CN105376524B - 影像画面的模糊侦测方法、监视装置及监视系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种影像画面的模糊侦测方法、监视装置及监视系统。将监视的画面对焦后分为清楚区域以及非清楚区域，接着在后续的监视所撷取到的测试影像画面中，针对清楚区域的区块模糊变化，分析其占整个清楚区域所有区块的比例，当这个比例满足某一特定条件时，即将所述测试影像画面判定为模糊画面，并且在连续一定数量的模糊画面发生时，进行自动对焦的程序。

Description

影像画面的模糊侦测方法、监视装置及监视系统

技术领域

本发明涉及一种影像画面的模糊侦测方法、监视装置及监视系统，特别是有关一种根据画面的清楚区域中的模糊变化比例而判断影像画面是否模糊并据以进行一特定动作的模糊侦测方法、监视装置及监视系统。

背景技术

作为获得监视场景的有效影像的工具，监视装置或监视系统配有可自动对焦、水平转动、垂直转动、变焦等功能的摄像头，针对监视场景的某特定位置(或全部位置)自动对焦后以获得所述特定位置或对象的清晰影像。

然而由于公知的监视装置均以自动对焦的模式对监视场景进行对焦，监视装置的摄像头内部控制摄像头对焦的对焦马达会依画面的对焦状态，选择性地运作，以控制摄像头的对焦距离来获得清晰的监视画面。然而，监控场景常常有暂时性的非受关注的人或物的移动，这些暂时性的对象移动往往会造成监视装置持续而频繁地因应对焦，增加对焦马达的使用时间而容易老化，且过多受到干扰的对焦行为也很可能错失了能对受监控位置/对象持续维持正确对焦而取得清晰影像的机会。

发明内容

本发明公开了一种符合实际经验的影像画面的模糊侦测方法，并应用在监视装置或监视系统的自动对焦控制上，以解决上述现有技术存在的问题。

在本发明一实施方式中，公开了一种影像画面的模糊侦测方法，包括有下列步骤：产生一参考影像画面，所述参考影像画面包括多个区块；在所述多个区块中，识别出多个第一区块，所述多个第一区块界定一清楚区域；产生一测试影像画面，所述测试影像画面包括与所述参考影像画面相应的多个测试区块；在所述测试影像画面中相对于所述清楚区域处的多个测试区块中，识别出多个第二区块；以及根据所述多个第二区块与所述多个第一区块所包括的信息进行一判断程序并产生一判断结果，当所述判断结果满足一默认条件时，将所述测试影像画面判断为模糊画面。

本发明的另一个实施方式公开了一种监视装置，包括一影像撷取单元以及一处理单元，所述影像撷取单元以及所述处理单元可用以执行如上所述的模糊侦测方法。

本发明的又一个实施方式公开了一种监视系统，包括具有一影像撷取单元以及一第一处理单元的一监视装置以及具有一第二处理单元的一远程处理装置，其中所述监视装置以及所述远程处理装置用以执行如上所述的模糊侦测方法。

本发明所公开的监视装置、监视系统以及模糊侦测方法在原先被认知为清楚的范围开始模糊且达一定比例以及次数时才进行重新对焦，符合实际使用的经验，能减少装置因频繁地对焦所造成的元件老化、以及影像清晰度的不稳定等问题。

附图说明

图1是本发明一种监视装置的方块示意图。

图2是本发明一种监视系统的方块示意图。

图3是本发明的影像画面的模糊侦测方法的流程图。

图4是本发明的模糊侦测方法所撷取并分析的影像画面的示意图。

其中，附图标记说明如下：

10,22 监视装置

12 影像撷取单元

14 处理单元

20 监视系统

24 远程处理装置

50,50’ 参考影像画面

51 第一区块

55,65 清楚区域

60 测试影像画面

62 第二区块

110～170 步骤

141 第一处理单元

142 第二处理单元

B 区块

B’ 测试区块

具体实施方式

在说明书及权利要求书中使用了某些词汇来指称特定的元件。本领域普通技术人员应可理解，制造商可能会用不同的名词来称呼同一个元件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及权利要求当中所提及的「包括」是一个开放式的用语，故应解释成「包括但不限定于」。此外，「耦接」或「连接」一词在这里包括任何直接及间接的电气或结构连接手段。因此，若文中描述一个第一装置耦接/连接一个第二装置，则代表所述第一装置可直接电气/结构连接所述第二装置，或通过其它装置或连接手段间接地电气/结构连接至所述第二装置。

