CN113747114A - 监视摄影机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种监视摄影机(10)，其具备：第一摄影机模块(1)，用于拍摄第一监视区域(R1)以生成第一影像数据(D1)；及第二摄影机模块(2)，用于拍摄包含第一监视区域(R1)内事先设定的感兴趣区域(ROI)的第二监视区域(R2)以生成第二影像数据(D2)；且第二影像数据(D2)的图框率大于第一影像数据(D1)的图框率；第二影像数据(D2)的分辨率低于第一影像数据(D1)的分辨率；第二摄影机模块(2)所使用的影像传感器的像素数少于第一摄影机模块(1)所使用的影像传感器的像素数。

Description

监视摄影机
技术领域
本发明涉及一种监视摄影机。
背景技术
影像传感器的高像素化、高性能化日益精进，且装载有该影像传感器的高分辨率摄影机付诸实用，对广角且高分辨率的图像、以及高图框率且高画质的图像的需求不仅在以安全为目的的监视摄影机领域，在交通监视用摄影机，甚至产业用、工业用摄影机(FA摄影机、机器视觉等)等领域中也逐渐提高。一直以来，存在一种如专利文献1的监视摄影机，其可使用高分辨率的摄影机拍摄整个监视区域，从其中切出特别感兴趣的感兴趣区域，以高图框率读取该图像，并显示、记录该整个监视区域的影像与该感兴趣区域的影像。
另一方面，存在一种监视装置，其可通过广角摄影机观看整个监视区域，并可通过变焦摄影机所拍摄的图像更仔细地观看其中想特别注意的对象物。例如，专利文献2中公开一种监视摄影机，其安装有拍摄整个监视区域的广角摄影机、及仅将事先选择的区域光学放大并拍摄的变焦摄影机，并具备为了使该广角摄影机的死角区域的拍摄变为可能的可前后左右旋转的副摄影机。此外，专利文献3中公开一种多眼摄影机系统，其使用多个拍摄部分图像的多眼拍摄用摄影机(例如16个摄影机)，对前述各摄影机所获得的部分图像进行图像校正及合成，以取得拍摄区域的整体图像，并进一步地可在前述各摄影机中仅放大所期望的区域。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008－219484号公报
专利文献2：日本特开2014－207548号公报
专利文献3：日本特开2019－169830号公报
发明内容
发明所要解决的问题
然而，在前述专利文献1的技术中，由于是以一台高分辨率摄影机拍摄整个监视区域与感兴趣区域，因此必须与该整个监视区域的图像数据连续切出并读取欲以高图框率读取的感兴趣区域的图像数据。因此，图像用内存的容量及图像处理的负担变大，并且存在若提高感兴趣区域的图框率，则该感兴趣区域以外的整个监视区域的图框率会降低的问题。进一步地，该感兴趣区域的分辨率是由切出的图像的像素数决定，且还存在无法将图框率高速化至读取该整个监视区域时的速率以上的限制。
另一方面，前述专利文献2的监视摄影机，虽具备拍摄整个监视区域的广视角摄影机、及放大拍摄一部分的监视区域的望远摄影机，但并没有关于以这些摄影机拍摄的影像的图框率的记载。因此，不清楚在望远摄影机的拍摄范围中存在快速移动的被拍摄物的情况下，是否能清晰地拍出该被拍摄物。
此外，专利文献3的摄影机系统，是通过多眼拍摄用摄影机取得拍摄区域的整体图像，同时可从该整个拍摄区域中仅选择所期望的区域并放大；该拍摄区域的整体图像，是对所有以多眼拍摄用摄影机取得的部分图像使用用于校正其失真的校正参数进行图像处理而获得。并且需要将其输出至整体图像显示设备的整体图像用内存。如此一来，多眼拍摄用摄影机的台数越多，上述校正处理就越复杂，甚至会增加部分图像用内存及整体图像用内存的容量，因此存在图像处理装置中处理负荷增加，处理速度延迟，并且导致消耗电力及摄影机零件成本增加的问题。此外，专利文献3中并没有关于图像的图框率的记载，但与专利文献1相同，存在若提高部分图像的图框率，则该部分区域以外的整个拍摄区域的图框率会降低的问题。
