CN1254233A - 摄象机系统 - Google Patents

Abstract

身体佩戴式可移动计算机带有一个摄象机,能进行图象排序。当摄象机用户不能直接观看取景器时,为了把摄象机对准正确的方向,一个由用户佩戴并连接到计算机上的安装在头上的显示器就能实现该目的。例如,当摄象机的操作者观看游行队伍的人群的后面时,可以把摄象机取景器举在人群的上方,来观看他们头上安装的显示器内的图象,从而按所要求的方向移动摄象机。这种可看到的图象能够同时对佩戴者(或用户)显示出来,并且可以存储或记录在佩戴式计算机上或经计算机辅助设备发送到远处去。

Description

摄象机系统

本发明涉及一种摄象机系统，特别是涉及一种用来从摄象机把取景画面发送给用户的系统。该申请是1997年5月22日提交的美国专利申请No.08/861,598号的部分继续。

类似于消费者摄象机的视频拍摄装置具有能让拍摄者观察被拍摄信息的取景器，在拍摄者紧握摄象机就足以能够通过该取景器进行观察的情况下正常工作。然而，有些情况不允许拍摄者通过取景器来证实摄象机正在记录的东西就是拍摄者所想要拍摄的东西。

有几种情况是摄象师要在摄象机上拍摄不能清楚地取景的景象，例如，用户处在观看游行队伍的人群的后面，并且要拍摄游行队伍，用户只好把摄象机举到头的上方以期使摄象机的取景器避开用户前面的拥挤的人群。当用户要这样做的时候，他将无法确认摄象机正对合适的方向，而且他的拍摄只能碰运气。这种情况下，用户很可能就错过计划拍摄游行队伍的机会。在用户不能通过取景器容易地观察到被拍摄的场景的其他情况下，例如地震之后或倒塌的楼房，通常要把取景器探头插入到碎砖瓦砾之间的区域。在这些情况下，如果用户能够安排摄象机进行拍摄或确认摄象机正在对着计划之中的主题对象，这也是非常需要的。一旦作好之后，用户就能够改变摄象机的角度方向或点方向，确保拍摄到计划内的图象。

这时，如果用户不能观察摄象机取景器，对视频用户来说没有为了观察、确认、对准和调整摄象机正在记录的场景的调节功能。

在美国专利No.5,305,244(Newman等)中披露了一种用户不用手支承的可移动计算机，在Newman等的系统中，提供有一个精巧的自包容便携式计算装置，该装置完全由用户不用手来支承，并能够对用户恢复、显示信息。该计算装置包括一个由用户支承、与处理器耦合的语音识别组件，该语音识别组件用来接收来自用户的音频指令，再把所接收到的音频指令变换为电信号，然后识别经变换的电信号，并把经识别的电信号发送到处理器进行处理。该计算装置还包括一个与处理器耦合的显示器，该显示器用来接收来自处理器的信息并对用户显示所接收到的信息，该显示器也由用户支承，从而用户可以操作该计算装置，以便以不用手而仅采用音频指令的方式来显示信息。

美国专利No.5,189,512中公开了一种头盔式显示系统(HID)，该系统用来远距离观看戴在摄象师们头上的HID的视频信号。可视图象经镜面和双凸透镜构成的光学网络被变换为出现在摄象师的观测眼中的虚象，也连接于HID系统的一个遮挡装置把取景挡在非观测眼的外面，这样，来自双眼的察觉到的图象就在摄象师的大脑皮层中合成为一幅图象。这种显示系统仅对远距离观看视频图象时是一种有用的简单结构。

如果计算装置被包括在一个中间系统内或被包括在具有HID和摄象机的同一个系统内，这将是很有用的。例如，如果要观看被火、地震或其他破坏力毁坏的地方，它就能够立刻与毁坏前由任何计算机产生的图象进行比较。这种类型的系统的其他用途是用来在需要摄象机聚焦或其他操作时产生运动图形，而这时摄象师的手正握着摄象机不能完成这些操作。语音或不用手的其他操作会是极为需要的。这种系统中采用不用手的计算机的其他原因是把图象和信息传送到其他地方和系统，如传送到互连网等。另外，如果要把游行或其他活动记录在录象带上，语音或其他不用手的指令产生的计算机图象和声音就会立刻产生在要形成的录象带上。另一方面，为了容易地对准所用的摄象机的方向，处理器能够记录和重放记录在录象带上的图象的第N帧。用户支承或佩戴着的可移动不用手的计算机将极大地帮助摄象师，特别是在不可能通过摄象机直接取景时更是这样。在这种系统中，美国专利申请No.08/538,194中所描述的用户不用手支承的计算机装置是极为有价值的。

