CN105704433B - 建立空间模型以解析事件发生位置的监控方法及系统 - Google Patents

Abstract

一种建立空间模型以解析事件发生位置的监控技术，利用一影像捕获设备在一待监控空间中的多个环境影像数据时，一并取得至少一影像捕获位置参数与各环境影像数据的至少一方位参数，据以利用一空间运算模块建立一空间模型。接着，利用一事件分析模块判断在待监控空间内是否发生一事件。在事件发生时，将影像捕获设备所捕获的监控影像数据的监控方位参数定义为一事件发生方位参数。最后，由空间运算模块依据空间模型与事件发生方位参数解析出事件在待监控空间内的事件发生位置。

Description

建立空间模型以解析事件发生位置的监控方法及系统

技术领域

本发明涉及一种监控技术，尤指一种可用于建立空间模型以解析事件发生位置的监控方法及系统。

背景技术

有鉴于社会上工安灾害、意外事件与窃盗案件频传，人们也开始越来越重视居家与工作环境的安全监控问题。在面临这些问题时，人们多半会选择两种途径，其一为安装自行监控型的监控系统，以对自行对居家或工作环境进行监测。其二为与保全业者合作，安装委外监控型的监控系统，借以委托保全业者协助处理部分或全部的监控工作。

在这两种类型的监控系统中，免不了都会使用到网络摄影机(IP CAM)与感应组件，借以感应在一待监控空间是否发生特定的事件，并在发生特定的事件时IP CAM所捕获的监控影像数据加以下载，以供用戶判读与分析事件发生的位置与过程。

然而，在许多情况下，上述的手段并无法提供太多的帮助。譬如：若上述事件是在光线不足或太强的情况发生，则所捕获的监控影像数据就因为太亮或太暗而显得相当不清晰，不仅无法提供足够的信息让用户判读事件发生的位置，更遑论分析事件发生的过程。

又譬如：若在单一个待监控空间中具有许多相似的背景环境时，则必须很多个不同影像捕获位置都分别架设影像捕获设备，并对各影像捕获设备赋予不同的识别编号，然后利用识别编号与影像捕获位置来判断在具有许多相似背景环境的待监控空间的切确位置。毫无疑问地，由于必须要在单一个待监控空间架设很多个影像捕获设备的缘故；因此，在此类型的系统不仅建构成本较高，而且在监控影像数据不清晰时，仍旧无法有效判读事件发生的位置。

在此前提下，本案发明人认为实有必要开发出一种新的监控技术，并利用有限的成本来建构一种新的监控系统，借以在所捕获的监控影像数据不清晰，或待监测空间具有多个相似的背景环境时，依然能够自动呈现出事件发生位置，以供用户判读与分析。

发明内容

承背景技术所述，由于在先前技术中，普遍存在当所捕获的监控影像数据不清晰时，无法有效判读事件发生的位置问题。因此，本发明为解决习知技术的问题所采用的基础必要技术手段为提供一种建立空间模型以解析事件发生位置的监控技术，且监控技术可包含一监控系统或一监控方法。

就监控系统而言，其主要包含了一影像捕获设备、一空间运算模块与一事件分析模块。影像捕获设备系用于在一待监控空间中的至少一影像捕获位置捕获待监控空间的多个环境影像数据，并用于对待监控空间捕获至少一监控影像数据。

影像捕获设备包含至少一方位感应组件与至少一事件感应组件。方位感应组件用于获得影像捕获位置的一影像捕获位置参数，使各环境影像数据中包含至少一方位参数，并使监控影像数据包含一监控方位参数。事件感应组件用于感应待监控空间内的至少一事件特征参数。

空间运算模块通信连接于影像捕获设备，并用于依据影像捕获位置参数与方位参数建立该待监控空间的一空间模型。事件分析模块通信连接于影像捕获设备，用于捕获事件特征参数，据以判断在待监控空间内是否发生一事件；同时，将影像捕获设备在事件发生时所捕获的该监控影像数据定义为一事件影像数据，并将事件影像数据中的监控方位参数定义为一事件发生方位参数。其中，空间运算模块进一步依据空间模型与事件发生方位参数解析出事件在待监控空间中所在的一事件发生位置。

