CN1165174C - 闭路电视(cctv)系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及CCTV摄像机及其系统。现有的CCTV系统有时具有许多用于监视办公室、商场或公共场所的摄像机。通常存在这样的危险，即当事件发生时在控制室内未显示所检测的事故或事件。在本发明的一个优选实施例中提供了一种CCTV系统，在该系统内，在摄像机上设置用于获得指出摄像机观察区域(FOV)内的对象发生位移的信息的装置。处理装置确定所述信息是否超过预定阈值，并且如果超过所述阈值，则将监视器转换到从所述摄像机进行接收。本发明的优势在于，可以在所观察的事件发生的瞬间自动显示它们。

Description

闭路电视(CCTV)系统
本发明涉及闭路电视(CCTV)摄像机及其系统，更具体地说，本发明涉及多摄像机CCTV系统。
此多摄像机CCTV系统可以包括几十个甚或几百个摄像机。远离摄像机安装监视器并且操作员可以在中央控制室或在监视中心观看监视器。
在包括办公室、停车场、购物中心、公路、铁路以及机场在内的无数应用中，为了加强警戒和安全，多摄像机CCTV系统的使用在逐渐增加。
通过与各摄像机相连的电缆可以将摄像机获得的模拟图像传送到监视中心。敷设电缆的费用高并且对于某些情况不适于敷设电缆而仅适于使用例如移动摄像机。在这种情况下，CCTV系统通过射频(RF)链路发送图像。这种RF链路具有有限带宽，因此限制了在任一系统内可以使用的摄像机数量。
数字摄像机产生大量数据。因此，在无线(RF)CCTV监视系统内应使用数据压缩技术。然而，这些技术仍不允许所有摄像机同时发送数据。因此，为了监视房屋或检查在特定位置发生什么情况，操作员必须从一个摄像机连续转换到下一个摄像机。
存在的问题是，有时在某个位置发生了情况，而在发生情况时并没有检查此位置。
本发明是为了克服此问题以及有关问题提出的。
尽管通常例如从US-A-3 988 533以及EP-A-0 028 933已知，最好通过通信信道将多个监视摄像机获得的视频信号传送到远程监视位置，并且最好限制通过信道传送的信息量或者限制在所述位置使用的信息量，因此需要一种基于摄像机的智能系统，通过可靠自动选择并优先化与感兴趣事件有关的视频信号，它可以有效利用通信带宽。
根据本发明的第一个方面，提供了一种用于监视区域的闭路电视(CCTV)系统，该系统包括多个观察所述区域的摄像机和至少一个用于将所述摄像机链接到远离被监视区域的监视位置的通信信道，其中该系统进一步包括：处理装置，用于处理摄像机提供的视频输出信号以产生与感兴趣事件有关的信息；该处理装置包括：检测装置，用于产生指出对象出现在摄像机观察区域内的检测信号；运动确定装置，用于产生指出所检测对象运动的运动信号；以及用于通过所述至少一个通信信道仅将含有与感兴趣事件有关的信息的视频信号进行传送用于在所述监视位置进行再检查的装置，其特征在于，(a)运动确定装置包括用于提供所述运动信号的运动边缘检测装置；(b)所述处理装置包括另一个用于对所述检测信号和所述运动信号进行处理以提供另一个指出发生感兴趣事件的所述观察区域内的感兴趣区域内的所检测对象的运动方向并指出附加到事件的感兴趣度的信号的装置；(c)连接阈值装置以接收所述运动边缘检测装置输出的信号并对阈值装置进行配置以仅在所述边缘的运动超过运动阈值时将所述运动信号施加到所述另一个装置；以及(d)设置判别装置用于对所述另一个信号进行处理以产生控制信号用于选择待通过所述至少一个通信信道传送到所述监视位置的信息。
该系统优先包括电荷耦合器件(CCD)和微处理器，所设置的微处理器在图像的静止像素与运动像素或运动部分之间进行识别。可以设置这样对信号进行调节的装置，即，使该信号优先于另一个信号。因此，当在摄像机的观察范围内发生感兴趣事件时，自动对一个或多个摄像机进行配置和/或转换以将图像数据发送到监视中心。
可以为各摄像机引入运动传感器或红外线传感器，这样就可以仅在检测到运动后发送图像。可以采用摄像机追踪或跟踪运动对象。如果在摄像机的观察区域内使用红外线运动传感器检测存在的对象，则可以将此红外线运动传感器进行配置作为在摄像机的特定观察区域内出现活动的初始报警或初始警戒。可以将此信息用作最优先初始发送信号并相应地转换监视器。此外，处理装置和用于确定是否超过预定阈值的装置将给予更高优先权。这是因为，更高优先权将其与定量参数联系在一起。例如，前者实施例会被诸如鸟或猫的动物激活；当与后者实施例合并时，就可以识别这些事件。
还可以设置对感兴趣区域进行检测并/或获得指出图像中特征信息的装置。优先设置用于确定所述信息是否含有指出进行监督和监视感兴趣事件的数据的装置。如果获得了所述数据并且/或者所述数据超过预定阈值，则产生最优先信号，该最优先信号转换发射机以将所述摄像机的图像数据发送到监视器。例如，如果这些感兴趣区域含有感兴趣事件并且存在信道达到其容量极限的危险，则本发明可以发送一部分或多个部分图像帧。因此，虽然不大可能，但是万一几个摄像机同时发送数据，则例如通过将事情再组合为两个或更多个部分，可以同时利用监视器从不止一个摄像机接收图像。另一方面，还可以设置图像存储器，例如缓冲器。图像存储器使得每次可以检索在不同时间观察到的图像。