本发明的一个目的是提供一种用户不能使用摄象机取景器时观看拍摄目标的摄象机系统。

本发明的另一个目的是提供一种用户不肯定摄象机正观看到的东西时能够调整他的摄象机方向的摄象机系统。

本发明的再一个目的是提供一种用户不能容易地通过取景器观察要拍摄的现场视频信息时而由用户拍摄和/或发送来自摄象机的现场视频信息的可靠的方法。

本发明还有一个目的是提供一种改进用来确定倒塌的建筑物等内的牺牲者的位置的探头精度的方法和系统。

本发明的上述目的和其它目的是这样来实现的，即可以把一台带有显示屏幕或HMD的可移动计算机用来进行摄象机取景而不用摄象机取景器。要用于本发明和驱动装置的优选的计算机是序列号为No.08/538,194的原始专利申请(Mobile Assistant)中所披露的类型的计算机，但是，只要是带有取景屏幕的适宜的可移动计算机都可以应用。优选Mobile Assistant的原因是因为这种计算机是不用手的计算机系统，它可以让用户把摄象机或其他摄影机拿在手中，但是，带有取景屏幕的任何可移动计算机都可以应用。

申请序列号为No.08/538,194的计算机“Mobile Assistant”或“MobileComputer”是用于本发明的理想的计算机，因为它带有各种驱动装置能让用户拿着摄象机而不用手去操作，同时还具有不用手驱动的计算机所提供的所有优点。另外，这种摄象机可以容易地连接到Mobile Assistant的处理器上，以便把摄象取景显示到该Mobile Assistant的HMD(安装在头上的显示器)上。这种方法允许把摄象机移动或调遣到不可能通过观看来确认正确地拍摄所要记录在磁带上的主题目标的区域。该方法是这样来实现的，即有一个连接到可移动的计算机的视频拍摄装置，并观看由摄象机拾取的图象。一旦注意到被观看的景象，就能够移动所把握的摄象机直到把所要求的取景显示在HMD上为止。然后，该可移动计算机把视频信息送到存储装置或通信接口，把该信息发送到别的地方。当该信息被计算机指定传送路径时，计算机将抓取每个第N帧，并把它显示在用户的计算机监视器上或安装在头上的显示器上。使用这种方法，摄象师就能够观看到所要拍摄的东西，并能够根据需要调整摄象机的位置。

还有一个用来控制被拍摄对象的第N帧排列顺序的装置，所谓第N帧指的是任意预先选定的号码的帧，如每个第5帧或每个第10帧等等。

适配用于本发明的摄象机是相当简单的，一个AP.C.M.C.I.A.(PC)卡可以被用在Mobile Assistant的处理器中，并用一个R.C.A.接插件把它连接到摄象机上。所使用的PC卡可以是任何合适的卡，如由宾西法尼亚州马尔温的象限公司(Quadrant Corporation of Malvern，Pennsylyania)生产的现有的卡模板。

本系统将采用一个摄象机来进行描述，但是，同样可以使用任何其他类型的摄影机如静态摄影机。另外，如果需要的话，可以使用任何一种合适的可移动计算机，而不用Mobile Assistant，但是，由于Mobile Assistant的通用性，这是最可取的一种计算机。Mobile Assistant的一般功能如下。

它使用一个精巧的配套便携式计算装置，该装置完全由用户支承，而不用手恢复和显示信息。该计算装置包括一个具有固定装置的由用户支承的外壳，该固定装置用来可拆卸地固定该外壳。该外壳还包括存储预先装入的信息的存储装置和与该存储装置传递信息的处理装置，该处理器装置接收、恢复并根据所存储的程序处理信息和用户指令。该计算装置还包括音频发送器和与处理器装置传递信息的变换器装置，该变换器装置用来接收来自用户的音频指令并把所接收到的音频指令变换成电信号，然后识别所变换的电信号，再把经识别的电信号发送到处理器装置，该音频发送器和变换器装置也由用户来支承。该计算装置还包括与处理器装置传递信息的显示装置，该显示装置接收来自处理器装置的信息，并把所接收到的信息对用户进行显示，该显示装置也由用户支承，因此，用户可以不用手而仅采用音频指令来操作计算机显示信息。