请参考图1，图1是本发明一种监视装置的方块示意图。监视装置10包括了一影像撷取单元12以及一处理单元14。影像撷取单元12可为一摄像头，可进行左右转动(Pan)、上下转动(Tilt)以及摄像头变焦(Zoom)等控制，以对某一场景进行监视摄像，并将所撷取获得的影像画面传送至处理单元14。

请参考图2，图2是本发明一种监视系统的方块示意图。监视系统20包括了一监视装置22以及一远程处理装置24，其中监视装置22具有一影像撷取单元12以及一第一处理单元141，远程处理装置24可设置在相对于监视装置22具有一特定距离的位置(亦即远程处理装置24与监视装置22可为两相异设备并且远程处理装置24设置在相对监视装置22所设置的监视场景的远程)，且远程处理装置24另具有一第二处理单元142。当监视装置22的影像撷取单元12对某一场景进行监视摄像后，可将所撷取获得的影像画面全部传送至远程处理装置24的第二处理单元142进行图像处理以及模糊判断，也可将一部分的工作由监视装置22的第一处理单元141进行，一部分的工作由第二处理单元142进行，详细的处理单元(图1的处理单元14或是图2的第一处理单元141与第二处理单元142)针对影像画面所进行的图像处理、判断以及相应的动作的内容以本发明的模糊侦测方法来说明。

请参考图3，图3是本发明的影像画面的模糊侦测方法的流程图。模糊侦测方法100包括下列步骤：

步骤110：产生一参考影像画面，所述参考影像画面包括多个区块；

步骤120：在所述多个区块中，识别出多个第一区块，所述多个第一区块定义一清楚区域；

步骤130：产生一测试影像画面，包括多个测试区块；

步骤140：识别所述参考影像画面的所述清楚区域的区块以及所述测试影像画面相对所述清楚区域处的多个测试区块之间的模糊变化；

步骤150：依据步骤140所包括的信息进行一判断程序并产生一判断结果；

步骤160：将所述测试影像画面判断为模糊画面；以及

步骤170：在连续多个测试影像画面被判断为模糊画面达一定数量时，启动自动对焦程序，接着执行步骤110以产生新的参考影像画面。

请配合参考图4，图4是本发明的模糊侦测方法所撷取并分析的影像画面的示意图。本发明的模糊侦测方法依据影像画面的区块模糊变化的比例来决定是否判定为模糊画面，并根据模糊画面连续出现的次数(讯框数)或是模糊画面持续的时间来决定是否进行重新对焦，以控制监视装置或监视系统的对焦行为。在步骤110中，当监视装置10或监视系统20在初始状态下(或经步骤170启动自动对焦程序而重新对焦后)，通过影像撷取单元12对一场景撷取多个影像画面，处理单元14(或第二处理单元142)对影像撷取单元12所撷取到的部分的多个影像画面进行图像处理并产生一参考影像画面50。更详细地说，参考影像画面50可以是通过对影像撷取单元12所撷取到的多个影像画面的影像信息(对焦值、对比值或色彩信息...等)进行图像处理(取平均值或取中间值)而得到的一张影像画面。在另一些实施方式中，参考影像画面50也可以是影像撷取单元12所撷取到的多个影像画面的第一个影像画面。在步骤130中产生的测试影像画面60为处理单元14(或第二处理单元142)对影像撷取单元12所撷取到的多个影像画面中，没有被用以产生参考影像画面50的后续的多个影像画面进行图像处理所得(也可以是没有被用以产生参考影像画面50的后续的多个影像画面中的第一个影像画面)。参考影像画面50包括多个区块B，而测试影像画面60也包括与参考影像画面50中多个区块B相应的多个测试区块B’，这些多个区块B、测试区块B’的大小可以是一个像素(也就是每个区块B、测试区块B’之长以及宽的单位是1个像素的长度以及宽度)，也可以是系统默认值或是由用户自定大小。

