CN106162050A - 室内监控系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种室内监控系统及其方法，此系统包含：飞行器本体。影像撷取单元可依一撷取顺序撷取室内空间的复数个撷取影像。储存单元可储存对应室内空间的立体室内地图，立体室内地图依序包含复数个默认影像以及默认飞行轨迹。定位单元可用以产生飞行器本体的三维空间信息。传输单元可接收控制指令或传送每一撷取影像。处理单元可根据默认飞行轨迹以驱动飞行器本体飞行于室内空间，并按照撷取顺序成对地比对每一默认影像以及每一撷取影像，并根据比对的结果修正飞行器本体在默认飞行轨迹上的位置以及进行室内监控。

Description

室内监控系统及其方法

技术领域

本发明是有涉及一种室内监控系统及其方法，特别是涉及一种透过微型飞行器来进行监控的系统及其方法。

背景技术

有鉴于微型飞行器，如四轴飞行器，的技术愈趋成熟，有愈来愈多的产品针对其而产生不同的应用，如进行高空摄影、极限运动自拍等等，其主要特点在于所拍摄的影像范围较大且相异于一般人使用相机所拍摄的角度，因此逐渐受到大众的喜爱。然而目前的应用仅局限于在一室外环境下进行使用，而较少在一室内环境里进行使用，其原因在于微型飞行器于室内操控时的活动范围有限，容易遭到碰撞而损毁。

在另一方面，目前的室内监控系统仍以安装多个监视器为主，其利用每一监视器所撷取到的画面来进行特定空间里的监控，然而此种监控方式的缺点在于容易有死角的存在，换言的，监视器无法撷取到所有的画面，且此监视器的添置以及维护均需要耗费一定的成本。

因此，若在室内监控系统里能有效结合四轴飞行器的影像撷取特性，将可以解决上述所存在的问题。

发明内容

有鉴于上述问题，本发明的目的就是提供一种影像撷取装置，其包含第一镜头模块、第二镜头模块、特征撷取单元、影像缩放暨变形单元以及影像融合单元。第一镜头模块撷取第一影像，第二镜头模块撷取第二影像，其中，第一镜头模块及第二镜头模块为固定焦距，且第二镜头模块的焦距大于第一镜头模块；特征撷取单元，撷取第一影像的复数个第一影像特征以及第二影像中的复数个第二影像特征，并产生第一影像及第二影像的间的像素位移特性。影像缩放暨变形单元根据缩放比例及像素位移特性以缩放并变形第一影像及第二影像，以分别产生第三影像及第四影像。影像融合单元依据缩放比例以融合第三影像及第四影像以产生结合影像。

有鉴于上述习知的问题，本发明解决传统室内监视器所存在的死角问题。

有鉴于上述习知的问题，本发明延伸四轴飞行器的应用于室内空间里的监控，并可避免在室内空间碰到其他物品而遭受损毁。

基于上述目的，本发明提供一种室内监控方法，其适用于在室内空间操控微型飞行器，微型飞行器包含飞行器本体、影像撷取单元、储存单元、定位单元、处理单元、传输单元以及电力供应单元，此室内监控方法包含下列步骤：读取储存单元内的立体室内地图，立体室内地图依序包含复数个默认影像，且每一默认影像包含至少一标的。根据立体室内地图的默认飞行轨迹以驱动飞行器本体飞行于室内空间。利用影像撷取单元依照撷取顺序撷取室内空间的复数个撷取影像，其中每一撷取影像包含至少一特征点。按照撷取顺序成对地比对每一默认影像以及每一撷取影像。当每一对中的默认影像的至少一标的符合撷取影像的至少一特征点时，计算飞行器本体与每一至少一特征点的偏移距离，并根据偏移距离修正飞行器本体在默认飞行轨迹上的位置。其中，处理单元利用定位单元所产生的三维空间信息以进一步地修正飞行器本体在默认飞行轨迹上的位置。

优选地，本发明的室内监控方法更包含当每一对的默认影像的至少一标的未符合撷取影像的至少一特征点时，利用传输单元传送撷取影像至云端服务器，并由云端服务器对撷取影像进行影像辨识。

