CN1324536C - 影像自动跟踪监视系统及其摄影装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种影像自动跟踪监视系统及其摄影装置，此监视系统包括一可做360度全方位旋转的摄影装置，其摄取的影像传输至一影像处理装置，以进行处理并输出一组控制信号，使一警报模块及该摄影装置根据该组控制信号发出警报及跟踪入侵或异常目标；其中，该摄影装置包括一平台，在平台上设有一支架，且在支架侧边连接设置有一容置座体，以容置一摄影机，在支架与容置座体间枢设有二旋转接头，藉由二转动装置的带动使该容置座体做360度全方位的旋转。因此本发明具有全方位监视及自动搜索、跟踪与远程警报等功效。

Description

影像自动跟踪监视系统及其摄影装置

技术领域

本发明涉及一种监视系统，特别是一种可全方位监视，且自动搜索、跟踪影像及发出警报的监视系统。

背景技术

传统的监视系统是将一摄影机设置于一特定位置，只能监视一特定视角范围，具有监视死角的缺失；且传统的自动控制器除了将大楼自动控制系统串接影像监控装置外，其它附加功能有限，如传统保全摄影机只能被动地做记录，而无法在出现某些异常影像时，主动向外警告或求援，更无法自动判断入侵状况发出警报。

而具有自动跟踪功能的监视系统，如台湾专利申请第088104495号的“智能型影像监视系统”，包括多个检测器及多个影像接收器单元，以监视一界定区内的入侵，其输出信号由一处理及控制电路进行处理，处理后的信号由一无线发射器传送，另有一无线接收器单元用以接收无线发射器所传送的信号。其中，利用多个影像接收器单元的配置，藉以在360度的所有方向上监视，再由一处理及控制电路自动跟踪在界定区内移动的物体。

然而，上述系统所以能够达到360度全方向的监视，是藉由多个影像接收器单元的数组设置来达到此效果，不仅致使整个影像监视系统庞大且复杂，且成本高昂；此外，检测器与影像接收器单元为二种单一装置，故检测器仅能被动等待入侵才能检测到，无法主动搜索并跟踪入侵物。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种影像自动跟踪监视系统，藉由可做360度回旋及俯仰全方位旋转的单一摄影装置，实现监视无死角的功效，并具有成本低的优点，以克服传统智能型监视系统庞杂且成本高的问题。

本发明的另一目的是提供一种影像自动跟踪监视系统，其摄影装置具有主动搜索及跟踪入侵物体的功效。

本发明的再一目的是使监视系统结合触动检测器的设置，以提供一种具有警戒及远程实时警报作用的影像自动跟踪监视系统。

本发明的又一目是提供一种影像自动跟踪监视系统，藉由感知预设的传感器被触发，可使摄影装置朝向预定方位，并进行搜索与跟踪。

本发明的又一目的是提出一种可做360度回旋及俯仰全方位旋转的摄影装置，以克服传统摄影机因线路缠绕问题而无法做360度回旋及俯仰全方位旋转的问题。

本发明的又一目的是提出一种摄影装置，其指向可以朝向三维空间中任何方向，其位置中心基准点为球面坐标的球心，而便于数学运算。

根据本发明，一影像自动跟踪监视系统包括：一摄影装置，其可做360度旋转的摄影摄取，该摄影装置摄取的影像以一传输模块传输出去；一影像处理装置，用以处理从该传输模块输入的影像信号而输出一组控制信号，并使一警报模块及该摄影装置根据该组控制信号发出警报讯息及动作。

其中，摄影装置包括一平台，至少一支架设置在该平台上，在支架的上侧边设有至少一容置座体，且在支架与容置座体间以一旋转接头连接，且藉由至少一转动装置带动该容置座体做360度垂直方向的旋转；另有一摄影机设置在容置座体内，且与该容置座体一同动作。

