CN1705370A - 用于视频摄像机图像的可转换隐私遮掩 - Google Patents

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CN1705370A CNA2005100755182A CN200510075518A CN1705370A CN 1705370 A CN1705370 A CN 1705370A CN A2005100755182 A CNA2005100755182 A CN A2005100755182A CN 200510075518 A CN200510075518 A CN 200510075518A CN 1705370 A CN1705370 A CN 1705370A
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Abstract

一种包括摄像机，显示屏和处理装置的系统。隐私遮掩使显示图像的一部分变模糊。该处理装置根据摄像机视野的变化对该隐私遮掩进行转换，其中，在第一视野中，由多个坐标为(x1，y1)，...(xn，yn)的顶点定义该隐私遮掩，以及，在第二视野中，该处理装置为每个基于摄像机视野变化的顶点确定经过转换的坐标，(x1’，y1’)，...(xn’，yn’)。该隐私遮掩通过像素行是可定义的，并且该处理装置对多个像素行的相反端进行识别，每个识别出来的端定义隐私遮掩的一个顶点。该隐私遮掩还可以包括由遮掩区域完全包围的未遮掩区域。

Description

用于视频摄像机图像的可转换隐私遮掩
技术领域
本发明涉及用于视频摄像机图像的隐私遮掩，并且，更具体地讲，涉及对其进行转换以解决摄像机视野变化的隐私遮掩。
背景技术
在许多场所中见到视频监视摄像机系统，它既可以包括具有固定视野的固定摄像机，也可以包括能够摇动，倾斜和/或缩放以调整摄像机视野的可调摄像机。这样的摄像机的视频输出典型地与中心区域进行通讯，其中该视频输出显示在几个显示屏中的一个上，并且安全人员可以监视该显示屏来观察可疑的行为。
当使用一个视频监视摄像机系统时，系统中摄像机视野中的区域可以包括想要监视的区域和私人区域。在这样的环境下，所知道的是要提供隐私遮掩，该隐私遮掩使视频图像中与私人区域对应的部分变得模糊。当该摄像机是一个具有可调视野的摇动、倾斜、缩放摄像机时，显示图像中与私人区域对应的部分将会跟着摄像机视野的变化而改变。尽管不同的系统已经提出了在监视摄像机系统中提供隐私遮掩的需求，但是仍有提高这些系统性能的需求。
发明内容
本发明提供一种具有隐私遮掩的监视摄像机系统，它能够随着摄像机的视野发生改变而使遮掩变形，并且能够很好地调整遮掩使其与想要保留隐私的区域一致。
在一种形式中，本发明包括：一个监视摄像机系统，包括一个具有可调视野的摄像机；一个显示屏，显示由摄像机获得的图像；以及一个处理装置，可操作地连接到摄像机和显示屏。将该处理装置配置成允许用户定义使所显示图像中的一部分变得模糊的隐私遮掩。将该处理装置进一步配置成，根据摄像机视野的变化对隐私遮掩进行转换，其中，在第一视野中，通过多个坐标为(x1，y1)，...(xn，yn)的顶点对隐私遮掩进行定义，以及在不同于第一视野的第二视野中，该处理装置为每个基于摄像机视野变化的顶点确定经过转换的坐标，(x1’，y1’)，...(xn’，yn’)，其中，隐私遮掩和经过转换的隐私遮掩分别使在第一视野和第二视野中的基本相同的目标对象变得模糊。另外，第一视野中的隐私遮掩通过像素行是可定义的，并且将该处理装置配置成对多个像素行的相反端部进行识别，每个识别出来的端部定义隐私遮掩的一个顶点。
在另外一种形式中，本发明包括：一个监视摄像机系统，包括一个具有可调视野的摄像机；一个显示屏，显示由摄像机获取的图像，以及一个处理装置，可操作地连接到摄像机和显示屏。将该处理装置配置成允许用户定义使所显示图像中的一部分变得模糊的隐私遮掩。将该处理装置进一步配置成，根据摄像机视野的变化对隐私遮掩进行转换，其中，在第一视野中，通过多个坐标为(x1，y1)，...(xn，yn)的顶点对隐私遮掩进行定义，以及在不同于第一视野的第二视野中，该处理装置为每个基于摄像机视野变化的顶点确定经过转换的坐标，(x1’，y1’)，...(xn’，yn’)，其中，隐私遮掩和经过转换的隐私遮掩分别使在第一视野和第二视野中的基本相同的目标对象变得模糊。另外，第一视野中的隐私遮掩通过多个像素块是可定义的，并且将该处理器配置成对每个像素块的至少一个位置点进行识别，每个位置点定义隐私遮掩的一个顶点，其中隐私遮掩包括至少一个由构成隐私遮掩的一部分的其它像素块完全包围的非周界像素块。
在另外一种形式中，本发明包括一种使所选定的视频图像的部分变得模糊的方法。该方法包括用摄像机获取图像，在显示屏上显示所获取的图像，以及用多个坐标为(x1，y1)，...(xn，yn)的遮掩顶点定义隐私遮掩，该隐私遮掩使显示图像中所选定的部分变得模糊。该方法还包括将摄像机的视野从第一视野调整到第二视野，为每个遮掩顶点确定转换坐标(x1’，y1’)，...(xn’，yn’)以定义第二视野的经过转换的隐私遮掩，基于摄像机视野中的变化确定转换坐标，其中隐私遮掩和经过转换的隐私遮掩分别使在第一视野和第二视野中的基本相同的目标对象变得模糊；并且其中第一视野中的隐私映射通过像素行是可定义的，以及用多个遮掩顶点定义隐私遮掩的步骤包括用每个定义一个遮掩顶点的已识别的端部来识别多个像素行的相反端部。