就监控方法而言，其主要步骤包含：

(a)利用影像捕获设备在待监控空间中的至少一影像捕获位置捕获待监控空间的多个环境影像数据；

(b)在进行步骤(a)时，利用方位感应组件获得影像捕获位置的一影像捕获位置参数，并使各环境影像数据中包含至少一方位参数；

(c)依据影像捕获位置参数与方位参数建立待监控空间的一空间模型；

(d)利用影像捕获设备对待监控空间捕获至少一监控影像数据以使监控影像数据包含至少一监控方位参数，并利用事件感应组件感应待监控空间内的至少一事件特征参数，以供判断在待监控空间内是否发生一事件；

(e)将影像捕获设备在事件发生时所捕获的监控影像数据定义为一事件影像数据，并将事件影像数据中的监控方位参数定义为一事件发生方位参数；以及

(f)依据空间模型与该事件发生方位参数解析出事件在待监控空间中所在的一事件发生位置。

除了上述的基础必要技术手段之外，本发明还提供了下述衍生性技术手段来辅助解决本发明所欲解决的上述种种问题。方位感应组件可包含一陀螺仪(Gyroscope)与一重力传感器(G Sensor)中的至少一者，且方位参数与事件发生方位参数皆可包含一方位角与一俯仰角中的至少一者。事件感应组件可包含一动作传感器、一温度传感器与一红外线传感器中的至少一者，且事件特征参数包含一动作解析参数、一温度感应参数与一红外线感应强度中的至少一者。环境影像数据可包含一环景影像。

就空间运算模块与事件分析模块而言，由于在运作时会涉及到较为复杂的运算，因此，可将空间运算模块与事件分析模块设置于一远程服务器或一近端服务器，并将上述的影像捕获位置参数、方位参数、事件特征参数、监控方位参数与事件发生方位参数，甚至连同环境影像数据、监控影像数据与事件影像数据等一并传送至远程服务器或近端服务器进行数据运算、解析与存储等工作。换言的，可在远程服务器或近端服务器解析出事件发生位置。此外，事件分析模块还可进一步依据事件特征参数进一步判断该事件是否为一异常事件。在判断出该事件为一异常事件时，可将该事件发生位置定义为一异常事件发生位置。事件分析模块还可发送一提示信号以提示异常事件发生位置。

若空间运算模块与事件分析模块设置于远程服务器，影像捕获设备可为一通信连接于远程服务器的网络摄影机(IP CAM)。在远程服务器解析出异常事件发生位置后，可将提示信号发送至行动式通信装置，以供用户判读与分析。

另一方面，若空间运算模块与事件分析模块设置于近端服务器，在近端服务器解析出异常事件发生位置后，除了可直接将提示信号发送至行动式通信装置的外，也可将提示信号发送至远程服务器，再转发至行动式通信装置，以供用户判读与分析。

相较习知的先前技术，由于在本发明的建立空间模型以解析事件发生位置的监控技术中，利用了在影像捕获设备设置方位感应组件与事件感应组件，以及建立空间模型等技术手段；因此，不仅在捕获环境影像数据与监控影像数据时，皆可获得与方位相关的参数，还可判断是否有事件发生，利用事件与空间之间的连接关系来建立空间模型，并进一步获悉事件发生位置。由于对于事件发生位置的判断，不再完全依赖对监控影像数据的识别，毫无疑问地，即便遭遇到监控影像数据不清晰情况，依旧可以有效获悉事件发生位置。换言的，通过本发明所提供的监控技术，可更不受限地对待监控空间进行监控，达到习知技术长久以来所无法达成的功效。