下面结合附图通过具体实施例对本发明进行说明，以便进一步了解本发明的目的、技术内容、特点及其所实现的功效。

附图说明

图1为本发明的架构方块示意图；

图2为本发明的摄影装置的立体结构示意图；

图3为本发明的摄影装置上旋转接头的立体结构示意图；

图4为图3的正面剖视图；

图5为图3的侧面剖视图；

图6为本发明的各种模式的切换运作示意图。

附图标记说明：10摄影装置；12传输模块；14影像处理装置；15显示单元；16信号处理模块；18储存单元；20微处理器；22控制接口；222警报接口；224马达控制接口；226操控接口；24警报模块；26警报控制单元；28声光警示模块；30无线通讯模块；30’GSM模块；32遥控开关；33传感器；34触动检测器；36控制端；38平台；40支架；40’支架；42容置座体；44旋转接头；46俯仰步进马达；48皮带轮；50中空座体；52回旋步进马达；54皮带轮；58脚座；60待机模式；62警戒模式；64跟踪与警报触发模式；63搜索模式；70本体；72环状空间；74导电液体；76圆形密封片；78导电线。

具体实施方式

本发明藉由可做360度全方位旋转的摄影装置，配合数字影像处理以警戒、自动搜索并跟踪入侵目标，且结合无线通讯模块实时发出远程警报，用以保护特定区域的安全。

图1为本发明的架构方块示意图，一影像自动跟踪监视系统包括一摄影装置10，其可做360度全方位旋转的摄影，摄影装置10的立体结构与旋转作用将详述于后；摄影装置10摄取的影像信号通过一传输模块12传送至一影像处理装置14。影像处理装置14包括一微处理器20，以控制影像处理装置14内其它各组件的动作，微处理器20连接有一信号处理模块16、一储存单元18、一显示单元15及一组控制接口22，分别为一警报接口222、一马达控制接口224及一操控接口226，其中，警报接口222及马达控制接口224通常为RS-232接口；操控接口226则提供使用者手动设定摄影参数、镜头伸缩及运作模式等控制因子。藉由信号处理模块16处理解算该影像信号，且由微处理器20发出警报控制及马达控制信号，并通过警报接口222及马达控制接口224分别将这些控制信号传输至对应的警报控制单元26及摄影装置10，储存单元18用以储存该影像信号及控制信号等数字资料，显示单元15用以显示影像及系统动作状态。

其中，传输模块12可为电缆线，亦可为一无线传输模块，此无线传输模块包含一发射端及一接收端，且发射端设置在摄影装置10上，接收端设置在影像处理装置14上，以利用发射端将摄影装置10摄取的影像发射出去，且由接收端接收该影像信号而输入影像处理装置14。

另有一警报模块24通过警报接口222与影像处理装置14相连接，在警报模块24内设有一警报控制单元26，其连接有一声光警示模块28、一无线通讯模块30、一遥控开关32、一传感器33及一触动检测器34。警报控制单元26负责警报模块24内各组件动作流程的控制；其中，警报控制单元26通过警报接口222接收由影像处理装置14发出的警报控制信号，且根据该控制信号来控制声光警示模块28发出声音及灯光闪烁的警报。无线通讯模块30通常包含900MHz、1800MHz及1900MHz三频的GSM模块，设有语音通讯及收发简讯功能，可预设4组通报电话号码；此外，藉由一控制端36通过无线通讯模块30可切换警报控制单元26的动作模式为待机模式、警戒模式或搜索模式。遥控开关32受控于控制端36，以控制警报模块24的开/关，且控制端36通过遥控开关32可切换警报控制单元26的动作模式为待机模式、警戒模式或搜索模式。传感器33通常为磁簧开关、烟雾警报器及温度警报器等，藉由传感器33的设置以检测入侵或异常动作，可实时发出远程警报，并通过影像处理装置14驱使摄影装置10朝向预设的方位，并进行搜索与跟踪。触动检测器34通常为高灵敏度的磁簧开关，藉由触动检测器34的设置用以检测暴力破坏动作，可实时发出远程警报。

图2是本发明的摄影装置10的立体结构示意图。如图所示，摄影装置10包括一平台38，在平台38上垂直设有一支架40，在支架40的上侧边连接有一ㄩ型的容置座体42，以容设一摄影机(图中未示)，摄影机可连设一镜头控制马达(图中未示)，以控制摄影机的镜头的拉远/近；在容置座体42与支架40间枢设有一旋转接头44，以利用旋转接头44连动容置座体42做垂直方向的360度旋转；在平台38上且在位于支架40的下侧边设有一俯仰步进马达46，并以一皮带(图中未示)连接旋转接头44外围的皮带轮48，以藉由俯仰步进马达46的驱动且同时通过旋转接头44的枢接，带动容置座体42可做垂直方向的360度旋转。