更是在另外一种形式中，本发明包括一种使所选定的视频图像的部分变得模糊的方法。该方法包括用摄像机获取图像，在显示屏上显示所获取的图像，以及用多个坐标为(x1，y1)，...(xn，yn)的遮掩顶点定义隐私遮掩，该隐私遮掩使显示图像中所选定的部分变得模糊。该方法还包括将摄像机的视野从第一视野调整到第二视野，为每个遮掩顶点确定转换坐标(x1’，y1’)，...(xn’，yn’)以定义第二视野的经过转换的隐私遮掩，基于摄像机视野的变化确定转换坐标，其中隐私遮掩和经过转换的隐私遮掩分别使在第一视野和第二视野中的基本相同的目标对象变得模糊；并且其中第一视野中的隐私映射通过多个像素块是可定义的，以及用多个遮掩顶点定义隐私遮掩的步骤包括，识别每个像素块的位置点，每个位置点定义一个遮掩顶点，并且其中至少一个像素块是由构成隐私遮掩的一部分的其它像素块完全包围的非周界像素块。
本发明的一个好处在于，可以允许根据想要保留隐私的区域的形状对其进行很好调整的隐私遮掩。
本发明的另一个好处在于，也可以允许这样的隐私遮掩，在该隐私遮掩中有一个由诸如环形遮掩的遮掩区域完全包围的未遮掩区域。
附图简述
通过下面结合附图对本发明实施例进行的说明，本发明上述的和另外的特点和目的以及获得它们的方式将变得更加明显，并且也可以很好地理解本发明本身，其中：
图1是根据本发明的视频监视系统的示意图；
图2是图1的处理装置的示意图；
图3是处理装置一部分的示意图，该处理装置可以用于模拟视频信号；
图4是说明定义隐私遮掩的方法的流程图；
图5是说明可以在显示屏上显示隐私遮掩的方法的流程图；
图6是隐私遮掩的示意图；
图7是在已经对遮掩进行转换以解决摄像机视野中的变化之后图6的隐私遮掩的示意图；
图8是另一个隐私遮掩的示意图；
图9是，在已经对遮掩进行转换以解决摄像机视野的变化之后图8的隐私遮掩的示意图。
实施方式
贯穿这几张附图，相应的参考标记代表相应的部分。尽管这里展示的范例说明了本发明的一个实施例，但是下面公开的实施例并不打算是详尽的，也不旨在作为将本发明的范围限制到所公开的精确形式的实施例。
根据本发明，在图1中显示一个视频监视系统20。系统20包括位于半圆外壳24中的摄像机22。给外壳24染色使得摄像机能够获得外壳24外部环境的图像，并且同时防止在环境中正在被摄像机22观察的的个人确定摄像机22的方向。摄像机22包括提供摇动，倾斜以及调节摄像机22聚焦长度的马达。摄像机22的摇动运动用箭头26表示，摄像机22的倾斜运动用箭头28表示，以及摄像机22的镜头23聚焦长度的变化，即缩放，用箭头30表示。如参照坐标系统21所示，摇动动作与沿x轴的运动相对应，倾斜动作与沿y轴的运动相对应，并且聚焦调节与沿z轴的运动相对应。在该图示实施例中，摄像机22和外壳24是PhilipsAutoDome摄像机系统品牌的摄像机系统，例如G3 Basic AutoDome的摄像机和外壳，它们可以从Bosch安全系统有限公司获得，这个公司的前身是Philips通讯、安全以及图像有限公司，它在宾夕法尼亚州的兰开斯特有一个办事处。适用于本发明的摄像机已经由Sergeant等申请人在题目为监视摄像机系统的专利号为5,627,616的美国专利中进行了说明，因此在这里并入作为参考。
系统20还包括顶端单元32。顶部终端单元32可以包括视频切换器或视频多路复用器33。例如，顶部终端单元可以包括Allegiant品牌的视频切换器，它可以从Bosch安防系统有限公司获得，这个公司的前身是宾夕法尼亚州的兰开斯特的Philips通讯、安全以及图像有限公司，例如LTC 8500系列Allegiant视频切换器，其可以给多达64个的摄像机提供输入，并且还以设有8个独立的键盘和8个监视器。顶端单元32包括用于操作者或用户输入的键盘34和操纵杆36。顶端单元32还包括一个监视器38形式的显示装置，用于供用户观察。24伏电源40给摄像机22和处理装置50供电，该处理装置50可操作地连接到摄像机22和顶端单元32。
示例的系统20是单一摄像机的应用，然而，本发明可以用于具有额外的摄像机的更大的监视系统，以提供对更大或更复杂监视区域的覆盖，其中所述摄像机可以是固定的或可移动的摄像机，或者它们的组合。一个或多个VCR或其它形式的模拟或数字录像装置也可以连接到顶端单元32，用于录制由摄像机22以及系统中的其它摄像机获取的视频图像。
在图2中示意性地显示了处理装置50的硬件结构。在该示例实施例中，处理装置50包括系统控制器板64。处理装置50的电源/IO部分66在图2中作为单独的板显示，然而，这样做是出于清楚的目的，并且电源/IO部分66的元件能够直接安装在系统控制器板64上。电源线42将电源40连到转换器52，为了给处理装置50供电。处理装置50通过视频线44接收由摄像机22提供的原始模拟视频，并且视频线45用于将视频图像传送给顶端单元32。在该示例实施例中，视频线44、45是同轴的，75欧姆，1Vp-p，并且包括BNC连接器，用于与处理装置50连接。由摄像机22提供的视频图像可以是模拟的，并且可以符合NTSC或PAL标准。板72可以是标准通讯板，能够处理双相信号，并且包括允许在视频链接上进行双向通讯的同轴消息集成电路(COMIC)。
通过另一条模拟视频线56，模拟数字转换器58接收来自摄像机22的视频图像，并将模拟视频信号转换为数字视频信号。在该数字视频信号存储到以SDRAM 60的形式的缓冲器之后，数字化的视频图像被传送给视频内容分析数字信号处理器(VCA DSP)62。在VCA DSP 62中执行视频稳定算法。经过调整的显示图像发送到数字模拟转换器74，其中将视频信号转换成模拟信号。所得到的经过标注的模拟视频信号通过模拟视频线76、54，模拟电路68和模拟视频线70发送通讯插件板72，然后其通过视频线45将该信号发送到顶端单元32。