还优先设置用于确定数据的哪个部分有用以及数据的哪个部分多余(例如静止对象)的装置。设置以例如MPEG 4格式对待发送数据进行编码的装置是有利的，这样就可以减少发送的数据量。
用于获得信息的装置优先包括电荷耦合器件(CCD)以及用于识别像素特征的微处理器、帧存储器、和/或诸如ASIC的专用电路。可以对所述微处理器和ASIC进行配置或编程，并且所述微处理器和ASIC还可以通过一个或多个通信信道与其它摄像机进行通信。
设置用于移动摄像机的观察区域的致动装置。可以在微处理器的控制下操作此致动装置，对微处理器进行设置以这样移动摄像机，即将感兴趣对象保持在观察区域内。
可以将例如神经网络形式的人工智能包括在系统内。
为了提高信道的通信能力，设置用于识别图像的运动部分和对象占据的图像部分的装置。使用连续图像，利用运动检测器可以实现识别图像的运动部分。使用仅含有背景图像信息的采纳基准图像，利用对象检测器可以实现识别对象占据的图像部分。
还设置用于检测运动方向或运动主方向的装置，如果在摄像机的观察区域内存在多个方向，这样就可以采用摄像机追踪或跟踪一个运动对象/多个运动对象。
现在将参考附图仅利用例子对本发明的实施例进行说明，附图包括：
图1示出根据本发明的摄像机实例的方框图；
图2示出摄像机处理单元的功能框图；
图3示出引入摄像机用于检测运动对象的运动边缘检测器的方框图；
图4示出对象检测器的方框图；
图5示出包括4个摄像机的系统的总图；
图1示出摄像机2的方框图，摄像机2包括处理单元10和MPEG 4编码器4。设置用于例如通过进行倾斜、摇摄全景或图像缩放以受控方式移动摄像机2的致动器8。图2更详细地示出处理单元10。
参考图1，摄像机2具有透镜6和图像检测器，图像检测器优先为电荷耦合器件(CCD)。摄像机2输出：发送请求信号，当存在被检测事件时用于请求发射机发送数据；跟踪控制信号，控制致动器8跟踪事件运动。整个图像与常规摄像机获得的图像相同。感兴趣区域(AOI)图像输出感兴趣区域内的图像。MPEG 4图像输出AOI图像的MPEG 4的编码图像。
现在将参考图2说明摄像机的操作过程。参考图2，将顺序视频图像11的3个帧存储到3个帧存储器FS1 21、FS2 22以及FS3 23。利用这三个图像，运动边缘检测器31检测图像中的运动边缘并产生运动边缘图像。为了检验在摄像机观察区域内是否存在对象，将仅含有背景图像数据的基准图像32与顺序图像进行比较。只要不存在被检测对象，就可以自动采用基准图像，因此可以避免改变环境照明状况的问题。通过将基准图像32与FS2 22输出的图像进行比较，对象检测器33检验在图像内是否存在感兴趣事件。
利用运动边缘图像固有的信息以及被检测对象的信息，可以检测3个特征。这3个特征是：感兴趣事件、运动对象的方向以及感兴趣区域。可以将检测过程看作高级分析过程。感兴趣分析器43估计在观察区域内是否存在事件。这可以是存在的对象/人，或恰好是静止背景。根据检测的感兴趣事件，判别装置50确定何时发送哪个图像。感兴趣区域分析器42对检测到感兴趣事件区域内的图像中的感兴趣区域进行测量。因此，仅发送AOI内的数据。可以忽略图像的其它部分，因为它们相对静止并因此被删除。这样就节省了带宽。通过利用块匹配技术，方向分析器41检测事件运动的整体方向。如果存在致动器，此信息可以用于控制致动器，致动器15控制摄像机2跟踪感兴趣事件。
根据三个变量：感兴趣事件、运动对象的方向以及感兴趣区域，判别装置50产生3个信号A、B和C。信号A通知图像缓冲器60准备发送图像以及发送图像的哪个部分。通过超越现存信道，信号B请求发射机发送图像。信号C对附图1所示的摄像机10这样进行控制，即需要时，通过进行倾斜、摇摄全景或图像缩放，摄像机10跟踪感兴趣事件。然后，利用MPEG 4编码器对图像进行编码并或者通过硬线(光纤)连接发送此信号或者作为射频VHF或UHF信号进行发送。
图3图解示出运动边缘检测器。将顺序视频图像11的3个连续图像存储到三个帧存储器FS1 21、FS2 22以及FS3 23并被用于运动边缘检测。I1(x，y)，I2(x，y)和I3(x，y)分布表示3个连续图像。边缘据32的输入为I2(x，y)，其输出为E2(x，y)，E2(x，y)是图像I2(x，y)的边缘图像。瞬时差值(1)31的输入是I1(x，y)和I2(x，y)，而其输出是差值图像D12(x，y)，如下等式定义了差值图像D12(x，y)：
      D12(x，y)＝|I1(x，y)-I2(x，y)|          等式(1)瞬时差值(2)33的输入是I2(x，y)和I3(x，y)，而其输出是差值图像D23(x，y)，如下等式2定义了差值图像D23(x，y)：
     D23(x，y)＝|I2(x，y)-I3(x，y)|           等式(2)乘法器41的输入为D12(x，y)、E2(x，y)和D23(x，y)，根据下式计算其输出为M(x，y)：