在步骤110中，由于参考影像画面50来自于对好焦后(经初始对焦后或经重新对焦后)的画面，因此在步骤120中，处理单元14(或第二处理单元142)可在参考影像画面50的多个区块B中识别出多个第一区块51，这些第一区块51被判定为清楚的区块。更具体而言，处理单元14依据区块B的某特定属性超过一第一阈值，而将之识别为第一区块51，例如可以区块B的对比值来判断，当某一区块B的对比值超过所述第一阈值时，即被识别为第一区块51，也就是清楚的区块。其中，第一阈值可以动态地以所产生的参考影像画面50的所有区块的对比值，以平均、正规化或加权的方式决定，因此每一个参考影像画面50都会具有一个新的第一阈值；然而，第一阈值也可以直接设定一特定值，或是因应不同的默认场景(例如夜间、室内、户外…等)而设定相应的特定值。

这些第一区块51(在这里是指所有对比值大于所述第一阈值的区块B)集合界定了一清楚区域55，参考影像画面50的清楚区域55可包括一或多个连续、不连续且具有非特定轮廓的区域范围，而在这(些)区域范围内的区块B均为被处理单元14识别出来的第一区块51。特别要说明的是，清楚区域55除了可以如上所述，是影像画面中相对较清楚的区域，或是影像画面中有对到焦的区域外，在本发明其他实施方式中，清楚区域55也可另外由使用者设定，选择其所感兴趣的区域作为清楚区域55。在一些实施方式中，处理单元14(或第二处理单元142)可在产生参考影像画面50(步骤110)以及测试影像画面60(步骤130)后再进行参考影像画面50的识别(步骤120)，也可以在产生及识别完参考影像画面50(步骤110、120)后，再接着产生测试影像画面60(步骤130)，因此上述步骤120以及步骤130可以对调，本发明不在此顺序上作限制。

在产生并完成参考影像画面50的识别后，这样就建立了对后续的测试影像画面60的比较基准。在步骤140中，针对测试影像画面60中的清楚区域65(相对于参考影像画面50的清楚区域55处)内的测试区块B’进行识别。同样地，从清楚区域65中所包括的测试区块B’的对比值来判断并识别出清楚区域65中的多个第二区块62。在这里识别第二区块62可以有两种作法。其一是将清楚区域65中，对比值发生变化的测试区块B’识别为第二区块62，也就是分别比较参考影像画面50中的多个第一区块51以及测试影像画面60中的清楚区域65中所包括的相应的多个测试区块B’的对比值，并把测试影像画面60的清楚区域65中对比值有异的多个测试区块B’判断并识别为第二区块62。这样所识别出来的第二区块62可以被视为是由清楚变为模糊的区块。

其二是将清楚区域65中，对比值未发生变化的测试区块B’识别为第二区块62，也就是分别比较参考影像画面50中的多个第一区块51以及测试影像画面60中的清楚区域65中所包括的相应的多个测试区块B’的对比值，并把测试影像画面60的清楚区域65中对比值实质上相同的多个测试区块B’判断并识别为第二区块62。这样所识别出来的第二区块62可以被视为是在测试影像画面60中仍然清楚的区块(图4以这个作法作为附图的说明)。

当针对测试影像画面60进行第二区块62的识别后，在步骤150中，即依照步骤140的信息进行判断程序并产生相应的判断结果。更具体而言，本发明的监视装置、系统以及模糊判断方法，依照步骤140的信息判断在参考影像画面50之后的测试影像画面60是否变为模糊。因此若以上述第一个识别第二区块62的作法，即第二区块62为对比值发生变化(变得模糊)的测试区块B’，则在其中一实施方式中，若第一区块51的数量是M，第二区块62的数量是N，则步骤150的所述判断程序是N除以M，所述判断结果为N除以M所得的一比值，可以得知M、N均为正整数(或N也可为0)，且所述比值代表在同样的区域中(参考影像画面50的清楚区域55以及测试影像画面60的清楚区域65)，测试影像画面60的清楚区域65中的测试区块B’变模糊的比例。