处理器62可以是从德克萨斯州、达拉斯的德州仪器公司得到的TIDM642多媒体数字信号处理器。在启动时，可编程媒体处理器62加载引导程序。然后，该引导程序将VCA应用程序代码从诸如闪存78的内存装置，复制到SDRAM 60，用于执行。在该示例实施例中，闪存78提供4兆字节的存储容量，并且SDRAM 60提供32兆字节的存储容量。由于在启动时将应用程序代码从闪存78加载到SDRAM 60中，SDRAM 60剩下大约28兆字节的存储容量给视频帧存储和其它的软件应用程序。
在图2的所示的实施例中，位于系统控制器板64上的元件，通过高速串行总线63，双相数字数据总线80，I2C数据总线82，以及RS-232数据总线84、88连接到通讯插件板72。还可以提供RS-232/RS-485兼容收发机86用于通讯目的。同轴线45通过通讯插件板72提供处理装置50与顶端单元32之间的通讯。各种另外的线，例如线49，可以是RS-232调试数据总线的形式，也可以用于将信号从顶端单元32传送到处理装置50。通过这些线，例如线45和49，传送的信号可以包括在发送到摄像机22之前，由处理装置50进行调整的信号。这样的信号可以通过与微维控制器90进行通讯的线48发送到摄像机22。在该示例实施例中，微控制器90是从美国Renesas技术有限公司商业获得的H8S/2378控制器，该公司在加利福尼亚州的圣何塞有一个办事处。
微控制器90执行系统控制器软件，并且还与VCA元件92进行通讯。尽管没有示出，但是使用导电线和用导电材料填充的穿孔通孔，以便在安装在图2所示的印刷电路板上的不同元件之间提供电气连接。这样，诸如VCA DSP 62这样的VCA元件能够通过微处理器90和线48给摄像机22发送信号。还可以使用线46将信号直接从顶端单元32传送到摄像机22，而不通过处理装置50传送信号。在处理装置50和摄像机22以及顶端单元32之间的各种可选择的通讯链接也可以在本发明中使用。
系统控制器板64还包括现场可编程门阵列(FPGA)94，它带有3个内存装置，即一个掩模存储器96，一个字符存储器98，以及一个屏上显示(OSD)存储器100。在该示例实施例中，FPGA94可以是从Xilinx有限公司商业获得的FPGA，该公司在加利福尼亚州的圣何塞有一个办事处，并且在Spartan 3的名下进行销售。在该示例实施例中，掩模存储器96是4096×16双端口随机存取存储器模块，字符存储器98是4096×16双端口随机存取存储器模块，以及OSD存储器100是1024×16双端口随机存取存储器模块。相似地，VCA元件92包括掩模存储器102，字符存储器104，以及屏上显示(OSD)存储器106，它们也可以是双端口随机存取存储器模块。这些元件可以用来遮盖住在显示屏38上显示的图像的不同部分，或用来产生给显示屏38的原本显示。更具体地讲，处理装置50的这种结构使得处理器能够将隐私遮掩和屏上显示应用于模拟视频信号或数字视频信号。
如果想将隐私遮掩和屏上显示应用于数字图像信号，将要用到存储器102、104和106，并且在处理器62中要执行计算隐私遮掩和屏上显示的位置所需要的处理。如果将隐私遮掩和屏上显示应用于模拟视频信号，将要用到存储器96、98和100，并且在微处理器90中要执行计算隐私遮掩和屏上显示的位置所需要的处理。VCA元件92的内部组成，包括存储器102、104、106以及处理器62，在处理装置50中便于进行视频内容分析，例如用于对入侵者的自动追踪。处理装置50的可替代实施例不提供同样的视频内容分析能力，然而，可以不包括VCA元件92以降低成本。在这样的一个实施例中，通过使用微处理器90和具有存储器96、98和100的现场可编程门阵列(FPGA)94，处理装置50还将能够将隐私遮掩和屏上显示应用于模拟视频信号。
处理器装置50还包括可重写的闪存装置95、101。闪存95用来存储包括字符映射的数据，该字符映射在系统启动时被写入到存储器98和100中。相似地，闪存101用来存储包括字符映射的数据，该字符映射在系统启动时被写入到存储器104和106中。通过在可重写存储装置而不是在只读存储器上，例如闪存95、101，存储字符映射，如果需要的话，在日后通过简单地覆盖或补充存储在闪存上的字符映射，就可以相对容易地对字符映射进行更新。系统控制器板64还包括用来存储包括用户定义的隐私遮掩在内的用户设置的并行数据闪存108，其中与用户定义的隐私遮掩相对应的数据在系统启动时，被写入到存储器96和/或102中。
图3提供了比图2中所示的更为详细的对FPGA 94和模拟电路68的示意性说明。如在图3中看到的那样，除了掩模存储器96，字符存储器98和OSD存储器100之外，FPGA 94还包括OSD/掩模控制模块94a，地址解码器94b，以及可选HPI 16接口94c，用于传送帧准确位置数据。在通过使用VCA元件92将隐私遮掩和信息显示，例如单独文本字符，与数字视频图像合并时，使用该HPI 16接口。