优选地，本发明的室内监控方法更包含在降落定点置放无线充电单元，当飞行器本体降落于降落定点时，由无线充电单元对电力供应单元进行充电。

优选地，本发明的室内监控方法更包含利用传输单元接收控制指令，并由处理单元根据控制指令以驱动飞行器本体。

优选地，本发明的室内监控方法更包含根据控制指令以驱动飞行器本体进行定时或定点的监控。

优选地，定位单元包含三轴加速度器、陀螺仪、电子罗盘或其组合。

优选地，本发明的室内监控方法更包含利用传输单元实时传送每一撷取影像至行动装置上。

优选地，飞行器本体更包含烟雾传感器、二氧化碳传感器、光源传感器、动作传感器或以上任意的组合。

基于上述目的，本发明再提供一种室内监控系统，其包含飞行器本体、影像撷取单元、储存单元、定位单元、传输单元以及处理单元。影像撷取单元依撷取顺序撷取室内空间的复数个撷取影像，每一撷取影像包含至少一特征点。储存单元储存对应室内空间的立体室内地图，立体室内地图依序包含复数个默认影像以及默认飞行轨迹，且每一默认影像可包含至少一标的。定位单元可用以产生飞行器本体的三维空间信息。传输单元可用以接收控制指令或传送每一撷取影像。处理单元可电性连接飞行器本体、影像撷取单元、储存单元、定位单元、以及传输单元，处理单元根据默认飞行轨迹以驱动飞行器本体飞行于室内空间，并按照撷取顺序成对地比对每一默认影像以及每一撷取影像，当每一对中的默认影像的至少一标的符合撷取影像的至少一特征点时，计算飞行器本体与每一至少一特征点的偏移距离，并根据偏移距离修正飞行器本体在默认飞行轨迹上的位置。其中影像撷取单元、储存单元、定位单元、传输单元以及处理单元位于飞行器本体上，处理单元可根据三维空间信息以进一步地修正飞行器本体在默认飞行轨迹上的位置。

优选地，当每一对的默认影像的至少一标的未符合撷取影像的至少一特征点时，传输单元传送撷取影像至云端服务器，并由云端服务器对撷取影像进行影像辨识。

优选地，影像撷取单元、储存单元、定位单元、传输单元以及处理单元位于飞行器本体上。

优选地，本发明的室内监控系统更包含电力供应单元以及无线充电单元，电力供应单元位于飞行器本体上并用以提供电力，无线充电单元置放于降落定点上，当飞行器本体降落于降落定点时，由无线充电单元对电力供应单元进行充电。

优选地，处理单元根据控制指令以驱动飞行器本体进行定时或定点的监控。

优选地，本发明的室内监控系统更包含驱动单元以及机械手臂，驱动单元位于飞行器本体上且电性连接机械手臂，处理单元根据控制指令以控制驱动单元，使驱动单元驱动机械手臂以进行作动。

优选地，定位单元包含三轴加速度器、陀螺仪、电子罗盘或其组合。

优选地，传输单元实时传送每一撷取影像至行动装置上。

优选地，飞行器本体更包含烟雾传感器、二氧化碳传感器、光源传感器、动作传感器或以上任意的组合。

附图说明

图1是为本发明实施例的室内监控系统的方块图。

图2A是为本发明另一实施例的室内监控系统的第一示意图。

图2B是为本发明另一实施例的室内监控系统的第二示意图。。

图3是为本发明第二实施例的室内监控系统的示意图。

图4是为本发明第三实施例的室内监控系统的示意图。

图5是为本发明实施例的室内监控方法的步骤流程图。

具体实施方式

请参考图1，其为根据本发明实施例的室内监控系统的方块图。如图所示，此室内监控系统100包含飞行器本体10、影像撷取单元20、储存单元30、定位单元40、处理单元50、传输单元60以及电力供应单元70。在本实施例中，影像撷取单元20、储存单元30、定位单元40、传输单元60以及处理单元50装设于飞行器本体10上，但不以此为限，储存单元30以及处理单元50亦可以装设在飞行器本体10外来加以实施。

此飞行器本体10可包含无人飞行载具，影像撷取单元20可包含镜头模块，储存单元30可包含物理内存，定位单元40可包含三轴加速度器、陀螺仪、电子罗盘或其组合。处理单元50可包含微处理器，传输单元60可包含网络芯片模块，电力供应单元70可包含可充放电的电池，以供给飞行器本体10运作所需要的电力。

影像撷取单元20依据撷取顺序以撷取室内空间的复数个撷取影像22，其中此室内空间可以包含厂房或是商场，每一撷取影像22包含至少一特征点23。储存单元30可储存对应此室内空间的立体室内地图31，此立体室内地图31事先针对此室内空间绘制，且立体室内地图31依序包含复数个默认影像32以及默认飞行轨迹34，其中每一默认影像32则包含至少一标的33。