在步骤150得出所述判断结果后，决定所述判断结果是否满足一默认条件，若所述判断结果满足所述默认条件，即执行步骤160，将测试影像画面60判断为模糊画面。更具体而言，当所述比值(N/M)大于或等于一第二阈值，亦即测试影像画面60的清楚区域65中的测试区块B’变模糊的数量大于一定比例时，即判断所述测试影像画面60为模糊画面。在本发明的实施方式中，所述第二阈值优选地为50％，亦即当测试影像画面60的清楚区域65中的测试区块B’超过50％被识别为第二区块62，表示原来清楚的区域(或是所选择的重点监视区域)中有一半的区域变为模糊，故判断测试影像画面60为模糊画面。

若以上述第二个识别第二区块62的作法，即第二区块62为对比值未发生变化(对比值实质上与第一区块51相同)的测试区块B’，则在另一实施方式中，第一区块51的数量是M，第二区块62的数量是N，则步骤150的所述判断程序是N除以M，所述判断结果是N除以M所得的一比值，可以得知M、N均为正整数(或N也可为0)，且所述比值代表在同样的区域中(参考影像画面50的清楚区域55以及测试影像画面60的清楚区域65)，测试影像画面60的清楚区域65中的测试区块B’仍维持清楚的比例。

在步骤150得出所述判断结果后，决定所述判断结果是否满足一默认条件，若所述判断结果满足所述默认条件，即执行步骤160，将测试影像画面60判断为模糊画面。更具体而言，当所述比值(N/M)小于或等于一第三阈值，亦即测试影像画面60的清楚区域65中的测试区块B’仍维持清楚的数量小于一定比例时，即判断所述测试影像画面60为模糊画面。在本发明的实施方式中，所述第三阈值优选地为80％，亦即当测试影像画面60的清楚区域65中的测试区块B’低于80％被识别为第二区块62，表示原来清楚的区域(或是所选择的重点监视区域)中仍维持清楚的区域已经低于一比例，故判断测试影像画面60为模糊画面。

除了上述关于步骤150、160所示，以参考影像画面50以及测试影像画面60所具有的相应的清楚区域55、65间的个别区块B以及测试区块B’的对比值的变化来进行所述判断程序以产生所述判断结果外，也可以测试影像画面60的清楚区域65中的所有测试区块B’的对比值的平均值除以参考影像画面50的清楚区域55中所有第一区块51的对比值的平均值作为所述判断程序，而所述判断结果是上述除式的比值。当所述判断结果的所述比值大于(或小于)一默认值时，即可将测试影像画面60判断为模糊画面。另外要说明的是，在步骤110之前，处理单元14(或是影像撷取单元12)可先行针对影像撷取单元12对一场景所撷取的多个影像画面进行噪声抑制以及亮度变化处理，然后再进行步骤110以及后续的步骤。

以上是相对参考影像画面50，针对一测试影像画面60进行模糊画面的判断。实际上当监视装置10持续在监视一个场景时，影像撷取单元12会不断地撷取影像画面，处理单元14(或是影像撷取单元12)也会据此不断地产生测试影像画面60，且每一个测试影像画面60均会经过步骤130～160进行模糊画面的判断，其间可能发生场景内容的改变或是监视装置10本身移动使得测试影像画面60被判断为模糊画面。本发明即在清楚区域55持续模糊一段时间后，也就是测试影像画面60连续被判断为模糊画面时，启动重新对焦的程序。例如当连续P个测试影像画面被判断为模糊画面后(P是大于1的正整数，其可为系统默认值，也可以由用户自行设定)，如步骤170所示，处理单元14即启动自动对焦的程序，并由影像撷取单元12重新针对监视场景对焦。因重新对焦后，所撷取到的影像画面的每一个区块B的对比值均可能发生变化，因此当影像撷取单元12自动对焦完成后，接着回到步骤110中重新设定新的比较基准，亦即产生一新的参考影像画面50，然后再次执行步骤120～160以进行新的阶段的判断以及自动对焦流程。更详细地说，当影像撷取单元12自动对焦后完成后，可以连续撷取多张影像画面，处理单元14(或第二处理单元142)再依上述参考影像画面50的产生方法，产生新的参考影像画面50'，并将自动对焦完成前的参考影像画面50替换成新的参考影像画面50'，然后再次回到步骤120～160进行新的阶段的判断以及自动对焦流程。