本发明所采用的具体实施例，将通过以下的实施例及附图作进一步的说明。

附图说明

图1为显示本发明第一较佳实施例所提供的一种监控系统对一待监控空间进行监控时所需的相关组件功能方块图。

图2为显示的监控系统的影像捕获设备外观示意图。

图3为显示影像捕获设备在一待监控空间的一影像捕获位置捕获环境影像数据的示意图。

图4为显示影像捕获设备在待监控空间的另一影像捕获位置捕获环境影像数据的示意图。

图5为显示所建立的待监控空间的空间模型。

图6为显示事件分析模块分析在待监控空间中发生的事件。

图7为显示本发明第二较佳实施例所提供的另一种监控系统对待监控空间进行监控时所需的相关组件功能方块图。

图8为显示将本发明所提供的监控方法加以简化整理而成的一简易流程图。

组件标号说明：

100 监控系统

200 待监控空间

200a、200b 影像捕获位置

200c 监控位置

200X 空间模型

300 因特网

400 远程服务器

500 行动式通信装置

600 近端服务器

700 远程服务器

1 影像捕获设备

11 影像捕获组件

12 方位感应组件

13 事件感应组件

14 环境影像数据存储单元

2 空间运算模块

21 空间模型存储单元

3 事件分析模块

31 事件发生位置存储单元

Z1 视野范围

Z2 感应范围

E1 人员经过事件

E2 疑似起火事件

S1～S3 提示信号

具体实施方式

由于本发明所提供的建立空间模型以解析事件发生位置的监控技术，可利用上述的监控系统执行上述的监控方法而加以实现，其组合实施方式更是不胜枚举，故在此不再一一赘述，仅列举其中两个较佳的实施例及其相关变化来加以具体说明。

请参阅图1至图6，图1为显示本发明第一较佳实施例所提供的一种监控系统对一待监控空间进行监控时所需的相关组件功能方块图；图2为显示的监控系统的影像捕获设备外观示意图；图3为显示影像捕获设备在一待监控空间的一影像捕获位置捕获环境影像数据的示意图；图4为显示影像捕获设备在待监控空间的另一影像捕获位置捕获环境影像数据的示意图；图5为显示所建立的待监控空间的空间模型；图6为显示事件分析模块分析在待监控空间中发生的事件。如图1所示，一监控系统100用于对一待监控空间200进行监控。监控系统100包含一影像捕获设备1、一空间运算模块2与一事件分析模块3。待监控空间200分隔成一至多个小分隔空间，且在小分隔空间中皆可在多个影像捕获位置来捕获环境影像数据，图中仅以一影像捕获位置200a与另一影像捕获位置200b为代表。

影像捕获设备1可用于在影像捕获位置200a与200b捕获待监控空间200的多个环境影像数据，借以建立待监控空间200的一空间模型200X(如图5所示)。在建立空间模型200X后，可利用一个或两个影像捕获设备1在待监控空间200的上述两个小分隔空间中选定一个或两个监控位置来捕获至少一监控影像数据，图中仅在待监控空间200较大的分隔空间选定一监控位置200c来设置影像捕获设备1。

影像捕获设备1包含一影像捕获组件11、至少一方位感应组件12、至少一事件感应组件13与一环境影像数据存储单元14。较佳者，影像捕获设备1为一网络摄影机(IPCAM)，并可通过适当的通信装置(如调制解调器或无线网络基地台)与因特网300而通信连结于一远程服务器400。影像捕获组件11可为一电荷耦合装置(CCD)或利用其他形式捕获电子影像的镜头组件。方位感应组件12可包含一陀螺仪(Gyroscope)与一重力传感器(G Sensor)中的至少一者。事件感应组件13可包含一动作传感器、一温度传感器与一红外线传感器中的至少一者。环境影像数据存储单元14可为一内建的内存或一外接的存储卡(如SD存储卡、MiniSD存储卡、Micro SD存储卡、随身硬盘或其他可永久、限时或暂时存储数据的组件)。

空间运算模块2为通信连接于影像捕获设备1，并且具有一空间模型存储单元21。事件分析模块3也通信连接于影像捕获设备1，并且具有一事件发生位置存储单元31。在本实施例中，空间运算模块2与事件分析模块3设置于远程服务器400。