值得一提的是，此预设飞行轨迹34可以由使用者进行建置，使用者可以先行决定在室内空间里的路线，并根据此路线以遥控飞行器本体10进行第一次飞行，此时处理单元50可以先行读取储存单元30里的立体室内地图31，此时的立体室内地图31仅包含复数个默认影像32，处理单元50可以根据第一次飞行的信息以额外建立在立体室内地图31的内的预设飞行轨迹34，其中此信息可包含影像撷取单元20在第一次飞行时对室内空间所撷取的影像，其用以和默认影像32进行比对以得知飞行器本体10在室内空间里的每一点位置，经由串连这些位置便可以得出预设飞行轨迹34并将此预设飞行轨迹34储存至储存单元30中。

定位单元40可用以产生飞行器本体10在飞行时的三维空间信息41，其主要目的在于测量飞行器本体10在预设飞行轨迹34上的x轴、y轴及z轴上的偏移角度。传输单元60可用以接收控制指令93或传送所撷取的每一撷取影像22，其中此控制指令93可由电子装置，如手机、平板或是计算机透过因特网所发出。处理单元50电性连接飞行器本体10、影像撷取单元20、储存单元30、定位单元40、以及传输单元60，其根据默认飞行轨迹34以驱动飞行器本体10飞行于室内空间91，并按照撷取顺序成对地比对每一默认影像32以及每一撷取影像22。

详细地说明，每一张撷取影像22依照撷取顺序对应至默认影像32，且理想的情况下是，撷取影像22内的每一特征点23可对应至默认影像32的每一标的33，当其完全对应时，表示所撷取到的影像如同预期的情况，即无异常的情况发生。此外，飞行器本体10的周围可配备2～3个镜头，以涵盖360度的视角，而达到无死角的影像撷取功能。

再者，当每一次比对中的默认影像32的每一标的33符合撷取影像22的每一特征点23时，此时可计算飞行器本体10与每一特征点23的偏移距离51，并根据偏移距离51修正飞行器本体10在预设飞行轨迹34上的位置。此外，处理单元50更可根据三维空间信息41以进一步地修正飞行器本体10在预设飞行轨迹34上的位置。

举例来说，若是飞行器本体10飞行至一位置时，其在默认飞行轨迹34上与两个特征点23的理想距离分别为1公尺及1.5公尺，但由于飞行时的误差所致，此飞行器本体10与此两个特征点23的实际距离变成0.7公尺及1.2公尺，此时可得知此飞行器本体10与此两个特征点23的偏移距离51为0.3及0.2公尺，处理单元50便可以根据此信息修正飞行器本体10预设飞行轨迹34上的位置，同时，由定位单元40所产生的三维空间信息41可修正飞行器本体10的倾斜角度，使飞行器本体10能够继续正确地在预设飞行轨迹34里飞行，而避免因为偏离预设飞行轨迹34而碰撞到其他物品而受损。

请参考图2A及图2B，其为根据本发明另一实施例的室内监控系统的第一示意图及第二示意图，并请一并参考图1。值得一提的是，在此实施例中，储存单元30储存两张默认影像32，第一张包含对应对象941、942的标的，第二张包含对应对象942、943、944的标的。如第2A图所示，当此飞行器本体10依据预设飞行轨迹34飞行于室内空间91时，其上的影像撷取单元20将会先撷取到包含对象941及942的撷取影像22，此时处理单元50将此撷取影像22与储存单元30中的第一张默认影像32进行比对，当发现其比对的结果符合时，则飞行器本体10便依据预设飞行轨迹34飞行至下一个位置，如图2B所示。

而在下一个位置时，此时所撷取的撷取影像22仅包含对象942及944，而经由比对第二张默认影像32所包含的标的33后，由于两者并未完全符合，传输单元60便会传送所撷取到的撷取影像22至云端服务器92，并由云端服务器92对此撷取影像22进行高计算量的影像辨识处理，以得知此撷取影像22的内容为何。

请参考图3，其为根据本发明第二实施例的室内监控系统的示意图。请一并参考图1，本发明的室内监控系统100可更包含无线充电单元80，其用以对电力供应单元70进行充电。无线充电单元80可置放于降落定点上，当飞行器本体10降落于此降落定点时，由无线充电单元80对电力供应单元70进行充电，其中此降落定点可以为飞行器本体10飞行的起点、终点或是在默认飞行轨迹34路径的任一点位置上。

请参考图4，其为根据本发明第三实施例的室内监控系统的示意图。请一并参考图1，在此实施例中，使用者可以透过平板95发出控制指令93，但并不以此为限，控制指令93亦可以由计算机、智能型手机所发出。此控制指令93经由因特网传送至传输单元60，处理单元50则根据此控制指令93驱动飞行器本体10进行定时或定点的巡航监控，或者是进行实时的操控。另一方面，此传输单元60亦可实时传送所撷取的每一张撷取影像22或是连续的视讯至平板95上，让使用者可以立即观看欲监视的内容。