其中，在平台38上还可垂直设置一支架40’，支架40’与支架40平行相对，且使容置座体42位于该二支架40、40’之间，以增加容置座体42旋转时的稳定度。另外，摄影机可朝向三维空间中任何方向，且摄影机的空间坐标位置中心基准点为球面坐标的球心，以便于数学运算。

此外，在平台38下方设有一中空座体50，在中空座体50内设有一回旋步进马达52，并以一皮带(图中未示)连接一位于平台38下方的皮带轮54，以藉由回旋步进马达52的驱动进而带动平台38做水平方向的360度旋转。另，在中空座体50下方设有四脚座58，以使摄影装置10运作时，藉由脚座58提供稳定作用，而不产生晃动，以保持影像的清晰度。上述俯仰步进马达50及回旋步进马达52具有微步进控制功能，且通过马达控制接口224接受影像处理装置14送出的位置及速度命令而平滑地转动与定位，以达到保持影像稳定的功效。

上述旋转接头44的结构如图3、图4合图5所示，分别为旋转接头的立体结构示意图及其正面与侧面的剖视图，旋转接头44具有一圆筒形本体70，在本体70内设有四个沿轴向延伸的环状空间72，在环状空间72内填充有一导电液体74，且在本体70二端内位于环状空间72二端缘处各设有一圆形密封片76，且可在本体70的径向方向上旋转；藉由从其中二环状空间72的二端缘处各拉出一导电线78且穿过圆形密封片76，以便与摄影机及俯仰步进马达46形成电连接。因此旋转接头44利用导电液体74可导电且为流体的特性，使圆形密封片76旋转时，本体70固定不动，故导电线78不会缠绕在一起。

因此，利用旋转接头的连接及马达的驱动，使摄影装置在机械设计上可具有马达控制信号及电源线不影响旋转作用的特性，进而达到摄影机具有360度旋回及俯仰旋转的功效以及监视无死角的目的；与现有技术相较，现有技术利用复数数组排设的摄影机来达到360度监视的作用，因此，本发明不但利用单一摄影装置即可实现监视无死角的功效，并可克服现有监视系统庞杂且成本高的问题，而具有系统简单且成本低的优点。

在说明完本发明的系统结构及连接关系后，接下来，说明本发明影像自动跟踪监视系统的动作模式与作用关系，为使说明更易于了解，以下的无线通讯模块30将以GSM模块30’辅助说明的。如图6所示，为本发明的待机模式、警戒模式、搜索模式及跟踪与警报触发模式的切换运作的示意图，同时请参图1所示，系统在开启电源后，经自测后即进入待机模式60，等待控制端36经由遥控开关32或GSM模块30’设定进入警戒模式62或搜索模式63。当警报控制单元26接收到进入警戒模式62/搜索模式63的讯息后，即发出指令给影像处理装置14及GSM模块30’进入警戒模式62/搜索模式63；而在警戒模式62/搜索模式63下，警报控制单元26接收到经由遥控开关32或GSM模块30’发出的解除警戒/搜索讯息，即又恢复为待机模式60。其中，在待机模式60下，不转动摄影机、不进行影像处理计算，警报控制单元26也不对传感器33的触发及触动检测器34的检测做响应。

其中，警戒模式62用于执行警戒，且通过摄影机及传感器33来检测入侵目标。系统进入警戒模式62后的动作流程为：当系统由待机模式60进入警戒模式62时，先进行摄影机定位，定位完成后摄影机朝向预设的方位；摄影机摄取的影像信号经由传输模块12传送至影像处理装置14后，每次比对2张影像，以找出画面中是否有移动的目标。若未找到移动的目标则继续警戒；若发现移动目标，则进入跟踪与警报触发模式64。