还存在一些情况，如操作佩戴式计算机的人需要把摄象机聚焦于他不能直接看到的景象上，这样的情况包括使用带手持棒的摄象机，该手持棒用来把摄象机定位于可见障碍物周围，如处在一个狭窄的空间中的围墙内的维修中的装置。把来自摄象机的图象传送到佩戴式计算机，在佩戴式计算机内进行数字化、数据处理以及分配格式化。然后可以把该可见图象对佩戴式计算机的操作者进行显示、存储或记录在佩戴式计算机上，并发送到远处进行分析。

这种图象/视频拍摄系统可以由一台摄象机构成，如由日本国东京的索尼公司制造的索尼“XC-999”CCD型摄象机或其他能够拍摄和/或传递静态图象或运动图象的摄影机。这种摄象机能够通过多芯电缆连接到一个图象/视频拍摄卡上，如由宾西法尼亚州的马尔温象限国际公司(QuadrantInternational，Malvern.PA)制作的“Cardcam Video_in”，或者能够经过无线装置与装有图象/视频拍摄卡的主计算机传递信息。这种图象/视频拍摄卡可以构成在该主计算机内或构成在现有的摄象机内或作为一个PCMCIA或“PC卡”插在主计算机中。在上述的图象/视频拍摄卡装置内，拍摄卡可以插在PCMCIA兼容槽内，该槽装在像Xybernaut Corporation，Fairfax VA制造的MobileAssistantII型主计算机内。

按照上述的构成，图象/视频拍摄卡提取来自摄象机的信息，并把模拟信息变换为数字信息，再进行如下的一个步骤：(1)把信息存储在硬盘驱动器上或其他媒体上，以便以后进行发送；(2)直接把所有的信息安排到与主计算机连接的信息传递装置，以便把这些信息发送到远处去；或(3)同时执行信息存储和信息传递。在任何一种情况下，所存储的程序都在把信息控制或安排到正确的位置上，同时把每个第N帧送到显示器去由摄象机排列。所谓“第N帧”是指用户为了得到看到的图象的排列顺序而要求的某个号码的帧，移动摄象机直到用户看到他要用视频(或其他摄影机)装置记录的图象为止，这样就能够简单地得到所要求的排列顺序。

在另外的实施例中，作为该实施例的变化，是改变了把来自摄象机的图象传递到主计算机的装置。例如，如果拍摄卡定位在摄象机上，用户就可能经过串行口或并行口传递信息，这一点有些重要，因为有些数字式摄象机(单镜头式摄象机)有到串行口的直接接口，用来把拍摄的图象传递给计算机，在该例中，摄影机本身不是摄象机，而是拍摄静态图象。而用于本发明的摄影机统称“摄象机”，它将包括静态摄影机、夜视摄影机、热像摄影机、红外摄影机等，或其他任何合适的摄影机。

附图简要说明

图1是摄象机到Mobile Assistant的处理器的连接装置的立体图。

图2是用于本发明的安装在头上的显示器的平面图。

图3是本发明的系统或本发明的一个实施例的一种应用的立体图，用来说明用户在人群头顶上方拍摄的情景。

图4是本发明的一个实施例的平面图，其中摄象机被连接到一个MobileAssistant和安装在头上的显示器装置。

图5是Mobile Assistant的处理器的立体图，该处理器具有与摄象机和本发明的系统中的安装在头上的显示器连接的装置。

图1中，示出可移动式计算机的处理器2，可移动式计算机具有控制按钮3和一个需要手动操作计算机系统时用的鼠标杆4。然而在本发明中，最好是使用音频驱动、眼搜索、脑电图记录或其他不用手的驱动；对于适宜的驱动装置，见序列号为No.08/538,194的原始申请。处理器2有一个PCMCIA卡盒5，该卡盒容纳一个本发明中所使用的PCMCIA(PC)卡10。电缆6从处理器2延伸到摄象机(或其他摄影机)1，电缆7从处理器2的电出口延伸到摄象机1或延伸到安装在头上的显示器(HMD)8或其他监视器，见图4和图5。下凹的PC卡盒5保护该卡在关上门9时不被损坏，槽11可以在关上门9时让电缆6穿出来，如图3所示，可以使用任何一种合适的显示器，如HMD8。

