CN104184991A - 一种监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种监控系统，包括监控摄像头、监视器和主控制器，监控摄像头可多角度旋转，主控制器包括摄像单元、图像处理单元和控制单元，摄像单元用于获取用户图像，图像处理单元根据所述用户图像识别用户的眼球动作，控制单元根据所述眼球动作控制所述监控摄像头的旋转。本发明的监控系统，通过获取的用户图像，自动识别用户的眼球动作对监控摄像头的旋转角度进行控制，用户不需要任何外部设备，即可通过转动眼睛来对监控摄像头进行控制，方便了用户的使用。

Description

一种监控系统

技术领域

本发明涉及安全防卫领域，具体而言，涉及一种监控系统。

背景技术

安全一直是人们最关心的问题之一，随着人们生活水平的提交，人们对于家庭安全越来越重视，家庭安防监控系统也原来越普及。家庭安防监控系统一般由摄像头和监控器组成，摄像头对室内外的场景进行拍摄，用户通过监视器查看摄像头拍摄的画面，以便及时发现危险。

一般的摄像头都可进行旋转，以便对不同方位的场景进行拍摄，但是现有技术中，当用户需要对摄像头的拍摄角度进行调整时，需要通过手动选择具体方位，例如使用鼠标、遥控器进行选择等，这种对摄像头的控制方式对用户来说并不方便，而且也不符合用户的习惯。因此，需要一种更为方便的控制监控系统的方法。

发明内容

本发明提供了一种监控系统，通过用户的眼球动作对监控摄像头的拍摄角度进行控制，在照顾了用户的使用习惯的同时又方便了用户的使用。

具体的，本发明提供了一种监控系统，包括监控摄像头、监视器和主控制器，所述监控摄像头可多角度旋转，所述主控制器控制所述监控摄像头的旋转角度，所述监视器对所述监控摄像头拍摄的画面进行显示，所述主控制器包括摄像单元、图像处理单元和控制单元，所述摄像单元用于获取用户图像，所述图像处理单元根据所述用户图像识别用户的眼球动作，所述控制单元根据所述眼球动作控制所述监控摄像头的旋转。

优选的，所述图像处理单元根据瞳孔的位置确定用户的眼球动作。

优选的，所述图像处理单元对用户图像进行肤色识别，根据肤色识别结果确定用户的眼部区域，根据眼部区域的图像确定瞳孔的位置。

优选的，所述图像处理单元将用户的眼部图像分割为大小相等的若干小块，根据每个小块的灰度值确定瞳孔的位置。

优选的，所述图像处理单元计算瞳孔的质心位置，根据瞳孔质心位置的变化确定用户的眼球动作。

优选的，所述图像处理单元计算用户眼部区域的中心坐标和瞳孔的质心坐标，根据瞳孔的质心坐标确定眼球的旋转角度。

优选的，当所述图像处理单元识别出的眼球动作为向某一方向旋转时，所述控制单元控制所述监控摄像头向同一方向旋转。

优选的，当所述图像处理单元识别出的眼球动作为向某一方向旋转时，所述控制单元控制所述监控摄像头向相反方向旋转。

优选的，所述控制单元根据所述图像处理单元确定的眼球的旋转角度控制所述监控摄像头旋转至对应的角度。

本发明实施例的监控系统，通过获取的用户图像，自动识别用户的眼睛及眼球的动作对监控摄像头的旋转角度进行控制，用户不需要任何外部设备，即可通过转动眼睛来对监控摄像头进行控制，方便了用户的使用，同时，本发明实施例的监控系统根据用户的眼球移动的方向控制监控摄像头向相应的方向旋转，符合用户的使用习惯，同样方便了用户的使用。

附图说明

图1是本发明的实施例的监控系统的示意图；

图2是本发明的实施例的用户的眼部坐标的示意图。

 