搜索模式63用于执行搜索，且通过摄影机来检测入侵目标。系统进入搜索模式63后的动作流程系详述如下：当系统由待机模式60进入搜索模式63时，先进行摄影机定位，定位完成后再利用摄影机进行搜索。摄影机摄取的影像信号经由传输模块12传送至影像处理装置14后，由其内的信号处理模块16进行处理解算；其中，摄影机在进行搜索时，利用俯仰步进马达46及回旋步进马达52的驱动系以每10秒30步的速度进行搜索(每步转动的角度可经由使用者设定)，每次到达定点时摄取2张影像，且将该影像的信号传送至影像处理装置14内以进行比对，并找出画面中是否有移动的目标。若未找到移动的目标则将摄影机按预先规画的路径移动至下一定点继续搜索；若发现移动目标，则进入跟踪与警报触发模式64。

另外，在搜索模式63下，警报控制单元26同时亦接收传感器33的响应，若传感器33被入侵动作触发，旋即回复讯息至警报控制单元26，而进入跟踪与警报触发模式64。

跟踪与警报触发模式64处理摄影装置10或传感器33检测到的入侵或异常状况。经由影像处理装置14将摄影装置10摄取的影像进行解算处理而发现入侵目标时，影像处理装置14将立即发出指令使摄影装置10对入侵目标进行跟踪，影像处理装置14将根据目标的位置及移动速度以10秒30次的计算速度，计算摄影机移动的下一个定点，以保持目标在画面的中央；此时，影像处理装置14亦激活数字影像纪录，使影像处理装置14内的微处理器20将影像资料储存于储存单元18内，且影像处理装置14同时通过警报接口222响应警报信号给警报控制单元26，并由警报控制单元26控制声光警示模块28发出声光警报，同时警报控制单元26通过GSM模块30’拨出预设电话号码以发出入侵警报。

藉由传感器33检测到入侵或异常状况时，跟踪与警报触发模式64被激活，使摄影装置10转向至预设的方位，以开始进行目标的搜索与跟踪。其中，若在传感器33检测到入侵动作之际，摄影机已进行目标跟踪，则继续跟踪目前的目标，不再转动至被触发的传感器33对应的方位；若不同的传感器33均检测到侵入动作时，摄影机转向至最新被触发的传感器33对应的方位，以进行目标搜索。

此外，当触动检测器34检测到暴力破坏动作时，警报控制单元26同样亦发出声光警报，及通过GSM模块30’拨号给预设电话使用者以发出入侵警报。

上述摄影机在跟踪目标时，若经过1分钟均未再跟踪到入侵目标，则转向传感器33对应的方位搜索持续2分钟，若仍未检测到入侵目标，则回到先前已设定的警戒模式62或搜索模式63继续动作。

其中，安全人员在收到警报后，可通过电话解除跟踪与警报触发模式64或抵达现场利用遥控开关32解除本模式。若入侵警报未解除，则以预设间隔时间重复发出入侵警报直到解除本模式或收到停送警报命令为止。

另外，在跟踪与警报触发模式64下，系统全程纪录数字影像，直到解除本模式或影像储存媒体满载。

综上所述，本发明为一智能型监视系统，具有以下功效及特点：

1.机械结构具有旋回及俯仰均可的360度旋转的设计，无旋转死角。

2.具有警戒目标能力，系统在警戒模式时，系可对特定方向寻找在区域内移动或异常的目标。

3.具有搜索目标能力，系统在搜索模式时，按照预定的搜索路径寻找在区域内移动或异常的目标。

4.具有跟踪目标能力，若在警戒或搜索时找到移动或异常的目标，则进入跟踪与警报触发模式，系统将解算目标移动的位置及速度，以控制摄影机的移动，使目标保持在影像的中央。

5.具有影像记录的功能，当系统进入跟踪与警报触发模式时同步纪录数字影像，将跟踪的目标影像加以纪录以供日后参考。

6.结合无线通讯模块发出实时远程警报。

7.结合传感器，当传感器被触发时，通过无线通讯模块远程发出警报，并同时将摄影装置转向传感器对应的方位，以搜索并跟踪目标。

8.结合触动检测器，当检测器被触发时，系通过无线通讯模块发出实时远程警报。

以上通过实施例说明了本发明的特点，其目的在使本领域的熟练技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，而非限定本发明的范围，故，凡其它未脱离本发明所揭示的精神所完成的等效修饰或修改，仍应包含在本发明的保护范围内。

Claims (17)