图2中，装在头上的显示器8包括一个窄头带12，它具有一个与其相连的可转动目镜或传感器13，该目镜13与转动臂14相连，头带12可以用调节装置15调节。计算机连接装置或处理器连接装置7与目镜13连接，并在HMD8的后面延伸到处理器2。一个适宜的HMD的详细说明描述在待审专利申请No.08/745,013中；所说的描述以参照的形式结合在本发明中。耳机或听筒16也连接在头带12上，话筒17可动地连接在听筒16上。如上所述，最好是音频驱动，在本发明中可以使用包括其他不用手的驱动方法在内的其他适宜的驱动方法。序列号为No.08/538,194的专利申请披露了一些适宜的驱动方法和用于本发明的其他实施例。被发送到该HMD8的视频图象由用户在目镜内13观看，并移动摄象机7，以及改变其方向把在目镜13内观看到的要求的图象记录下来。

在图3中，表示了一个用户把摄象机7举在拥挤的人群的头18的上方，用户19使用他的不用手操作的包括显示屏幕或目镜13、处理器2和连接电缆6，7的计算机系统，就能够容易地改变摄象机7的方向，直到在显示屏幕13上观看到所要求的图象为止。显然，用户19从这个位置上通过摄象机1的取景器不能看到所要求的图象，但是，他能够通过目镜13观看到所要求的图象，或者移动摄象机1直到通过显示屏幕13看到所要求的图象为止。处理器2可以有一个PCMCIA卡10，该卡是被编程的，以便记录第N帧图象或所要求的图象，所谓第N帧是指该用户为适当地调整摄象机1所必须的帧图象的某个号码。

图4和图5中，Mobile Assistant的处理器2可以经FCMCIA卡或经处理器2内的出口接插件20连接到摄象机1。HMD经电缆7连接到处理器2，该电缆7也在连接装置21处连接到处理器2，该处理器2可以包括带环22和23，带环用来把处理器2戴在用户的手腕上(或其他部位)，当把处理器2由一个人体佩戴单元改造成为一个如待审专利申请No.08/698,319所披露的立式单个计算机时，带环23还可以用作一个可移动支座。由于采用固定式计算机或一个搭接顶会妨碍摄象师的可动性，所以，如图3所示的人体佩戴式不用手的计算机能够提供本发明所要求的计算机装置。如上所述，Mobile Assistant对这个系统附加了现有技术所没有披露的关键性的能力，即与其他远距离的计算机或系统如互连网传递信息并对其他地方显示被记录的图象的能力，这些图象在被摄象机记录时可以进行分析。如果该可移动式计算机是一个优选的语音驱动式计算机，可以由摄象师们把指令送到发生问题的其他地方或需要分析正在被显示的图象的其他地方。与仅仅具有与远距离摄象机传递信息的HMD相比，具有管理远距离摄象机的计算机的益处如下：

(1)该计算机可以一面观看摄象机图象一面叠加信息；

(2)该计算机可以重新调出或远距离调出存储在计算机内的被拍摄的其他图象，并与所观看到的图象进行比较；

(3)该计算机可以对使用两路语音的人进行通信，这种选项将需要一个分离的单元；

(4)该计算机可以处理图象，以便更好地限定要观看的东西；

(5)该计算机具有返回来参考已经拍摄的图象的能力。

具有带一个HMD和一个远距离摄象机的计算机的益处之一是用户能够重新调出存储在本地计算机或远距离计算机内的信息，在用户需要确定当前正在观看的目标自上次观察至目前为止是否已经变化时，这将是非常有用的。对于确定一个目标随时间是否已经变化来说，重新调出预先拍摄到的图象的能力和与用摄象机正在观看的图象同时用相关数据显示所存储的图象的能力不仅是需要的，而且是必须的。一个例子是需要周期性地检测处在锅炉房内的管道的内部完整性的检修人员，管道检测程序需要用以一个已经在管道内沿开口的下行方向拖拽的摄象机，如果遇到裂缝或问题，检测人员就可以从所佩戴式计算机或从远距离计算机系统(用佩戴式计算机的通信能力)调出该管道的以前检测的信息，如果该管道的内部结构已经比上次的检测劣化，就要进行适当的维修。在本系统中使用一个可移动的用户支承的计算机也能够容易地进行除检测之外的类似的用途。