还可以在图3中看到，模拟电路(在图2中以更简单的方式显示并标注为68)包括第一模拟开关68a、第二模拟开关68b、滤波器68c、模拟多路复用器68d、以及视频同步分离器68e。“干净的”模拟视频信号，即，尽管可以对进行图像稳定处理，但是视频信号基本上包括由摄像机22所获取的所有图像而没有对图像的内容进行实质调整，通过线54发送到第二模拟开关68B、混频器68c和同步分离器68e。模拟视频信号从混频器68c发送到第一模拟开关68a。混频器68c包括半色调黑度调整，由此视频信号的部分可以用灰色调进行调整。同步分离器68e从视频信号中提取时序信息，该视频信号然后发送到FPGA 94。干净的模拟视频信号，例如来自FPGA94或线54的信号，还可以由滤波器68c接收。让模拟视频信号通过滤波器68c使图像变得模糊，并且将变得模糊的图像发送到模拟开关68a。模拟开关68a还包括与黑、白输入相对应的输入线。两条使能线提供模拟开关68a与FPGA 94之间的连接。这两条使能线允许FPGA控制由模拟开关68a接收的输入信号哪个输出到模拟开关68b。还可以在图3中看到，第二模拟开关68b包括两条输入线，一条与来自线54的“干净的”模拟视频信号相对应，另一个与模拟开关68a的输出相对应。两条使能线提供模拟开关68b与FPGA 94之间的连接，由此FPGA 94控制输入到模拟开关68b的信号哪个输出到线70，并且随后在显示屏38上显示。
由摄像机22获取的视频序列的每个单独图像或帧都是由安排成一系列行的像素组成的，并且每幅图像的单独像素通过模拟电路68串行发送到显示屏38。当模拟开关68b将干净的视频信号从线54发送到线70时，从这样的信号中产生的像素将在显示屏38上产生对由摄像机22所获取的图像的相应部分的干净、准确的描绘。为了使显示在显示屏38上的图像的一部分变模糊(在此产生一个隐私遮掩)，模拟开关68a将与由滤波器68c接收的信号相对应的模糊图像信号发送给模拟开关68b，并且为用来产生与隐私遮掩相对应的所选定的图像部分的像素，模拟开关68b将这个模糊图像发送到线70像素。如果想要得到灰色调的隐私遮掩，来自混频器68d的输入信号(取代来自滤波器68c的模糊图像信号)可以通过开关68a、68b和线70发送到显示屏38，用于所选定的图像部分。为了产生屏上显示，例如在白色背景上显示黑色文本，模拟开关68a将合适的信号，黑色的或白色的，用于产生想要的文本和背景的单独像素，发送到模拟开关68b，像素该模拟开关68b然后通过线70将信号发送到显示屏38，用于适当的像素。这样，通过控制开关68a和68b，FPGA94用一种可用于模拟视频信号的方式来产生隐私遮掩和在显示屏38上的信息显示。换句话说，通过开关68a和68b的动作，对应于隐私遮掩和信息显示的像素与由摄像机22所获取的图像合并。
如上所述，一个字符映射存储在存储器98中，并且可用于产生信息显示。这些单独的字符映射每一个都与一个像素块相对应，并且说明块中的哪些像素是背景，哪些像素是前景，其中背景和前景具有构成想要字符的不同的显示特性，例如前景和背景是黑色和白色的，或一些其它的对比色对。然后，这些单独的字符映射可用来控制开关68a、68b，以产生显示屏38上的想要的像素块。
对单独像素块中的隐私遮掩进行着色，所述像素块的大小是4×4像素，并且可以通常按下面的方式说明隐私遮掩的实现。最初，用户定义隐私遮掩的边界。当摄像机22的视野发生变化时，对与新视野相对应的隐私遮掩的新转换的边界进行计算。使用4×4像素块对由新边界定义的隐私遮掩区域进行着色，或填充。通过使用相对小的像素块，即4×4像素块取代10×16像素块(可能在显示单独文本字符时使用)，对隐私遮掩的新转换的边界进行完全填充，隐私遮掩将更接近地符合实际的目标对象，当摄像机的视野发生变化时，得到针对所述目标对象的所希望的隐私遮掩。与原本信息的屏上显示一起使用隐私遮掩，由Henninger在题目为ON-SCREEN DISPLAY AND PRIVACY MASKING APPARATUSAND METHOD的美国专利申请中进行了说明，该申请与本申请是在相同的日期提交的，并且与本申请是同一个代理人，因此将其公开的内容合并到这里作为参考。
对4×4像素块中的隐私遮掩进行着色不需要以特殊的方式定义隐私遮掩的边界，并且以这样的分辨率对遮掩进行着色而与最初定义遮掩的精度无关。下面将对定义和转换隐私遮掩的处理进行更加详细的说明。
在该示例实施例中，可以通过操作人员在顶端单元32输入命令，并通过多个线中的一条，例如线45、49，将命令发送到处理装置50，提供顶端单元32与处理装置50之间的通讯，所述线45、49还可以在顶端单元32与处理装置50之间传送其它串行通讯。在该示例实施例中，处理装置50设有金属薄板机架，并在接近摄像机22的地方安装。处理装置50还可以用可选的方法以及在可选的位置进行安装。处理装置50还可以具有可选的硬件结构。还需要注意的是，通过为处理装置50提供金属薄板机架，有助于将它安装在PTZ(摇动，倾斜，缩放)摄像机的上面或附近，并且系统20因此可以提供一种独立嵌入式平台，它不需要基于个人计算机的系统。
作为提供独立平台例子的处理装置50还可以允许本发明使用输出未被改变的视频图像的视频摄像机，所述未被改变的视频图像即没有经过改变的视频信号。在从摄像机组件输出之后，即摄像机外壳22a内的那些系统元件，然后，通过独立平台，“干净的”视频可以具有施加给它的隐私遮掩和屏上显示。典型地，因为将隐私遮掩应用于视频图像，经常是由位于摄像机外壳内的处理装置来做的，使视频图像中的一部分变得模糊，并且因此限制了执行自动追踪所需要的视频内容分析的效率，所以隐私遮掩的使用排除了同时使用自动追踪。使用独立平台将隐私遮掩和屏上的信息显示应用于摄像机的“干净的”视频图像输出考虑到了自动追踪的使用，或要求视频内容分析的其它应用，而不要求摄像机组件本身包括执行所有这些特性所需要的硬件。然而，如果希望这样的话，处理装置50还可以安装在摄像机组件的外壳22a之内。