发明主要分为两个阶段来实施监控技术，第一个阶段为建立空间模型阶段，第二个阶段为解析事件发生位置阶段。在建立空间模型阶段，如图1至图5所示，在建立空间模型阶段，利用影像捕获设备1的影像捕获组件11先在影像捕获位置200a先环绕360度捕获来捕获对应于影像捕获位置200a的多个环境影像数据。如图2所示，在捕获影像时，影像捕获组件11具有一视野范围Z1，事件感应组件13具有一感应范围Z2。较佳者，感应范围Z2应保持完全覆盖视野范围Z1，借以确保在能够捕获到影像数据的任何位置所发生的事件，都能够被事件感应组件13所确实感应到。

上述的环境影像数据可包含一环景影像。在捕获上述的环境影像数据，由于方位感应组件12也随着影像捕获组件11旋转，所以也可以感应出各环境影像数据所对应的方位参数。缘此，不仅可获得影像捕获位置200a所在的影像捕获位置参数，同时也可使在影像捕获位置200a所捕获的各环境影像数据包含至少一方位参数。

接着，如图4所示，可将影像捕获设备1沿图中由多个小箭头所示的动作路径移动至另一个上述的影像捕获位置200b。重复上述操作而获得对应于影像捕获位置200b的影像捕获位置参数、环境影像数据与方位参数。较佳者，上述各环境影像数据所包含的方位参数可包含一方位角与一俯仰角中的至少一者。同时，上述的环境影像数据可存储于环境影像数据存储单元14。

然后，如图1与图5所示，空间运算模块2可依据影像捕获位置参数与方位参数，结合影像缩放倍率变化、投影对比法则、图型修正法则以及坐标转换法则等运算规则建构出待监控空间200的空间模型200X，并将空间模型200X的相关数据永久、限时或暂时存储于空间模型存储单元21，至此，则完成了建立空间模型阶段的运作。

紧接着，要进入解析事件发生位置阶段。如图1与图6所示，在建立完上述的空间模型200X后，可将影像捕获设备1架设于上述选定的监控位置200c，借以对待监控空间200进行监控。此时，影像捕获设备1可以固定指向的方式进行一定向式监控，或以转动扫描的方式进行一扫描式监控，借以捕获至少一监控影像数据，并使监控影像数据包含至少一监控方位参数。

在进行定向式监控或扫描式监控的同时，可使事件感应组件13感应到在视野范围Z1内的事物变化，并以事件特征参数的形式加以呈现。事件分析模块3可依据事件特征参数在待监控空间200的视野范围Z1内是否发生一事件。较佳者，事件特征参数可包含一动作解析参数、一温度感应参数与一红外线感应强度中的至少一者。

如图1与图6所示，当一人员走进视野范围Z1，事件感应组件13可以动作解析参数的形式加以呈现，此时，事件分析模块3可以依据动作解析参数而解析出一人员经过事件E1。此时，可将人员经过事件E1发生时所捕获的该监控影像数据定义为一对应于人员经过事件E1的事件影像数据，并将事件影像数据中的监控方位参数定义为一对应于人员经过事件E1的事件发生方位参数。

也如图1与图6所示，当视野范围Z1内起火了，事件感应组件13可以温度感应参数的形式加以呈现，此时，事件分析模块3可以依据温度感应参数的变化而解析出一疑似起火事件E2。同理，也可对应获得对应于疑似起火事件E2的事件影像数据，以及对应于疑似起火事件E2的事件发生方位参数。

接着，可将事件发生方位参数传送至空间运算模块2，使空间运算模块2依据事件发生方位参数与空间模型200X之间的关系，解析事件(如上述的人员经过事件E1与疑似起火事件E2)在待监控空间200中所在的一事件发生位置。

较佳者，事件分析模块3还可进一步对事件特征参数进行更深入的分析运算，据以判断所监控的事件是否为一异常事件。譬如：当依据动作解析参数(如与移动轨迹、肢体动作或所发出声响相关的参数)解析出该人员的动作鬼祟时，可将该人员经过事件E1定义为一疑似非法潜入的异常事件。又譬如：当依据温度感应参数大于一默认的起火临界温度时，可将疑似起火事件E2升级定义为一确定起火的异常事件。

在判断出事件(如上述的人员经过事件E1与疑似起火事件E2)为一异常事件时，可将事件发生位置定义为一异常事件发生位置。较佳者，上述的事件发生位置与异常事件发生位置可再传送回事件分析模块3，并记录于事件发生位置存储单元31，借以作为日后解析或统计事件发生位置与频率的参考依据。