这样，当由于任何原因而不能使用摄象机1中的目镜24时，以及需要远距离装置来观看图象时，本系统就为此而提供方便且可移动的装置。当为进行远距离观看而需要使用Mobile Assistant作为系统的一部分时，如待审美国专利申请No.08/538,194和No.08/698,319所披露的那样，可以改造使用MobileAssistant。

在此，已经描述了本发明的优选的和最佳的实施例，并结合附图说明了本发明的基本原理，但是，应当理解可以作出各种改型和衍生结果，但都不背离本发明的宗旨和范围。

Claims (16)

1.一种拍摄摄影机图象并对远离所述摄影机的设备显示摄影机图象的系统，由包括按图象方式连接到一个摄象机的可移动计算机的图象排序装置构成，所述可移动计算机由不用手的驱动装置构成，所述计算机包括与所述摄影机连接的连接装置、一个处理器和用户支承的显示屏幕，所述连接装置由电缆或光导纤维构成，其一端连接到所述处理器，另一端连接到所述摄象机内的连接接收装置，所述处理器具有把经所述连接装置接收到的图象发送到所述显示屏幕的装置，所述处理器具有具有记录所述接收到的图象的每个第N帧的装置，其中所述驱动装置从包括音频驱动装置、眼搜索驱动装置、脑电图记录驱动装置和其混合装置的装置组中选出。

2.根据权利要求1的系统，其特征在于所述连接装置被连接到一个所述处理器中的PCMCIA卡上。

3.根据权利要求1的系统，其特征在于所述排序装置由所述驱动装置构成。

4.根据权利要求1的系统，其特征在于所述可移动计算机是一个用户不用手支承的计算机。

5.根据权利要求1的系统，其特征在于所述显示屏幕在由用户支承的安装在头上的显示器上。

6.根据权利要求1的系统，其特征在于所述记录的第N帧是指该用户为适当地调整摄象机1所必须的帧图象的某个号码。

7.根据权利要求1的系统，其特征在于所述可移动计算机具有用来在所述摄影机正在拍摄时与第二个地方通信的装置。

8.根据权利要求1的系统，其特征在于所述可移动计算机具有用来把所述摄影机图象发送到计算机网络的装置。

9.一种由用来把摄影机图象显示到与所述摄影机分离的设备上的装置构成的图象排序系统，所述系统具有图象排序装置，所述图象排序装置包括一个带有不用手的驱动装置的不用手的可移动的佩戴式计算机，所述驱动装置从包括音频驱动装置、眼搜索驱动装置、脑电图驱动装置和其混合装置的装置组中选出，所述可移动的佩戴式计算机包括与所述摄影机连接的连接装置、一个处理器和用户支承的显示屏幕，所述连接到所述摄影机的装置由电连接器或光导纤维连接器构成，其一端连接到所述处理器，另一端连接到所述摄象机内的连接接收装置，所述处理器具有把经所述连接到所述摄影机的装置接收到的图象发送到所述显示屏幕的装置，所述处理器具有记录所述接收到的设定号码的图象帧的装置。

10.根据权利要求9的系统，其特征在于所述连接装置被连接到一个所述处理器中的PCMCIA卡上。

11.根据权利要求9的系统，其特征在于所述排序装置由所述驱动装置构成。

12.根据权利要求9的系统，其特征在于所述可移动计算机是一个用户不用手支承的计算机。

13.根据权利要求9的系统，其特征在于所述显示屏幕在由用户支承的安装在头上的显示器上。

14.根据权利要求9的系统，其特征在于所述记录的第N帧是指该用户为适当地调整摄象机所必须的帧图象的某个号码。

15.根据权利要求9的系统，其特征在于所述可移动计算机具有用来在所述摄影机正在拍摄时与第二个地方通信的装置。

16.根据权利要求9的系统，其特征在于所述可移动计算机具有用来把所述摄影机图象发送到计算机网络的装置。

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