此外，在进行实时的操控时，本发明的室内监控系统100更可以包含驱动单元以及机械手臂，此驱动单元连接于飞行器本体10上且电性连接此机械手臂，处理单元50可以根据控制指令93以控制驱动单元，使此驱动单元可以驱动机械手臂以进行简单的作动，如进行吸附、夹取的作动。

此外，在本发明的室内监控系统100中，飞行器本体10更可以装设传感器96，例如烟雾传感器、二氧化碳传感器、光源传感器、动作传感器或以上任意的组合，其目的可用于侦测特定的环境，如火灾现场或是人类无法进入的危险场所。

请参考图5，其为根据本发明实施例的室内监控方法的步骤流程图。此室内监控方法适用于在室内空间操控微型飞行器，微型飞行器包含飞行器本体、影像撷取单元、储存单元、定位单元、处理单元、传输单元以及电力供应单元，并包含以下步骤。

步骤S11读取储存单元内的立体室内地图。如图1所示，其中立体室内地图31依序包含复数个默认影像32，且每一默认影像32包含至少一标的33。

步骤S12根据立体室内地图的默认飞行轨迹以驱动飞行器本体飞行于室内空间。

步骤S13利用影像撷取单元依照撷取顺序撷取室内空间的复数个撷取影像。如第1图所示，其中每一撷取影像22包含至少一特征点23。

步骤S14按照撷取顺序成对地比对每一默认影像以及每一撷取影像。

步骤S15当每一对中的默认影像的至少一标的符合撷取影像的至少一特征点时，计算飞行器本体与每一至少一特征点的偏移距离，并根据偏移距离修正飞行器本体在默认飞行轨迹上的位置。其中处理单元利用定位单元所产生的三维空间信息以进一步地修正飞行器本体在默认飞行轨迹上的位置。其中定位单元可包含三轴加速度器、陀螺仪、电子罗盘或其组合。而飞行器本体的修正的方式已于图1中描述，故在此不进行赘述。

此外，在步骤S15中，更包含当每一对的默认影像的至少一标的未符合撷取影像的至少一特征点时，处理单元可利用传输单元传送撷取影像至云端服务器，并由云端服务器对撷取影像进行影像辨识，以监视是否有异常的情况发生。

较佳的情况是，本方法更可以包含在降落定点置放无线充电单元，当飞行器本体降落于降落定点时，由无线充电单元对此电力供应单元进行自动充电。

较佳的情况是，本方法更可以包含利用传输单元接收控制指令，并由处理单元根据控制指令以驱动飞行器本体进行定时或定点的巡航监控。

较佳的情况是，本方法更可以包含利用传输单元实时传送每一撷取影像至行动装置上，以供行动装置的用户实时观看用，且飞行器本体更可以包含烟雾传感器、二氧化碳传感器、光源传感器、动作传感器或以上任意的组合，以进行特定目的的监控，如进行火灾现场的监控。

由以上可得知，本发明的室内监控系统及其方法的确可解决传统室内监视器所存在的死角问题，再者当利用微型飞行器来监控室内空间的环境时，亦可有效避免在室内空间碰到其他物品而遭到损毁。

虽然本发明已参照其例示性实施例而特别地显示及描述，将为所属技术领域具通常知识者所理解的是，于不脱离以下申请专利范围及其等效物所定义的本发明的精神与范畴下可对其进行形式与细节上的各种变更。

Claims (17)

1.一种室内监控方法，适用于在室内空间操控微型飞行器，所述微型飞行器包含飞行器本体、影像撷取单元、储存单元、定位单元、处理单元、传输单元以及电力供应单元，其特征在于，包含：

读取所述储存单元内的立体室内地图，其中所述立体室内地图依序包含复数个默认影像，且每一所述复数个默认影像包含至少一标的；

根据所述立体室内地图的默认飞行轨迹以驱动所述飞行器本体飞行于所述室内空间；

利用所述影像撷取单元依照撷取顺序撷取所述室内空间的复数个撷取影像，其中每一所述复数个撷取影像包含至少一特征点；

按照所述撷取顺序成对地比对每一所述复数个默认影像以及每一所述复数个撷取影像；以及

当每一对中的所述默认影像的所述至少一标的符合所述撷取影像的所述至少一特征点时，计算所述飞行器本体与每一所述至少一特征点的偏移距离，并根据所述偏移距离修正所述飞行器本体在所述默认飞行轨迹上的位置；