仅光学放大并拍摄事先选择的区域时，虽在拍摄静止物体及缓慢移动的物体的情况下不成问题，但一般而言欲监视的物体大多为移动物体。因此，在检测正在行走或奔跑的人物的脸及动物的防盗摄影机、及识别行驶中车子的车牌的交通监视摄影机、监视以高速运作的FA装置的FA摄影机等中，为了检测以高速移动的被拍摄物，至少需要以高图框率读取感兴趣区域(部分区域)。然而，为了抑制图像处理的负荷增加，需要降低感兴趣区域以外的监视区域的图框率，其结果是，感兴趣区域以外的影像变得不清晰，导致监视效果降低。
本发明的目的在于提供一种可检测以高速移动的被拍摄物且图像处理的负荷小的监视摄影机。
用于解决问题的方案
为了达成上述目的，本发明的监视摄影机，其特征是具备：第一摄影机模块，用于拍摄第一监视区域以生成第一影像数据；及第二摄影机模块，用于拍摄包含该第一监视区域内事先设定的感兴趣区域的第二监视区域以生成第二影像数据；且前述第二影像数据的图框率大于前述第一影像数据的图框率；前述第二影像数据的分辨率低于前述第一影像数据的分辨率；前述第二摄影机模块所使用的影像传感器的像素数少于前述第一摄影机模块所使用的影像传感器的像素数。
发明效果
根据本发明，通过将感兴趣区域设定于以高速移动的被拍摄物，并以高图框率读取、或放大感兴趣区域，从而可清晰地显示被拍摄物。此时，第一影像数据不会受制于第二影像数据的处理，因此第一影像数据的图框率不会降低，图框率会降低的区域仅有第二监视区域。第二监视区域，由于设定为较第一监视区域更高图框率，因此即使图框率降低，对监视效果的影响也较少，也不会增加图像处理的负荷。因此，可检测以高速移动的被拍摄物，且可减少图像处理的负荷。
附图说明
图1是本发明的实施方式的监视摄影机的正面外观略图。
图2是本发明的实施方式的监视摄影机系统的构成图。
图3表示本发明的实施方式的监视摄影机所拍摄的区域的示意图。
图4表示本发明的实施例1的监视摄影机所拍摄的区域的示意图。
图5是本发明的实施例1的监视摄影机中第二摄影机模块所拍摄的监视区域与感兴趣区域的示意图。
图6表示本发明的实施例2的监视摄影机所拍摄的区域的示意图。
附图标记说明：
1：第一摄影机模块
2：第二摄影机模块
2-1：第二摄影机模块
2-2：第二摄影机模块
2-3：第二摄影机模块
3：壳体
4-1、4-2：图像处理器
10：监视摄影机
20：显示设备
30：控制装置
100：监视摄影机系统
D1：第一影像数据
D2：第二影像数据
D3：影像数据
N：网络线路
R1：第一监视区域
R2：第二监视区域
R2-1：第二监视区域
R2-2：第二监视区域
R2-3：第二监视区域
ROI：感兴趣区域。
具体实施方式
以下参照附图，说明本发明的一实施方式。需要说明的是，本发明并不限于下述的实施方式。
图1为本实施方式的监视摄影机10的正面概略图。监视摄影机10，具备第一摄影机模块1、第二摄影机模块2、及壳体3。第一摄影机模块1与第二摄影机模块2安装在壳体3内。
第一摄影机模块1设置一台，第二摄影机模块2设置一台或两台以上。在本实施方式中，第二摄影机模块2，是设置第二摄影机模块2-1至2-3的三台。第二摄影机模块2-1至2-3彼此为相同构成，因此在以下的说明中，在不区分它们的情况下，简称为第二摄影机模块2。
在第一摄影机模块1及第二摄影机模块2中，至少第二摄影机模块2以装载有CMOS影像传感器为优选；前述CMOS影像传感器，优选是支持全局快门的CMOS影像传感器。通过使用支持全局快门的CMOS影像传感器，可对以高速移动的被拍摄物抑制影像的失真。
此外，第一摄影机模块1优选具有广角镜头，而第二摄影机模块2优选具有光学变焦镜头。在本实施方式中，第一摄影机模块1装载有支持4K的CMOS传感器，第二摄影机模块2装载有130万像素全局快门CMOS传感器。
