照相机或第二照相机传送的数据划分优先级而提供反馈以反转该过程。参考步骤318，例如，用户可以经由按钮或其它物理设备与照相机直接对接，以向集线器发送信号以增大照相机数据的优先级。用户还可以通过使用由软件应用提供的用户界面与集线器对接以增大照相机数据的优先级。这可以使用云计算或专有网络等进行。

在具体示例中，参考图4，在火灾意外的现场，多个应急和执法官员可能到达以提供帮助和监视所述现场。这些执法官员具有带有按钮111的可穿戴无线照相机110。如果这些官员中的很多官员有无线照相机110，则无线通信信道112可能变得充满来自照相机110的实时视频数据。如果救火人员观察到某人需要帮助，则该救援人员可以按下他们的无线照相机110上或附近的按钮111以向集线器或基站114提供优先级信号，从而确保对于该特定照相机，视频数据不被降低质量或延迟。集线器或基站114位于执法官员的交通工具中并且通过网络116向远程客户端118传送数据。在该情况下，远程客户端118位于执法官员的办公室并且由另一执法官员监视。

可替换地，另一用户可以查看来自在所述现场的多个无线照相机的照相机数据。该监视用户可以位于所述现场处(例如，在监控货车中)或远离所述现场(例如，在警察总部)。该监视用户可以观察到救火人员正在帮助某人，其中照相机监视将是极其有利的。作为响应，该监视用户指示集线器向救援人员的照相机提供最高优先级用于视频数据传送。这可以经由公共或私有的任何可用通信方法进行。

在另一实施例中，每一个救援和执法官员可以具有照相机数据传送的预定优先级。在该实施例中，FBI可以具有比本地警察高的优先级，而本地警察具有比救火人员高的优先级。当在该示例中无线通信信道变满时，来自FBI照相机的照相机数据自动取得高于现场的其他照相机的优先级。

虽然针对本发明的具体实施例详细描述了说明书，但是将理解本领域技术人员在获得对上述内容的理解时可以容易地构思这些实施例的替换、变化和等价物。对本发明的这些和其他修改和变化可以由本领域普通技术人员实践，而不背离本发明的精神和范围。此外，本领域普通技术人员将理解上述描述仅作为示例，并且不意图限制本发明。因此，本主题意图涵盖这样的修改和变化。

Claims

1.一种无线照相机数据管理方法，所述方法包括下列步骤：

使用集线器来监视在所述集线器和第一照相机之间的无线信道上的数据，所述第一照相机的位置物理上远离所述集线器；

使用所述集线器来监视在所述集线器和第二照相机之间的无线信道上的数据，所述第二照相机的位置物理上远离所述集线器；以及

当所述无线信道呈现过多数据流量时，通过下列步骤中的至少一个减少从所述第一照相机或所述第二照相机传送的照相机数据：

(i)减小所述照相机数据的帧速率；或

(ii)减小所述照相机数据的所述分辨率；或

(iii)通过增大的压缩减小所述照相机数据的所述比特率；或

(iv)对所述照相机数据使用帧调制；或

(v)基于第一用户输入对由所述第一照相机或所述第二照相机传送的数据划分优先级。

2.如权利要求1所述的无线照相机数据管理方法，其中所述第一照相机和所述第二照相机的所述主要焦点在于收集视频数据。

3.如权利要求1所述的无线照相机数据管理方法，其中所述集线器位于基站中。

4.如权利要求1所述的无线照相机数据管理方法，其中所述第一用户物理上位于所述第一或所述第二照相机附近，并且通过直接与所述第一或所述第二照相机对接而提供所述输入。

5.如权利要求1所述的无线照相机数据管理方法，其中经由通过软件应用提供的用户界面接收来自所述第一用户的输入。

6.如权利要求1所述的无线照相机数据管理方法，其中所述照相机数据的发送以循环方式进行。

7.如权利要求1所述的无线照相机数据管理方法，其中减小所述照相机数据的帧速率的步骤在接收第二用户输入之后进行。

8.如权利要求1所述的无线照相机数据通信方法，其中所述第一和/或第二照相机是可穿戴的并且重量小于约50克。

9.如权利要求1所述的无线照相机数据通信方法，其中所述集线器与其他集线器或基站通信。

10.如权利要求1所述的无线照相机数据通信方法，其中所述集线器指示另一集线器接收所述照相机数据。

11.如权利要求1所述的无线照相机数据通信方法，还包括：当所述无线信道呈现过多数据流量时，通过在第二无线信道呈现较少数据流量时经由所述第二无线信道发送所述照相机数据而减少从所述第一照相机或所述第二照相机传送的照相机数据。

12.一种用于监视无线照相机数据通信系统的方法，所述无线照相机数据通信系统包括第一照相机、第二照相机和集线器，所述方法包括：

从所述第一照相机或第二照相机接收照相机数据；

监视在所述集线器和所述第一照相机之间的无线信道上的数据，所述第一照相机的位置物理上远离所述集线器；

监视在所述集线器和所述第二照相机之间的无线信道上的数据，所述第二照相机的位置物理上远离所述集线器；

通过下列步骤中的至少一个减少当所述无线信道呈现过多数据流量时从所述第一照相机或所述第二照相机传送的照相机数据：

(i)减小所述照相机数据的帧速率；或

(ii)减小所述照相机数据的所述分辨率；或

(iii)通过增大的压缩减小所述照相机数据的所述比特率；或

(iv)对所述照相机数据使用帧调制；或

13.如权利要求12所述的无线照相机数据管理系统，其中所述第一照相机和所述第二照相机的所述主要焦点在于收集视频数据。

14.如权利要求12所述的无线照相机数据管理系统，其中所述集线器位于基站中。

15.如权利要求12所述的无线照相机数据管理系统，其中所述第一用户物理上位于所述第一或所述第二照相机附近，并且通过直接与所述第一或所述第二照相机对接而提供所述输入。

16.如权利要求12所述的无线照相机数据管理系统，其中经由通过软件应用提供的用户界面接收来自所述第一用户的输入。

17.如权利要求12所述的无线照相机数据管理系统，其中减小所述照相机数据的帧速率的步骤在接收第二用户输入之后进行。

18.如权利要求12所述的无线照相机数据通信系统，其中所述第一和/或第二照相机是可穿戴的并且重量小于约50克。

19.如权利要求12所述的无线照相机数据通信系统，其中所述集线器与其他集线器或基站通信。

20.如权利要求12所述的无线照相机数据通信系统，其中所述集线器指示另一集线器接收所述照相机数据。

21.如权利要求12所述的无线照相机数据通信系统，其中当所述无线信道呈现过多数据流量时，通过在第二无线信道呈现较少数据流量时经由所述第二无线信道发送所述照相机数据而减少从所述第一照相机或所述第二照相机传送的照相机数据。