处理装置50能够提供除提供隐私遮掩和屏上显示之外的几个功能。这样的一个功能可以是自动追踪功能。例如，处理装置50可以识别摄像机视野(FOV)中的运动目标对象，然后产生调整摄像机的摇动、倾斜和缩放设置的控制信号，来追踪目标对象，并使目标对象保持在摄像机的视野之内。可以由系统20来使用的自动追踪系统的一个例子，已经由Sablak等申请人在2002年11月27提交的题目为“VIDEO TRACKINGSYSTEM AND METHOD”的申请号为10/306,509的美国专利申请中进行了说明，将其公开的内容合并到这里作为参考。
如上所述，处理装置50还运行能够使用户识别诸如用于遮掩的附近住所的窗户的私人区域的软件。然后使用隐私遮掩以使图像中描绘的基本目标对象变模糊。对于具有可调视野的摄像机来说，如果随着摄像机视野的变化使遮掩持续地为相同的目标对象，例如附近住所的窗户，提供隐私，那么遮掩区域必须随着摄像机视野的变化而进行转换。尽管这样的隐私遮掩典型地包括遮盖区域内的模糊显示图像，但是希望可选择地提供虚拟隐私遮掩。例如，窗户或其它区域可能包括了大量并不希望追踪的动作，但其却可以激活自动追踪程序。在这样的情况下，希望为这样的区域定义遮掩，并且以与图像的剩余部分相同的分辨率连续地在显示屏38上显示遮掩的区域，但是不将图像的这个区域用于自动追踪的目的。换句话说，为了自动追踪程序，尽管不降低遮掩区域中的显示图像的分辨率，但是在遮掩区域中的图像也“变模糊”了(通过减少为遮掩区域的分析提供或可获得的信息)。本发明也可以用于这种虚拟隐私遮掩。
尽管上面讨论了一种特定的硬件结构，但在实施本发明时，可以对这种结构作出多种调整。在这样的可选择结构中，希望遮掩的更新速度足以防止在摄像机的运动期间确定的遮掩区域没有被遮盖住。现在将要对随着摄像机的视野的变化，识别遮掩区域和转换遮掩区域的方法进行说明。
图4和图5示出了说明该方法的流程图，根据该方法，在处理装置50上运行的软件提供了可转换的隐私遮掩。图4示出系统的用户创建隐私遮掩的算法。首先，用户通过从交互菜单中选择画遮掩的功能或通过如在120、122中表示的其它合适的方式来启动该功能。当启动了画遮掩的功能时，如在124中所示，通过处理装置连续存储最近获取的图像。如在126中所示，用户首先指示软件画遮掩，而不是选择兴趣点(POI)。可以在使用视频追踪程序追踪POI时进行选择POI。然后，如在128中所示，用户操作操纵杆36来选择遮掩顶点(x，y)。还可以使用鼠标或其它合适的装置来选取遮掩顶点。如果已经选择了不止一个遮掩顶点，然后如在130中所示，在显示屏上画出连接遮掩顶点的线。然后如在132中所示，用户通过按下特殊的按钮或者操纵杆36或键盘34上的按键来确认新遮掩顶点的选择。通过从方框132到方框142的线，表示将新顶点添加到遮掩中。然后如在134中所示，该程序判断为遮掩所选择的顶点的数量是否大于2，以及所选择的顶点是否定义了一个多边形。如果对这些问题的回答中有一个是否的话，该程序返回到方框128来选择新的遮掩顶点。如果至少已经选定了3个顶点并且所选择的顶点定义了一个多边形，那么如在136中所示，该程序画出并填充由顶点定义的遮掩。然后，用户会被问到该遮掩是否完成或者是否还应该添加另一个顶点。如果用户表示将另一个顶点添加到遮掩中，该程序返回到方框128并且重复上述的过程。如果用户已经完成向遮掩添加顶点并且表示遮掩已经完成，该程序进入到方框140，其中要求用户选择将要被该遮掩用到的模糊填充类型。
在该示例实施例中，用户可以选择实体填充或半透明填充。实体遮掩填充可以采用实体色彩填充的形式，例如纯灰色或纯白色填充，通过完全遮盖与隐私遮掩相对应的视频图像的那部分，使遮掩中的视频图像变模糊。可以通过降低包含在隐私遮掩中的的视频图像的分辨率形成半透明填充，因此使隐私遮掩中的视频图像变模糊而不必完全遮盖遮掩中的视频图像。例如，对于数字视频信号来说，隐私遮掩中的区域可以分解成多个包括很多单独像素的块。然后，将组成每个块的单独像素的值进行平均，并且用这个平均值对整个块进行着色。对于模拟视频信号来说，可以对与遮掩中的区域相对应的信号进行滤波以提供降低的分辨率。这些降低视频图像所选定区域的分辨率的方法，是本领域技术人员所熟知的。
这些使图像变模糊的方法可能在一些环境中是可取的，其中优选降低隐私遮掩中的视频图像的分辨率，而不必将图像的部分完全遮盖。例如，如果想要在窗口处有一个隐私遮掩，并且想要对窗口前的人行道进行监视，那么通过使用半透明隐私遮掩，可以通过降低分辨率充分地使与窗口对应的图像的细节变模糊从而提供想要的隐私，同时仍允许安全人员对目标对象运动的一般路径或在窗口前移动或走动的个人进行追踪。
在选择遮掩的填充类型之后，如在142中所示，该程序将这个数据与遮掩顶点一起记录下来。在最初记录遮掩顶点的时候，如从方框144延伸到遮掩框142的线所示，摄像机的摇动、倾斜和缩放设置连同顶点坐标被一起记录下来。在已经定义遮掩之后，如在146中所示，该程序判断任何遮掩顶点是否都在摄像机的当前视野之内。如果在当前的视野中没有遮掩顶点，那么摄像机继续将获取的图像提供给处理装置50，并且在显示屏38上显示没有隐私遮掩的图像。如果在摄像机的当前视野内包含隐私遮掩顶点，那么如有方框148所示，该程序进入到在显示屏38上显示该遮掩。
图5提供了说明一种方法的流程图，通过该方法，在监视摄像机系统20的正常操作期间，在显示屏38上显示隐私遮掩。如在150中所示，该程序首先判断在摄像机的当前视野中是否存在可见的隐私遮掩。这个可以通过使用摄像机的当前摇动、倾斜和缩放设置以决定当前的视野范围，并且将当前视野与已经由用户定义的隐私遮掩顶点进行比较来做到。