图2为本实施方式的监视摄影机系统100的构成图，图3为表示监视摄影机10所拍摄的区域的示意图。监视摄影机系统100，具备监视摄影机10、显示设备20、及控制装置30。监视摄影机10中，第一摄影机模块1，拍摄第一监视区域R1以生成第一影像数据D1；第二摄影机模块2，拍摄包含第一监视区域R1内事先设定的感兴趣区域ROI(Region of Interest)的第二监视区域R2以生成第二影像数据D2。
第一监视区域R1包含整个监视对象区域，且第一摄影机模块1平时是以高分辨率(例如4K的分辨率)拍摄第一监视区域R1。另一方面，第二监视区域R2小于第一监视区域R1，且第二摄影机模块2是以低于第一摄影机模块1的分辨率拍摄第二监视区域R2。本实施方式中，虽第二监视区域R2的整体包括在第一监视区域R1内，但第二监视区域R2的一部分也可以超出第一监视区域R1，只要至少感兴趣区域ROI包括在第一监视区域R1内即可。此外，感兴趣区域ROI可与第二监视区域R2一致，或者，也可以在一个第二监视区域R2内设定多个感兴趣区域ROI。需要说明的是，虽为方便理解而将第一及第二摄影机模块1、2-1至2-3分开记载，但实际上是安装在同一壳体内。
如图2所示，第一及第二影像数据D1、D2，分别以图像处理器4-1、4-2施予压缩处理、ROI处理等，从而转换成影像数据D3。压缩形式并无特别限定，可列举例如MPEG及H.264/H.265。影像数据D3，经由网络线路N发送至控制装置30及/或显示设备20。或者，也可以通过USB3.0等有线通信发送影像数据D3。显示设备20，可基于影像数据D3，显示第一及第二摄影机模块1、2所拍摄的影像。控制装置30，除了显示影像外，也可以解析、保存影像数据D3。
第二监视区域R2内的感兴趣区域ROI，设定于快速移动的被拍摄物通过或存在的位置。如后所述，例如，在第一监视区域R1为高速公路的多条车道整体的情况下，感兴趣区域ROI设定于各车辆的车牌通过的位置。通过以高图框率读取、或放大感兴趣区域ROI，可清晰地显示被拍摄物。
在此，专利文献1的技术中，为了能清晰地读取以高速通过的各车辆的车牌，需从以一台高分辨率摄影机拍摄的整个监视区域的图像数据中，切出欲以高图框率读取的感兴趣区域的图像数据。然而，为了抑制图像处理的负荷增加，需降低感兴趣区域以外的监视区域的图框率。
相对于此，在本实施方式中，是以第二摄影机模块2所生成的第二影像数据D2的图框率大于第一摄影机模块1所生成的第一影像数据D1的图框率为特征。第一影像数据D1，由于不受制于第二影像数据D2的处理，因此第一影像数据D1的图框率不会降低，在通过ROI功能以高图框率读取感兴趣区域ROI的情况下，图框率会降低的区域仅有第二监视区域R2。第二监视区域R2，由于设定为较第一监视区域R1更高图框率，因此即使图框率降低，对监视效果的影响也较少，也不会增加图像处理的负荷。因此，可检测以高速移动的被拍摄物，且可减少图像处理的负荷。
此外，本实施方式的监视摄影机10，是第一及第二摄影机模块1、2安装在同一壳体3内。因此，监视摄影机10的小型化、轻量化变得容易，设置监视摄影机10不需占太多空间，且不需要像一般的监视摄影机那样使用大而昂贵的光学镜头，因此可实现监视摄影机系统100的小型化及低成本化。
以上虽说明本发明的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，只要在不脱离其主旨的范围内，可进行各种变更。
[实施例]
以下虽说明本发明的实施例，但本发明并不限于下述实施例。
[实施例1]
实施例1的监视摄影机，作为第一摄影机模块装载有索尼(Sony)制的全局快门CMOS传感器(IMX250)，作为第二摄影机模块装载有三台安森美(Onsemi)制的全局快门CMOS传感器(PYTHON1300)。第一摄影机模块所拍摄的影像的图框率为75fps，像素数为510万。第二摄影机模块所拍摄的影像的图框率为168fps(USB3.0)，像素数为130万。第一摄影机模块具备广角镜头，而第二摄影机模块具备三倍光学变焦镜头。