     M(x，y)＝D12(x，y).E2(x，y).D23(x，y)    等式(3)阈值装置42的输出是运动边缘图像ME(x，y)12，于式定义运动边缘图像ME(x，y)12：
Figure C0080503800081
等式(4)其中Tm是运动边缘检测阈值。
图4示出对象检测器的一个例子。帧存储器FS2 21存储输入图像11，输入图像11是摄像机2摄取的顺序图像之一并且可能含有对象。基准图像存储器22是存储基准图像的帧存储器，基准图像内仅含有背景图像。只要图像内不存在被检测对象，输入图像11自动采用基准图像。因此，可以克服改变光强的问题。假定I2(x，y)和R(x，y)分别表示FS2内的图像和基准图像。通过将I2(x，y)与R(x，y)进行比较，光强减法器23产生差值图像D(x，y)，根据下式计算差值图像D(x，y)：
      D(x，y)＝|I2(x，y)-R(x，y)|           等式(5)然后，利用阈值技术，根据下式定义阈值装置31的输出O(x，y)：
Figure C0080503800091
等式(6)其中1表示此像素是对象，0表示此像素是背景像素，T0表示对象检测阈值。
通过分析器32，输出信号12指出是检测到一个对象还是检测到多个对象。
图5图解示出包括4个摄像机100A、100B、100C和100D的系统100的总图。通过硬线连接器将摄像机100A和100B连接到监视站104。通过射频发射机106C和106D并通过射频接收机108，将摄像机100C和100D连接到监视站104。
将监视站104连接到多个监视器110，仅示出其中一个监视器110。可以将监视器的屏幕112划分为4个部分，可以在各部分显示一个或多个摄像机摄取的图像。
仅利用例子对本发明进行了说明，可以在本发明实质范围内对所描述的实施例进行变更。

Claims (6)

1.一种用于监视区域的闭路电视(CCTV)系统，该系统包括多个用于观察所述区域的视频摄像机(2、100A、100B、100C、100D)以及至少一个用于将所述摄像机链接到远离被监视区域的监视位置(104、108)的通信信道，其中该系统进一步包括：处理装置(30、40、50)，用于处理摄像机提供的视频输出信号以产生与感兴趣事件有关的信息；该处理装置包括：检测装置(33)，用于产生指出对象出现在摄像机观察区域内的检测信号；运动确定装置(31)，用于产生指出所检测对象运动的运动信号；以及用于通过所述至少一个通信信道仅将含有与感兴趣事件有关的信息的视频信号进行传送并在所述监视位置进行再检查的装置(50、60)，其特征在于，(a)运动确定装置(31)包括用于提供所述运动信号的运动边缘检测装置；(b)所述处理装置还包括方向分析装置(41)，感兴趣区域分析装置(42)和感兴趣度分析装置(43)用于对所述检测信号和所述运动信号进行处理，以提供指出发生感兴趣事件的所述观察区域内的感兴趣区域内的所检测对象的运动方向并指出附加到事件的感兴趣度另外的信号；(c)连接阈值装置以接收所述运动边缘检测装置输出的信号并对阈值装置进行配置以仅在所述边缘的运动超过运动阈值时将所述运动信号施加到所述另一个装置；以及(d)设置判别装置(50)用于对所述指出发生感兴趣事件的所观察区域内的感兴趣区域内的所检测对象的运动方向并指出附加到事件的感兴趣度的另外的信号进行处理，以产生用于选择待通过所述至少一个通信信道传送到所述监视位置的信息的控制信号。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，连接所提供的缓冲装置(60)以接收所述视频输出信号并且其中所述缓冲装置(60)受控于所述控制信号。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，用于产生指出对象出现在摄像机的观察区域内的检测信号的所述检测装置(33)包括用于逐像素对所述摄像机的视频输出信号的强度与基准图象信号强度进行比较，用于对强度差值与检测阈值进行比较并被设置以仅当强度差值超过所述检测阈值时将所述检测信号送到所述方向分析装置(41)，感兴趣区域分析装置(42)和感兴趣度分析装置(43)的装置。
4.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，当选择的信息被传送到所述监视站时，所述检测装置产生基于选择信息的优先权的最优先信号。
5.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，当将选择信息传送到所述监视站时，所述判别装置产生可以使所述摄像机实现倾斜、摇摄全景或图像缩放功能的摄像机控制信号。
6.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，至少一个所述摄像机被连接到红外线检测器。
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