如果在当前视野中存在遮掩，那么该程序进入到方框152中，其中它获取遮掩数据以及摄像机的当前摇送和倾斜位置。该遮掩数据包括与原始遮掩顶点相对应的摄像机的摇动和倾斜设置。然后按下面的说明来计算欧拉角和旋转矩阵。(如本领域技术人员所熟知的，欧拉旋转定理假定任何旋转都可以用三个角度来表示。)然后如在154中所示，在摄像机定标矩阵Q2的计算中使用摄像机的聚焦长度，或缩放设置。然后如在156中所示，计算对应矩阵M。
旋转矩阵和对应矩阵的计算用于转换隐私遮掩，使它与当前图像对准，并且可能需要遮掩的移动，定标和旋转。针对以与定义遮掩的聚焦长度不同的聚焦长度而获取的图像进行的遮掩转换，需要遮掩的定标和旋转以及遮掩的移动从而将遮掩恰当地放置在当前的图像中。通过几何操作产生的遮掩是原始遮掩的近似。原始、或参考遮掩到当前图像上的映射是这样定义的：
P′＝sQRQ-1p＝Mp  (1)
其中，p和p’表示第一和第二图像中相同世界点的对应图像坐标，s表示定标图像(与摄像机的聚焦长度对应)，Q是内部摄像机定标矩阵，以及R是两个摄像机位置之间的旋转矩阵。
或者，两个连续图像中的固定世界点的遮掩投影坐标p和p’，即像素坐标(x，y)和(x’，y’)之间的关系，可以写成：
x ′ = m 11 x + m 12 y + m 13 m 31 x + m 32 y + m 33 - - - ( 2 )
y ′ = m 21 x + m 22 y + m 23 m 31 x + m 32 y + m 33 - - - ( 3 )
其中，[mij]3×3是对应矩阵M，它将第一套坐标映射(对准)到第二套坐标。
在这种图像/坐标对准中的主要任务是确定矩阵M。通过公式(1)，可以清楚的知道，给出s，Q和R，理论上就可以直接确定矩阵M。然而在实际中，s，Q和R的确切值通常是不知道的。公式(1)还假设摄像机的中心和旋转中心是相同的，典型地这只是近似正确，然而，这个假设对于提供隐私遮掩的目的来说可以是充分准确的。在该示例实施例中，摄像机22在经过同步的图像的基础上提供数据，例如用于确定R的摇动、倾斜值和用于确定s的缩放值，并连同每幅图像一起发送给处理装置50。
根据这些图像特定数据，使用前面概述的对应方法，可以执行隐私遮掩的移动、旋转、定标，使得它与第二图像基本对准。在这个方法中，移动是一个像素在x或y方向上运动几个像素的距离。正向移动是在行或列指数增加的方向上；反向移动是相反的。在正向上的移动将行或列加入到图像的顶部或左边，直到取得所需要的增加。相对于一个原点执行图像的旋转，该原点定义为运动的中心并且按一个角度指定。定标图像意味着按照指定的因数，使它变得更大或更小。可以使用下面的近似来表示这样的移动、旋转和定标：
x′＝s(xcosα-ysinα)+tx
y′＝s(ysinα+xcosα)+ty    (4)
其中，
s是定标(缩放)因数；
α是围绕原点的旋转角度；
tx是在x方向上的移动；以及
ty是在y方向上的移动。
通过引入新的独立变量a1＝scosα以及a2＝ssinα，公式(4)变成：
x′＝a1x-a2y+tx
y′＝a2x+a1y+ty             (5)
在确定了a1、a2、tx，和ty之后，对参考遮掩顶点坐标进行转换，用于与当前图像一起使用。
与正在转换的遮掩相对应的Q1 -1的值，是从存储装置中得到的，如从方框174延伸到方框156的线所示。例如，这个遮掩数据可以存储在掩模存储器中。如上所述，当遮掩应用于数字视频图像时，该数据将存储在掩模存储器102中，而当遮掩应用于模拟视频图像时，该数据将存储在掩模存储器94中。在计算对应矩阵M之后，如在158中所示，可以识别视野中可见的当前遮掩的顶点，然后如在160中所示，使用对应矩阵M以确定遮掩顶点的转换图像坐标。然后如在162中所示，新的图像坐标映射到180×360的栅格上，并且存储在适当的掩模存储器96或102中。
在对遮掩顶点进行映射之后，如在164中所示，该程序判断是否存在任何剩余的需要进行转换的遮掩顶点。如果有额外的遮掩顶点，该程序返回到方框160，其中对应矩阵M用于确定额外的遮掩顶点的转换图像坐标。这一过程重复进行，直到已经为所有的遮掩顶点计算出转换的图像坐标为止。然后，该过程进入到方框166，并且填充由转换的图像坐标所定义的多边形。
然后如在168所示，该程序判断任何包含在当前视野中的额外隐私遮掩是否存在。如果额外的遮掩存在，那么该程序返回到方框150，其中对额外的遮掩进行识别并且为该额外的遮掩重复如上所述的过程。一旦已识别、转换以及填充所有的遮掩，该程序进入到方框170，其中，使用DMA(直接存储器存取)技术，将存储在掩模存储器96或102中的遮掩数据取回，应用于视频图像信号。然后如方框176所例示的那样，完成对用于当前视野的隐私遮掩的显示。
只要摄像机的视野没有改变，隐私遮掩的图像坐标就保持不变。如果遮掩填充是实体填充，那么该实体填充保持不变，直到摄像机的视野改变。如果遮掩填充是半透明填充，那么填充该遮掩的相对大的像素块将要根据由摄像机获取的每个新图像进行更新，但是形成隐私遮掩的像素块的位置保持不变，直到摄像机的视野改变。一旦摄像机的视野改变，通过改变摄像机的摇动角度、倾斜角度或缩放设置(即，聚焦长度)中的一个或多个，重复图4中所示的显示遮掩的算法，以判断新的视野中是否包括任何隐私遮掩，并且对包括在视野中的任何遮掩的图像坐标进行转换，从而可以将该遮掩显示在显示屏38上。