图4为表示实施例1的监视摄影机所拍摄的区域的示意图。第一摄影机模块所拍摄的第一监视区域R1，涵盖整个高速公路的单侧三车道的宽度方向。三台第二摄影机模块所分别拍摄的第二监视区域R2-1、R2-2、R2-3，分别涵盖所面对的右侧车道(第一行驶车道)、中央车道(第二行驶车道)、左侧车道(超车道)，可几乎从正面拍摄通过的车辆。此时，第二监视区域R2-1、R2-2、R2-3也可以一部分重叠。通过将三台第二摄影机模块如此地配置，毫无遗漏地涵盖高速公路的三车道。
图5(A)为第二监视区域R2-2的影像。该影像，如图5(B)所示，可通过光学变焦功能放大。在第二监视区域R2-2中，将以高速行驶的车辆的前面，特别是车牌通过的地方设定为感兴趣区域ROI。在本实施例中，通过将感兴趣区域ROI的像素数设定为约38万，可使感兴趣区域ROI的图框率为约300fps。由此，可从所获得的图像中清晰地取得车牌的信息。通过对三台第二摄影机模块实施此处理，可清晰地取得所有车道中通过车辆的车牌的信息。
[实施例2]
实施例2的监视摄影机，作为第一摄影机模块装载有安森美制的全局快门CMOS传感器(PYTHON2000)，作为第二摄影机模块装载有索尼制的全局快门CMOS传感器(IMX287)。第一摄影机模块所拍摄的影像的图框率为130fps，像素数为230万。第二摄影机模块所拍摄的影像的图框率为524fps(8bit)，像素数为38万。第一摄影机模块具备广角镜头，而第二摄影机模块具备五倍光学变焦镜头。
图6为表示实施例2的监视摄影机所拍摄的区域的示意图。第一摄影机模块所拍摄的第一监视区域R1，涵盖包含设置于工厂的三台高速自动组装装置及其周边的区域。三台第二摄影机模块所分别拍摄的第二监视区域R2-1、R2-2、R2-3，分别涵盖一台高速自动组装装置。在第二监视区域R2-1、R2-2、R2-3中，是设定为感兴趣区域ROI包含高速可动部40。
通过将感兴趣区域ROI的像素数设定为约30万像素，可使感兴趣区域ROI的图框率为约600fps。也可以通过进一步地将感兴趣区域ROI的像素数缩小至约11万像素，使感兴趣区域ROI的图框率为约1000fps。感兴趣区域ROI的图像可通过光学变焦放大。
[附记事项]
在以上所记载的各实施例中，虽为了方便说明而采用了第二摄影机模块所拍摄的第二监视区域以光学变焦放大后再设定感兴趣区域的顺序，但也可以在最刚开始时先在第二监视区域内设定好感兴趣区域，再在确认该影像后以光学变焦放大感兴趣区域。此外，也可以是使用电子变焦功能限制第二监视区域(限制读取像素数)后再设定感兴趣区域。进一步地，也可以不设定感兴趣区域，直接将第二摄影机模块所拍摄的第二监视区域作为感兴趣区域。

Claims (7)

1.一种监视摄影机，其特征在于，具备：
第一摄影机模块，用于拍摄第一监视区域以生成第一影像数据；及
第二摄影机模块，用于拍摄包含该第一监视区域内事先设定的感兴趣区域的第二监视区域以生成第二影像数据；且
该第二影像数据的图框率大于该第一影像数据的图框率；
该第二影像数据的分辨率低于该第一影像数据的分辨率；
该第二摄影机模块所使用的影像传感器的像素数少于该第一摄影机模块所使用的影像传感器的像素数。
2.根据权利要求1所述的监视摄影机，其中，
该第一摄影机模块与该第二摄影机模块安装在同一壳体内。
3.根据权利要求1或2所述的监视摄影机，其中，
第二摄影机模块装载有CMOS影像传感器。
4.根据权利要求3所述的监视摄影机，其中，
该CMOS影像传感器为支持全局快门的CMOS影像传感器。
5.根据权利要求1、2或4所述的监视摄影机，其中，
该第一摄影机模块具有广角镜头。
6.根据权利要求1、2或4所述的监视摄影机，其中，
该第二摄影机模块具有光学变焦镜头。
7.根据权利要求1、2或4所述的监视摄影机，其中，
具备两台以上该第二摄影机模块。
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