此外，设置于远程服务器400的事件分析模块3还可通过适当的通信装置(如调制解调器或无线基地台等)将一提示信号S1传送至一行动式通信装置500，借以提示异常事件发生位置供该行动式通信装置500的用户知悉。

请继续参阅图7，其为显示本发明第二较佳实施例所提供的另一种监控系统对待监控空间进行监控时所需的相关组件功能方块图。同时，请一并比对图1与图7。在图7所示的本发明第二较佳实施例中与图1所示的第一实施例之间最大的不同处在于空间运算模块2与事件分析模块3皆设置于一近端服务器600，在解析出事件发生位置与异常事件发生位置后，可分别整理成一事件发生位置数据与一异常事件发生位置数据，并经由因特网300传送至另一远程服务器700。

此外，在解析出异常事件而获得上述的异常事件发生位置时，近端服务器600可通过适当的通信装置将另一提示信号S2传送至行动式通信装置500，或由远程服务器700可通过适当的通信装置将另一提示信号S3传送至行动式通信装置500，借以提示异常事件发生位置供该行动式通信装置500的用户知悉。

最后，请继续参阅图8，其显示将本发明所提供的监控方法加以简化整理而成的一简易流程图。同时，请一并参阅图1与图7。如图所示，在本发明所提供的监控方法中，主要为先利用影像捕获设备1在待监控空间200中的影像捕获位置200a与200b捕获待监控空间200的环境影像数据(步骤S110)。在进行步骤S110时，还进一步利用方位感应组件12获得影像捕获位置参数，并使环境影像数据中包含方位参数(步骤S120)。接着，依据影像捕获位置参数与方位参数建立待监控空间200的空间模型200X(步骤S130)。

然后，并利用影像捕获设备1对待监控空间200捕获至少一监控影像数据，使监控影像数据包含监控方位参数，利用事件感应组件13感应待监控空间200内的事件特征参数，以供判断在待监控空间200内是否发生一事件(步骤S140)。紧接着，将影像捕获设备1在事件发生时所捕获的监控影像数据定义为一事件影像数据，并将事件影像数据中的监控方位参数定义为一事件发生方位参数(步骤S150)。最后，依据空间模型200X与事件发生方位参数解析出事件在待监控空间200中所在的事件发生位置(步骤S160)。

相较习知的先前技术，由于在本发明的建立空间模型200X以解析事件发生位置的监控技术中，利用了在影像捕获设备1设置方位感应组件12与事件感应组件13，以及建立空间模型200X等技术手段；因此，不仅在捕获环境影像数据与监控影像数据时，皆可获得与方位相关的参数，还可判断是否有事件发生，利用事件与空间之间的连接关系来建立空间模型，并进一步获悉事件发生位置。

由于对于事件发生位置的判断，不再完全依赖对监控影像数据的识别，毫无疑问地，即便遭遇到监控影像数据不清晰情况，依旧可以有效获悉事件发生位置。换言之，通过本发明所提供的监控技术，可更不受限地对待监控空间进行监控，达到习知技术长久以来所无法达成的功效。

通过以上较佳具体实施例的详述，希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所揭露的较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。举凡所属技术领域中具有通常知识者当可依据本发明的上述实施例说明而作其它种种的改良及变化。然而这些依据本发明实施例所作的种种改良及变化，当仍属于本发明的发明精神及界定的权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种建立空间模型以解析事件发生位置的监控方法，用于在一影像捕获设备中包含有至少一方位感应组件与至少一事件感应组件，其特征为，该监控方法包含以下步骤：

(a)利用该影像捕获设备在一待监控空间中的至少一影像捕获位置捕获该待监控空间的多个不同方向的环境影像数据；

(b)在进行步骤(a)时，利用该方位感应组件获得该影像捕获位置的一影像捕获位置参数，并使各环境影像数据中包含至少一方位参数；

(c)依据该影像捕获位置参数与该方位参数建立该待监控空间的一空间模型；

(d)利用该影像捕获设备对该待监控空间捕获至少一监控影像数据以使该监控影像数据包含至少一监控方位参数，并利用该事件感应组件感应该待监控空间内的至少一事件特征参数，以供判断在该待监控空间内是否发生一事件；