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开的具体实施例的限制。

图1是本发明实施例的监控系统的示意图。

如图1所示，本发明实施例的监控系统100包括：监控摄像头110、监视器120和主控制器130。

监控摄像头110用于对不同方位的场景进行拍摄。监视器120用于对监控摄像头拍摄的画面进行显示，以便用户查看。主控制器130用于控制监控摄像头110的拍摄角度或方位。主控制器130包括摄像单元132、图像处理单元134和控制单元136。摄像单元132用于获取用户图像，并将用户图像传输给图像处理单元134。图像处理单元134根据用户图像识别出用户的眼球动作。控制单元136根据用户的眼球动作发出相应的控制指令，控制监控摄像头110的拍摄角度或方位。

监控摄像头110、监视器120及主控制器130之间具体的硬件连接有多种方式，本实施例不做限制，也不再详细说明，只要能够实现上述功能即可，例如利用总线连接等。

下面对监控系统100的具体工作过程进行详细说明。

摄像单元132首先获取用户图像，并将用户图像传输给图像处理单元134。图像处理单元134根据用户图像识别出用户的眼球动作。控制单元136根据用户的动作发出相应的控制指令，控制监控摄像头110的拍摄角度或方位。

具体的，第一用户图像是连续的图像，摄像单元132可以采用一般的连续拍摄获得，也可以间隔拍摄获得。摄像单元132将拍摄到的图像实时发送给图像处理单元134，这样，图像处理单元134可实时获得用户图像的每帧画面。

图像处理单元134在获得用户图像后，首先对用户图像进行肤色识别，通过肤色识别可以确定出用户的面部区域和和眼部区域。

一般情况下，摄像单元132获得的图像是RGB格式的。RGB格式中的R值、G值、B值分别表示红色、绿色和蓝色的值。一般情况下，人体的肤色都是红色占主导，无论光照如何变化都是这样，在图像表现上，就是人体肤色的R值大于G值和B值，根据这一特点，图像处理单元134对R、G、B的值进行一次筛选，剔除R值小于G值或B值的区域，只留下符合条件的色彩区域，如果没有其他与肤色相近的颜色的干扰，这样就可以大体上检测出人体肤色的区域。

为了更准确的识别出肤色区域，图像处理单元134在RGB检测的基础上将图片在YCrCb和/或HSV色彩空间中继续进行检测。HSV是一个表示色相、饱和度和亮度的色彩空间，这个色彩空间的模型对应于圆柱坐标系中的一个圆锥形子集。在HSV颜色模型中，每一种颜色和它的补色相差180°。饱和度S取值从0到1，所以圆锥顶面的半径为１。HSV颜色模型所代表的颜色域是CIE色度图的一个子集，这个模型中饱和度为百分之百的颜色，其纯度一般小于百分之百。YCrCb是表示色差的色彩空间，Cr与Cb是红色与绿色的差和绿色与蓝色的差，人体这两个差值是有一定范围的。HSV色彩空间中利用的H值，这个值相当于图像的亮度，图像处理单元134利用色相值值可以剔除一些曝光过度引起的误差。例如，图像处理单元134可以将H值的范围选择为0.1>H>0.01;而Cr/Cb 的比值范围选择为1.1786>Cr/Cb>0.5641，或者也可以将Cr与Cb分别计算，阈值范围选择为165>Cr>110、195>Cb>140，不过也可以根据实际需要进行调整。通过这样的检测和筛选，同样可以检测出图像中人体肤色的区域。

图像处理单元134也可以使用其他方法对肤色进行识别，例如通过图像的R、G、B的值都进行阀值判断，仅通过RGB图像即可检测出肤色，或者也可以先对图像的直方图进行滤波，滤波之后保留符合肤色特征的部分，然后在YCrCb色彩空间进行第二次检测，这样检测出来的人体肤色更为准确。

在人体肤色检测出来之后，图像处理单元134继续根据肤色区域的形状和位置信息提取人体的眼睛区域。眼睛区域的检测有多种方法，例如霍夫变换法、变形模板法、边缘特征分析法和对称变换法等人眼定位方法。在本发明实施例中，为了计算及分析方便，图像处理单元134采用如下方式给眼睛定位：一般人眼的位置大概在图像中心偏上的区域，另外两个眼睛的形状应该相似，也就是以圆作为这个区域的近似形状，圆的半径要相差较小，这个即肤色区域的眼睛形状。两个眼睛中心在水平方向高低一致，竖直方向上又不能太近，以此留下的区域为候选区域，即确定眼睛的位置。