1.一种影像自动跟踪监视系统，其特征在于，包括：

一摄影装置，进行360度回旋及俯仰全方位旋转的摄影；所述摄影装置包括一平台、至少一摄影机及一俯仰马达，在所述平台上垂直设有至少一支架，且所述支架的侧边设有一容置座体，以容设所述摄影机，在所述容置座体与所述支架间利用一旋转接头连接，以藉由所述俯仰马达的驱动，同时通过所述旋转接头的连接，使所述容置座体做垂直方向的360度旋转。

一传输模块，传输所述摄影装置摄取的影像；

一影像处理装置，连接所述传输模块，以处理从所述传输模块输入的影像信号而输出至少一控制信号；以及

一警报模块，根据所述控制信号发出警报。

所述旋转接头为圆筒形，且在其本体内设有至少一沿轴向延伸的环状容置空间，在所述容置空间内填充有一导电液体。

2.如权利要求1所述的影像自动跟踪监视系统，其中，还设有一回旋马达，以利用所述回旋马达带动所述平台做水平方向的360度旋转。

3.如权利要求1所述的影像自动跟踪监视系统，其中，所述摄影装置更设有一镜头控制马达，以控制所述摄影机的镜头的拉远/近。

4.如权利要求1所述的影像自动跟踪监视系统，其中，所述摄影机每次到达定点时摄取至少二张影像，且将所述影像信号传送至所述影像处理装置进行比对，以找出画面中是否有异常的变化。

5.如权利要求1所述的影像自动跟踪监视系统，其中，所述传输模块还包括一无线传输模块，所述无线传输模块包含一发射端及一接收端，所述发射端设置于所述摄影装置，且所述接收端设置于所述影像处理装置。

6.如权利要求1所述的影像自动跟踪监视系统，其中，所述影像处理装置包括一信号处理模块、一储存单元、一显示单元、一微处理器及至少一控制接口，以藉由所述信号处理模块将来自所述摄影装置的影像信号加以解算，且由所述微处理器发出至少一控制信号，并通过所述控制接口将所述控制信号传输出去，所述储存单元用以储存数字资料，所述显示单元则显示影像及系统动作状态。

7.如权利要求6所述的影像自动跟踪监视系统，其中，所述控制接口包括一警报接口、一马达控制接口及一操控接口。

8.如权利要求1所述的影像自动跟踪监视系统，其中，在所述警报模块内还设有一无线通讯模块。

9.如权利要求8所述的影像自动跟踪监视系统，其中，一控制端通过所述无线通讯模块可切换所述警报模块的模式为待机模式/警戒模式/搜索模式。

10.如权利要求8所述的影像自动跟踪监视系统，其中，所述无线通讯模块设有语音通讯单元及简讯收发单元。

11.如权利要求1所述的影像自动跟踪监视系统，其中，在所述警报模块内还设有至少一触动检测器及至少一传感器，以检测暴力破坏及入侵动作。

12.如权利要求1所述的影像自动跟踪监视系统，其中，在所述警报模块内还设有一遥控开关。

13.如权利要求12所述的影像自动跟踪监视系统，其中，一控制端通过所述遥控开关可切换所述警报模块的模式为待机模式/警戒模式/搜索模式。

14.一种摄影装置，其特征在于，包括：

一平台；

至少一支架，其设置在所述平台上；

一容置座体，设置在所述支架的侧边且与所述支架连接；

至少一旋转接头，连接所述支架与所述容置座体，以连动所述容置座体旋转；

至少一摄影机，设置在所述容置座体内；以及

至少一转动装置，通过所述旋转接头的连动而带动所述容置座体做360度旋转。

其中，所述旋转接头为圆筒形，且在其本体内设有至少一沿轴向延伸的环状容置空间，在所述容置空间内填充有一导电液体。

15.如权利要求14所述的摄影装置，其中，还设有另一转动装置，以带动所述平台做水平方向的360度旋转。

16.如权利要求14所述的摄影装置，其中，所述摄影机可朝向三维空间中任何方向，且所述摄影机的空间坐标位置中心基准点为球面坐标的球心。

17.如权利要求14所述的摄影装置，其中，所述摄影机还连设有一镜头控制马达，以控制所述摄影机的镜头的拉远/近。

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