在监视装置10进行某一场景的监视过程中，当监视场景改变(如原先对到焦或是被选择的区域发生变化而变得模糊或是原本监视的区域发生改变)时，通过本发明的模糊侦测方法，由步骤110～170一连串的动作后，可启动影像撷取单元12的对焦马达，进行一次自动对焦，这样不需要让影像撷取单元12持续处在自动对焦状态而反复在进行对焦的动作，而是在判断到画面中的对焦区域产生模糊后才进行对焦。

此外，在一些实施方式中，在步骤110之前，本发明也可先行判断是否需在更新参考影像画面50后再进行步骤110及其后续的步骤。详细来说，处理单元14(或第二处理单元142)可在进行步骤110前先判断影像撷取单元12其左右转动(Pan)、上下转动(Tilt)或摄像头变焦(Zoom)等参数是否改变。当这些参数改变时，代表影像撷取单元12的监视场景发生变化，此时原有的参考影像画面50已不具参考价值，因此可先进行更新参考影像画面50的动作，之后再进行步骤110及其后续的步骤。

另外要说明的是，在步骤150后，当其中一测试影像画面的判断结果未满足所述默认条件时，以及在步骤160后，当连续多个测试影像画面被判断为模糊画面未达一定数量即有下一个测试影像画面未被判断为模糊画面时，也可再判断是否需要更新参考影像画面50。若需更新参考影像画面50，则在更新参考影像画面50后，进行步骤120～170，如上一段所述。若不需要更新参考影像画面50，则继续执行步骤130而产生测试影像画面60。

上述步骤110～170均由处理单元14或第二处理单元142来执行，而在图2的监视系统20中，也可以一部分由第一处理单元141执行，一部分由远程的第二处理单元142执行。例如在一实施方式中，监视装置22的第一处理单元141在执行步骤110、130后，接着将数据传送至远程处理装置24，并由远程的第二处理单元142执行步骤120、步骤140以及步骤160，之后再由监视装置22的第一处理单元141执行步骤170。这是一种可能的模式，然而本发明不以此为限，在其他实施方式中，可依据处理单元的设计或运算能力等考虑，由第一处理单元141以及第二处理单元142以分工的方式完成步骤110～170。

本发明所公开的监视装置、监视系统以及影像画面的模糊侦测方法，将监视的画面对焦后分为清楚区域以及非清楚区域(某个意义而言是对焦区以及非对焦区，也可是重点监视区以及非重点监视区)，接着在后续的监视所撷取到的测试影像画面中，针对清楚区域的区块模糊变化，分析其占整个清楚区域所有区块的比例，当这个比例满足某一特定条件时，即将所述测试影像画面判定为模糊画面，并且在连续一定数量的模糊画面发生时，进行自动对焦的程序。本发明在原先被认别为清楚的范围开始模糊达一定比例时才进行重新对焦，符合实际使用的经验，且能减少装置持续对焦所造成的元件老化以及影像清晰度的不稳定等问题。

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 (13)