在用户的眼部区域识别出来之后，图像处理单元134需要继续对眼睛瞳孔的位置进行确认。在对用户的眼部区域识别出来之后，图像处理单元134将用户图像中除眼部区域的图像全部剔除掉，仅保留眼部区域的图像，在此基础上对瞳孔进行定位。

图像处理单元134可以通过多种方法对瞳孔进行定位，例如Hough变换法。Hough变换将图像的空间域变换到参数空间，用大多数边界点满足的某种参数形式来描述图像中的曲线，由于瞳孔是一个标准的圆形，图像处理单元134可以通过圆的标准方程，定位眼球瞳孔的位置，然后将圆心作为瞳孔的质心。

图像处理单元134也可以通过模板匹配对瞳孔进行定位。由于瞳孔是一个标准的圆形，可以利用圆形模板，在保留的眼部区域的图像上自左向右、自上而下动态搜索瞳孔的位置，通过计算模板和匹配区域的相似程度，以最相似位置为匹配点，来确定瞳孔的位置。

优选的，本实施例的图像处理单元134通过以下方法对瞳孔进行定位。图像处理单元134将保留的眼部区域的图像灰度化，将眼部区域的图像变换成灰度图像，将图像分割成大小相等的若个小块，小块的形状可以是矩形、正方形或十字形等。通过计算每个小块的灰度值来确定瞳孔的位置。由于瞳孔是眼睛中最黑的部分，通过比较各小块的灰度平均值或加权平均值，将灰度值最小的小块确定为瞳孔的位置，并将小块的中心确定为瞳孔的质心。

图像处理单元134在对每帧图像的瞳孔位置进行确定之后，通过将瞳孔的位置按照时间顺序排列即可得到一个瞳孔的移动轨迹。优选的，本实施例的图像处理单元134通过计算瞳孔的质心位置来确定瞳孔的移动轨迹。图像处理单元134通过瞳孔的移动轨迹即可确定眼球的转动方向。例如，如果瞳孔的移动轨迹显示瞳孔自下往上移动，即可确认眼球向上转动；如果瞳孔的移动轨迹显示瞳孔自上往下移动，即可确认眼球向下转动；如果瞳孔的移动轨迹显示瞳孔自左往右移动，即可确认眼球向右转动；如果瞳孔的移动轨迹显示瞳孔自右往左移动，即可确认眼球向左转动。

在获得用户眼球的转动方向之后，控制单元136即可根据用户眼球的转动方向来控制监控摄像头110的旋转。控制单元136获得用户的眼球动作信息后，根据眼球动作与监控摄像头的动作对应关系，发出一条指令来控制监控摄像头110的旋转。例如，图像处理单元134检测到的眼球动作为向上转动，控制单元136控制监控摄像头110向上旋转；图像处理单元134检测到的眼球动作为向下转动，控制单元136控制监控摄像头110向下旋转；图像处理单元134检测到的眼球动作为向左转动，控制单元136控制监控摄像头110向左旋转；图像处理单元134检测到的眼球动作为向右转动，控制单元136控制监控摄像头110向右旋转。

用户眼球的转动方向和监控摄像头110的旋转方向可以是一致的，也可以是相反的，当然也可以根据用户的习惯自定义。例如，图像处理单元134检测到的眼球动作为向上转动，控制单元136控制监控摄像头110向下旋转；图像处理单元134检测到的眼球动作为向下转动，控制单元136控制监控摄像头110向上旋转；图像处理单元134检测到的眼球动作为向左转动，控制单元136控制监控摄像头110向右旋转；图像处理单元134检测到的眼球动作为向右转动，控制单元136控制监控摄像头110向左旋转。

当然，实际中用户眼球的转动并不只是上下左右四个方向而已，一般情况下都会带有一定的角度。图像处理单元134可以通过建立眼球的坐标来确定眼球的角度。前面图像处理单元134已经对用户的眼部区域进行了识别，图像处理单元134可以将眼部区域的中心作为坐标的原点，也可以将用户图像的第一帧瞳孔的位置作为坐标的原点。然后根据瞳孔在坐标上的位置确定瞳孔的具体方位，通过瞳孔的坐标即可方便的判断出眼球的旋转方向。