其中所述处理单元利用所述定位单元所产生的三维空间信息以进一步地修正所述飞行器本体在所述默认飞行轨迹上的位置。

2.如权利要求1所述的室内监控方法，其特征在于，更包含当每一对的所述默认影像的所述至少一标的未符合所述撷取影像的所述至少一特征点时，利用所述传输单元传送所述撷取影像至云端服务器，并由所述云端服务器对所述撷取影像进行影像辨识。

3.如权利要求1所述的室内监控方法，其特征在于，更包含在降落定点置放无线充电单元，当所述飞行器本体降落于所述降落定点时，由所述无线充电单元对所述电力供应单元进行充电。

4.如权利要求1所述的室内监控方法，其特征在于，更包含利用所述传输单元接收控制指令，并由所述处理单元根据所述控制指令以驱动所述飞行器本体。

5.如权利要求4所述的室内监控方法，其特征在于，更包含根据所述控制指令以驱动所述飞行器本体进行定时或定点的监控。

6.如权利要求1所述的室内监控方法，其特征在于，所述定位单元包含三轴加速度器、陀螺仪、电子罗盘或其组合。

7.如权利要求1所述的室内监控方法，其特征在于，更包含利用所述传输单元实时传送每一所述复数个撷取影像至行动装置上。

8.如权利要求1所述的室内监控方法，其特征在于，所述飞行器本体更包含烟雾传感器、二氧化碳传感器、光源传感器、动作传感器或以上任意的组合。

9.一种室内监控系统，其特征在于，包含：

飞行器本体；

影像撷取单元，依撷取顺序撷取室内空间的复数个撷取影像，其中每一所述复数个撷取影像包含至少一特征点；

储存单元，储存对应所述室内空间的立体室内地图，其中所述立体室内地图依序包含复数个默认影像以及默认飞行轨迹，且每一所述复数个默认影像包含至少一标的；

定位单元，用以产生所述飞行器本体的三维空间信息；

传输单元，用以接收控制指令或传送每一所述复数个撷取影像；以及

处理单元，电性连接所述飞行器本体、所述影像撷取单元、所述储存单元、所述定位单元、以及所述传输单元，所述处理单元根据所述默认飞行轨迹以驱动所述飞行器本体飞行于所述室内空间，并按照所述撷取顺序成对地比对每一所述复数个默认影像以及每一所述复数个撷取影像，当每一对中的所述默认影像的所述至少一标的符合所述撷取影像的所述至少一特征点时，计算所述飞行器本体与每一所述至少一特征点的偏移距离，并根据所述偏移距离修正所述飞行器本体在所述默认飞行轨迹上的位置；

其中所述处理单元根据所述三维空间信息以进一步地修正所述飞行器本体在所述默认飞行轨迹上的位置。

10.如权利要求9所述的室内监控系统，其特征在于，当每一对的所述默认影像的所述至少一标的未符合所述撷取影像的所述至少一特征点时，所述传输单元传送所述撷取影像至云端服务器，并由所述云端服务器对所述撷取影像进行影像辨识。

11.如权利要求9所述的室内监控系统，其特征在于，所述影像撷取单元、所述储存单元、所述定位单元、所述传输单元以及所述处理单元位于所述飞行器本体上。

12.如权利要求9所述的室内监控系统，其特征在于，更包含电力供应单元以及无线充电单元，所述电力供应单元位于所述飞行器本体上并用以提供电力，所述无线充电单元置放于降落定点上，当所述飞行器本体降落于所述降落定点时，由所述无线充电单元对所述电力供应单元进行充电。

13.如权利要求9所述的室内监控系统，其特征在于，所述处理单元根据所述控制指令以驱动所述飞行器本体进行定时或定点的监控。

14.如权利要求13所述的室内监控系统，其特征在于，更包含驱动单元以及机械手臂，所述驱动单元位于所述飞行器本体上且电性连接所述机械手臂，所述处理单元根据所述控制指令以控制所述驱动单元，使所述驱动单元驱动所述机械手臂以进行作动。

15.如权利要求9所述的室内监控系统，其特征在于，所述定位单元包含三轴加速度器、陀螺仪、电子罗盘或其组合。

16.如权利要求9所述的室内监控系统，其特征在于，所述传输单元实时传送每一所述复数个撷取影像至行动装置上。

17.如权利要求9所述的室内监控系统，其特征在于，所述飞行器本体更包含烟雾传感器、二氧化碳传感器、光源传感器、动作传感器或以上任意的组合。