参照附图6-9，以如下所述的可选方式来定义隐私遮掩顶点。例如，隐私遮掩的原始定义使用户选择一些特殊点，例如图6中的点A、B、C和D，涉及摄像机定义第一视野以定义与隐私遮掩的边界对应的多边形。参考图6和7，图6示出，当摄像机22定义第一视野时，显示在显示屏38上的图像180，而图7示出，在稍微调整摄像机的视野以定义第二视野之后，显示在显示屏38上的图像182。在图像180中，线184定义隐私遮掩的外部边界，而在图像182中，线186定义经过转换的隐私遮掩的外部边界。
可以使用于定义隐私遮掩的顶点限于用户输入的顶点，即用于图6、7中的遮掩的点A、B、C和D，或者在用户已经通过输入的顶点定义了遮掩的边界之后，可以自动地选择沿着遮掩边界的额外的点已定义更多的遮掩顶点。例如，由用户定义的遮掩可以分解成定义遮掩的单独的像素行，并且在包括在原始遮掩中的每行的左端和右端的像素可以被选择作为额外的遮掩顶点。或者，可以为每两行或每三行等选取额外的顶点，而不是为每一行选取额外的顶点。在图6中，出于说明的目的，仅标注了几个额外的顶点。(图6不是按照比例绘制的，并且没有为形成遮掩的所有像素行画出顶点)。更具体地讲，顶点R1L、R1R分别与遮掩中的第一像素行的左端点和右端点相对应，而顶点R2L、R2R分别与遮掩中的第二像素行的左端点和右端点相对应，使用这个相同的命名方式对剩下的顶点进行标注。
如图7中所示，在将摄像机的视野调整到第二视野之后，对遮掩顶点的坐标进行转换并且经过转换的坐标用于定义顶点，当连接起来时，这些顶点定义了在显示屏38上显示的经过转换的遮掩的边界186。如果仅仅用户定义的点用来定义遮掩顶点，那么通过连接顶点A、B、C和D，就能够画出经过转换的遮掩。然而，如果额外的顶点，例如R1L、R1R......R4L、R4R等，用来定义遮掩，那么就将要为这些顶点中的每一个计算经过转换的坐标，并且通过将每一个经过变换的顶点连接起来，就能够画出经过转换的遮掩。在定义了遮掩的边界之后，对遮掩进行填充。通过提供更大数量的顶点，随着视野的改变，该遮掩将更精确地跟随被原始定义的隐私遮掩变模糊的目标对象的轮廓。该遮掩符合遮掩所针对的目标对象的轮廓的程度还受到填充遮掩边界的方式影响。例如，在单独像素的基础上填充隐私遮掩，显示的遮掩将几乎精确地与经过计算的隐私遮掩的边界相对应。遮掩还可以用小的像素块来填充，例如，大小为4×4像素的单独块可以用来填充遮掩，因为这些单独像素块比单个像素大，所得到的显示就不会象在单独像素的基础上填充遮掩时那样精确地与经过计算的隐私遮掩边界相对应，但是还是能够提供相对精确着色的隐私遮掩。
本发明还可以用于使遮掩中的一个内部区域不变模糊。例如，图6中由顶点E、F、G和H定义的区域是由遮掩区域完全包围的未遮掩区域，即，没有把视频图像的这个部分变模糊。这个未遮掩区域可以在最初输入遮掩时由用户来定义。例如，在定义遮掩之前，软件可以询问用户是否想要创建一个内部未遮掩区域。定义未遮掩的内部部分的顶点，即遮掩的内部边界188，能够按照与转换遮掩的外部边界相同的方式对其进行转换，经过转换的顶点E’、F’、G’和H’定义经过转换的内部边界190。按照与外部遮掩边界相同的方式为这个内部边界定义每一像素行的额外的顶点。
在图8和9中示出一种定义遮掩顶点的可选择的方法。在本发明的该实施例中，用户输入一系列的点用来定义原始遮掩，例如图8的图像192中的点J、K、L和M。然后，将遮掩区域分解成具有同样大小的单独像素块194。这些单独的遮掩块的像素数可以是任意的，例如具有9个或4个像素的块。块194也可以仅由单个像素组成。每块中的像素数量越小，经过转换的遮掩与被原始遮掩变模糊的实际目标对象越精确地相对应。如在图8中看到得那样，一些遮掩块，例如块194a，可以是非周界像素块，它可以由构成遮掩的一部分的其它块完全包围。当定义每一个单独块时，将遮掩顶点195分配给每个块。每个顶点的坐标可以对应于该块的中心，如图8所示，或另一个公共位置，例如每个块的左上角。当摄像机的视野变到，例如，定义如图9所示的图像196的第二视野时，为定义遮掩块194位置的每个单独顶点195计算经过转换的坐标。还计算每个遮掩块的转换尺寸。这样，在最初定义遮掩时在视野中具有同样大小的遮掩块，当摄像机的视野改变时，可以具有不同的尺寸。计算形成遮掩的每个遮掩块的经过转换的坐标和尺寸，并如图9中所示出的那样，用来定义经过转换的遮掩。然后，由经过转换的遮掩定义的边界用来确定要求填充以产生想要的模糊的图像的区域。遮掩块194还可以完全包围在遮掩内部之内的未遮掩区域。
尽管已经将本发明描述成具有典型的设计，但是在该公开的精神和范围内，可以对本发明作出进一步的修改。因此，本申请旨在涵盖利用它的一般原理而对本发明作出的任何变化，使用或修改。

Claims (21)

1、一种监视摄像机系统，包括：
一个具有可调视野的摄像机；
一个显示屏，显示由所述摄像机获取的图像；
一个处理装置，可操作地连接到所述摄像机和所述显示屏，所述处理装置配置成允许用户定义将显示图像中的一部分变模糊的隐私遮掩，所述处理装置进一步配置成，根据所述摄像机视野的变化对所述隐私遮掩进行转换，其中，在第一视野中，由多个坐标为(x1，y1)，...(xn，yn)的顶点定义所述隐私遮掩，以及，在不同于所述第一视野的第二视野中，所述处理装置基于所述摄像机视野变化为所述顶点中的每一个确定经过转换的坐标，(x1’，y1’)，...(xn’，yn’)，其中，所述隐私遮掩和所述经过转换的隐私遮掩分别基本上使所述第一视野和所述第二视野中的共同的目标对象变模糊；以及