如图2所示，用户的眼睛的中心位置为坐标的原点（0,0），当前用户的瞳孔的坐标为A点。A点的具体坐标一般可以通过其距离坐标轴的像素距离来标示，例如A点距离x轴有30个像素点，则记录其x坐标为30，A点距离y轴有15个像素点，则记录其y坐标为15。A点的坐标为（30,15），通过三角函数，可以方便的确定其旋转角度α为30°。这样，即可确定出用户眼球的旋转方向。

在获得用户眼球的转动方向之后，控制单元136即根据用户眼球的转动方向控制监控摄像头110的旋转方向。上面的例子中，用户眼球的旋转方向为30°，控制单元136则发送一条控制指令，控制监控摄像头110向右上方旋转，旋转角度为距离水平方向30度。当然，控制单元136也可以根据用户的设定控制监控摄像头110向其他方向旋转，例如向左下方旋转，旋转角度为距离水平方向30°。

上面的说明是基于监控摄像头110是可以360度自由旋转的，如果监控摄像头110只能朝有限的方向旋转，例如只能朝上下左右四个方向旋转。在这种情况下，控制单元136同样可以根据用户眼球的旋转方向对监控摄像头110的旋转进行控制。例如上面的例子中用户的眼球转动方向为30°，控制单元136判断得知用户的眼球向右上方旋转，水平方向的角度比较大而垂直方向的角度比较小，那么控制单元136则发送一条控制指令，控制监控摄像头110向右旋转。

上面对监控系统100的具体工作过程进行了说明，监控系统100通过拍摄到的用户图像，对用户的眼球动作进行识别，并根据识别结果对监控摄像头进行控制。

本发明实施例的监控系统，可以通过用户的眼球动作来控制监控摄像头的方向，这样，用户不需要任何外部设备，即可随时对监控摄像头进行控制，方便了用户的使用，同时，本发明实施例的监控系统根据用户的眼球移动的方向控制监控摄像头向相应的方向旋转，符合用户的使用习惯，同样方便了用户的使用。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备（装置）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种监控系统，包括监控摄像头、监视器和主控制器，所述监控摄像头可多角度旋转，所述主控制器控制所述监控摄像头的旋转角度，所述监视器对所述监控摄像头拍摄的画面进行显示，其特征在于：

所述主控制器包括摄像单元、图像处理单元和控制单元，所述摄像单元用于获取用户图像，所述图像处理单元根据所述用户图像识别用户的眼球动作，所述控制单元根据所述眼球动作控制所述监控摄像头的旋转。

2.根据权利要求1任一所述的监控系统，其特征在于：所述图像处理单元根据瞳孔的位置确定用户的眼球动作。

3.根据权利要求2所述的监控系统，其特征在于：所述图像处理单元对用户图像进行肤色识别，根据肤色识别结果确定用户的眼部区域，根据眼部区域的图像确定瞳孔的位置。

4.根据权利要求3所述的监控系统，其特征在于：所述图像处理单元将用户的眼部图像分割为大小相等的若干小块，根据每个小块的灰度值确定瞳孔的位置。

5.根据权利要求4所述的监控系统，其特征在于：所述图像处理单元计算瞳孔的质心位置，根据瞳孔质心位置的变化确定用户的眼球动作。

6.根据权利要求4所述的监控系统，其特征在于：所述图像处理单元计算用户眼部区域的中心坐标和瞳孔的质心坐标，根据瞳孔的质心坐标确定眼球的旋转角度。

7.根据权利要求1-5任一所述的监控系统，其特征在于：当所述图像处理单元识别出的眼球动作为向某一方向旋转时，所述控制单元控制所述监控摄像头向同一方向旋转。

8.根据权利要求1-5任一所述的监控系统，其特征在于：当所述图像处理单元识别出的眼球动作为向某一方向旋转时，所述控制单元控制所述监控摄像头向相反方向旋转。

9.根据权利要求6所述的监控系统，其特征在于：所述控制单元根据所述图像处理单元确定的眼球的旋转角度控制所述监控摄像头旋转至对应的角度。