(e)将该影像捕获设备在该事件发生时所捕获的该监控影像数据定义为一事件影像数据，并将该事件影像数据中的该监控方位参数定义为一事件发生方位参数；以及

(f)依据该空间模型与该事件发生方位参数解析出该事件在该待监控空间中所在的一事件发生位置。

2.如权利要求1所述的建立空间模型以解析事件发生位置的监控方法，其特征为，该影像捕获设备通信连接一远程服务器，该影像捕获位置参数、该方位参数与该事件发生方位参数传送至该远程服务器，借以利用该远程服务器执行该步骤(c)与该步骤(e)。

3.如权利要求1所述的建立空间模型以解析事件发生位置的监控方法，其特征为，各环境影像数据包含一环景影像。

4.如权利要求1所述的建立空间模型以解析事件发生位置的监控方法，其特征为，该步骤(d)还包含一步骤(d1)，该步骤(d1)为依据该事件特征参数进一步判断该事件是否为一异常事件；而该步骤(f)还包含一步骤(f1)，该步骤(f1)为在该步骤(d1)判断出该事件为一异常事件时，将该事件发生位置定义为一异常事件发生位置。

5.如权利要求4所述的建立空间模型以解析事件发生位置的监控方法，其特征为，该步骤(f)还包含一步骤(f2)，该步骤(f2)在步骤(f1)后，发送一提示信号以提示该异常事件发生位置。

6.一种建立空间模型以解析事件发生位置的监控系统，其特征为，包含：

一影像捕获设备，用于在一待监控空间中的至少一影像捕获位置捕获该待监控空间的多个不同方向的环境影像数据，并用于对该待监控空间捕获至少一监控影像数据，并且包含：

至少一方位感应组件，用于获得该影像捕获位置的一影像捕获位置参数，使各环境影像数据中包含至少一方位参数，并使该监控影像数据包含一监控方位参数；以及

至少一事件感应组件，用于感应该待监控空间内的至少一事件特征参数；

一空间运算模块，通信连接于该影像捕获设备，并用于依据该影像捕获位置参数与该方位参数建立该待监控空间的一空间模型；以及

一事件分析模块，通信连接于该影像捕获设备，用于捕获该事件特征参数，据以判断在该待监控空间内是否发生一事件，将该影像捕获设备在该事件发生时所捕获的该监控影像数据定义为一事件影像数据，并将该事件影像数据中的该监控方位参数定义为一事件发生方位参数；

其中，该空间运算模块进一步依据该空间模型与该事件发生方位参数解析出该事件在该待监控空间中所在的一事件发生位置。

7.如权利要求6所述的建立空间模型以解析事件发生位置的监控系统，其特征为，还包含一远程服务器，该空间运算模块与该事件分析模块设置于该远程服务器，该影像捕获设备通信连接于该远程服务器，该影像捕获位置参数、该方位参数与该事件发生方位参数传送至该远程服务器，借以利用该远程服务器解析出该事件发生位置。

8.如权利要求6所述的建立空间模型以解析事件发生位置的监控系统，其特征为，还包含一近端服务器与一通信连结于该近端服务器的远程服务器，该空间运算模块与该事件分析模块设置于该近端服务器，该影像捕获设备为一摄影机，该影像捕获位置参数、该方位参数与该事件发生方位参数传送至该近端服务器，借以利用该远程服务器解析出该事件发生位置，并进一步将一包含有该事件发生位置的事件发生位置数据传送至该远程服务器。

9.如权利要求6所述的建立空间模型以解析事件发生位置的监控系统，其特征为，该事件分析模块还进一步用于依据该事件特征参数进一步判断该事件是否为一异常事件；以及，该事件分析模块还进一步用于在判断出该事件为一异常事件时，将该事件发生位置定义为一异常事件发生位置。

10.如权利要求9所述的建立空间模型以解析事件发生位置的监控系统，其特征为，该事件分析模块还用于发送一提示信号以提示该异常事件发生位置。