其中，所述第一视野中的所述隐私遮掩是可由像素行定义的，并且所述处理器配置成对多个所述像素行的相反端进行识别，每个所述识别出来的端定义所述隐私遮掩的所述顶点中的一个。
2、如权利要求1所述的监视摄像机系统，其中，所述处理装置识别定义所述隐私遮掩的每个所述像素行的相反端，并且每个所述识别出来的端定义所述隐私遮掩的所述顶点中的一个。
3、如权利要求1所述的监视摄像机系统，其中，用户选择多个边界位置以定义所述第一视野中的所述隐私遮掩，由用户所选择的所述多个边界位置小于n。
4、如权利要求1所述的监视摄像机系统，其中，所述隐私遮掩定义完全包围一个未遮掩区域的遮掩区域。
5、如权利要求1所述的监视摄像机系统，其中，所述第一视野与所述第二视野之间的视野调整包括调整所述摄像机的摇动角度、倾斜角度以及聚焦长度。
6、一种监视摄像机系统，包括：
一个具有可调视野的摄像机；
一个显示屏，显示由所述摄像机获取的图像；
一个处理装置，可操作地连接到所述摄像机和所述显示屏，所述处理装置配置成允许用户定义将显示图像中的一部分变模糊的隐私遮掩，所述处理装置进一步配置成，根据所述摄像机视野的变化对所述隐私遮掩进行转换，其中，在第一视野中，由多个坐标为(x1，y1)，...(xn，yn)的顶点定义所述隐私遮掩，以及，在不同于所述第一视野的第二视野中，所述处理装置基于所述摄像机视野变化为所述顶点中的每一个确定经过转换的坐标，(x1’，y1’)，...(xn’，yn’)，其中，所述隐私遮掩和所述经过转换的隐私遮掩分别基本上使所述第一视野和所述第二视野中共同的目标对象变模糊；以及
其中，所述第一视野中的所述隐私遮掩可通过多个像素块定义，并且所述处理器配置成对每个所述像素块的至少一个位置点进行识别，每个所述位置点定义所述隐私遮掩的所述顶点中的一个，并且其中所述隐私遮掩包括至少一个由形成所述隐私遮掩的一部分的其它像素块完全包围的非周界像素块。
7、如权利要求6所述的监视摄像机系统，其中，用户选择多个边界位置以定义所述第一视野中的所述隐私遮掩，由用户选择的所述多个边界位置小于n。
8、如权利要求6所述的监视摄像机系统，其中，所有所述像素块具有相同的尺寸。
9、如权利要求6所述的监视摄像机系统，其中，所述像素块中的每一个由单个像素构成。
10、如权利要求6所述的监视摄像机系统，其中，所述隐私遮掩定义完全包围一个未遮掩区域的遮掩区域。
11、如权利要求6所述的监视摄像机系统，其中，所述第一视野与所述第二视野之间的视野调整包括调整所述摄像机的摇动角度、倾斜角度以及聚焦长度。
12、一种使视频图像中所选择的部分变模糊的方法，所述方法包括：
用摄像机获取图像；
在显示屏上显示所获取的图像；
用多个坐标为(x1，y1)，...(xn，yn)的遮掩顶点定义隐私遮掩，该隐私遮掩使显示图像的所选定部分变模糊；
将该摄像机的视野从第一视野调整到第二视野；
为每一个遮掩顶点确定经过转换的坐标(x1’，y1’)，...(xn’，yn’)，以定义用于第二视野的经过转换的隐私遮掩，基于摄像机视野的变化，来确定经过转换的坐标，其中，该隐私遮掩和该经过转换的隐私遮掩分别基本上使第一视野和第二视野中的共同的目标对象变模糊；以及
其中，第一视野中的隐私映射可由像素行定义，并且所述用多个遮掩顶点定义该隐私遮掩的步骤包括，识别多个像素行的相反端，每个识别出来的端定义一个遮掩顶点。
13、如权利要求12所述的方法，其中，通过用户选择多个边界位置以定义第一视野中的隐私遮掩，来定义该隐私遮掩，并且其中由用户选择的多个边界位置小于遮掩顶点的数量。
14、如权利要求12所述的方法，其中，隐私遮掩中的每一个像素行的相反端被识别，并定义一个遮掩顶点。
15、如权利要求12所述的方法，其中，所述在第一视野与第二视野之间调整摄像机视野的步骤包括调整该摄像机的摇动角度、倾斜角度以及聚焦长度。
16、一种使视频图像的所选定部分变模糊的方法，所述方法包括：
用摄像机获取图像；
在显示屏上显示所获取的图像；
用多个坐标为(x1，y1)，...(xn，yn)的多个遮掩顶点定义隐私遮掩，该隐私遮掩使显示图像的所选定部分变模糊；
将该摄像机的视野从第一视野调整到第二视野；
为每一个遮掩顶点确定经过转换的坐标(x1’，y1’)，...(xn’，yn’)，以定义用于第二视野的经过转换的隐私遮掩，基于摄像机视野的变化，来确定经过转换的坐标，其中，该隐私遮掩和该经过转换的隐私遮掩分别基本上使第一视野和第二视野中的共同的目标对象变模糊；以及
其中，第一视野中的隐私映射可由多个像素块定义，并且所述用多个遮掩顶点定义该隐私遮掩的步骤包括，识别每个像素块的一个位置点，每个该位置点定义一个遮掩顶点，并且其中至少一个像素块是由形成该隐私遮掩的一部分的其它像素块完全包围的非周界像素块。
17、如权利要求16所述的方法，其中，所有所述像素块具有相同的尺寸。
18、如权利要求16所述的方法，其中，每个像素块由单个像素构成。
19、如权利要求16所述的方法，其中，通过用户选择多个边界位置以定义第一视野中的隐私遮掩，来定义该隐私遮掩，并且其中由用户选择的多个边界位置小于遮掩顶点的数量。
20、如权利要求16所述的方法，其中，该隐私遮掩定义完全包围一个未遮掩区域的遮掩区域。
21、如权利要求16所述的方法，其中，在所述第一视野与第二视野之间调整摄像机视野的步骤包括调整该摄像机的摇动角度、倾斜角度以及聚焦长度。
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