1.一种影像画面的模糊侦测方法，其特征在于：包括以下步骤：

在第一时间点产生参考影像画面，所述参考影像画面包括多个区块；

在所述多个区块中，识别出多个第一区块，所述多个第一区块界定一清楚区域；

在相异于第一时间点的第二时间点产生测试影像画面，所述测试影像画面包括与所述参考影像画面相应的多个测试区块；

在所述测试影像画面中相对于所述清楚区域处的多个测试区块中，识别出相较于所述多个第一区块由清楚变模糊或仍然清楚的多个第二区块；以及根据所述多个第二区块与所述多个第一区块所包括的信息进行判断程序并产生判断结果，当所述判断结果满足默认条件时，将所述测试影像画面判断为模糊画面。

2.如权利要求1所述的模糊侦测方法，其特征在于，其中识别出所述多个第一区块以及所述多个第二区块是依据第一阈值识别出所述多个第一区块以及所述多个第二区块。

3.如权利要求2所述的模糊侦测方法，其特征在于，其中依据所述第一阈值识别出所述多个第一区块是比较所述参考影像画面中每一个区块的对比值以及所述第一阈值，并将超过所述第一阈值的多个区块识别为所述多个第一区块。

4.如权利要求3所述的模糊侦测方法，其特征在于，其中依据所述第一阈值识别出所述多个第二区块是比较所述参考影像画面中的所述多个第一区块以及所述测试影像画面中相对于所述清楚区域处的多个测试区块的对比值，并将所述测试影像画面中相对于所述清楚区域处中对比值有异的多个测试区块识别为所述多个第二区块。

5.如权利要求4所述的模糊侦测方法，其特征在于，其中所述多个第一区块的数量是M，所述多个第二区块的数量是N，所述判断程序是N除以M，所述判断结果是N除以M所得的比值，其中M及N是正整数，所述默认条件是指所述比值大于或等于第二阈值。

6.如权利要求3所述的模糊侦测方法，其特征在于，其中依据所述第一阈值识别出所述多个第二区块是比较所述参考影像画面中的所述多个第一区块以及所述测试影像画面中相对于所述清楚区域处的多个测试区块的对比值，并将所述测试影像画面中相对于所述清楚区域处中对比值相同的多个测试区块识别为所述多个第二区块。

7.如权利要求6所述的模糊侦测方法，其特征在于，其中所述多个第一区块的数量是M，所述多个第二区块的数量是N，所述判断程序是N除以M，所述判断结果是N除以M所得的比值，其中M及N是正整数，所述默认条件是指所述比值小于或等于第三阈值。

8.如权利要求1所述的模糊侦测方法，其特征在于，所述模糊侦测方法进一步包括：

重复产生多个测试影像画面；

判断所述多个测试影像画面是否为模糊画面；以及

当连续P个所述测试影像画面被判断为模糊画面时，启动自动对焦程序，其中P是大于1的正整数。

9.如权利要求8所述的模糊侦测方法，其特征在于，所述模糊侦测方法进一步包括：

在所述自动对焦程序完成后，产生新的参考影像画面。

10.如权利要求1所述的模糊侦测方法，其特征在于，其中所述参考影像画面以及所述测试影像画面均通过影像撷取单元对场景拍摄所得的影像信息而产生，所述模糊侦测方法进一步包括：

判断所述影像撷取单元所拍摄的所述场景是否改变，并且在所述场景改变后，产生新的参考影像画面。

11.如权利要求1所述的模糊侦测方法，其特征在于，其中所述参考影像画面以及所述测试影像画面均通过影像撷取单元对场景拍摄所得的影像信息而产生，所述模糊侦测方法进一步包括：

判断所述影像撷取单元的左右转动、上下转动或摄像头变焦参数是否改变，并且在所述影像撷取单元的左右转动、上下转动或摄像头变焦参数改变后，产生新的参考影像画面。

12.一种监视装置，包括影像撷取单元以及处理单元，其特征在于，所述影像撷取单元以及所述处理单元用以执行如权利要求1至11中任一项所述的模糊侦测方法。

13.一种监视系统，包括具有影像撷取单元以及第一处理单元的监视装置以及具有第二处理单元的远程处理装置，其特征在于，其中所述监视装置以及所述远程处理装置用以执行如权利要求1至11中任一项所述的模糊侦测方法。