TR2021020173A2 - Ptz kameralarin kali̇brasyon ve yöneti̇m yöntemi̇ - Google Patents

Abstract

Bu buluş, çok sayıda PTZ (pan-tilt-zoom) kameranın otomatik kalibrasyonunu ve yönetimini sağlayan bir yöntem ile ilgilidir. Buluş ile, her bir PTZ kameranın kalibrasyonu sonrasında, kalibrasyon bilgilerinin ilgili kameralar ile eşleştirilmiş biçimde saklandığı, farklı kameralar için yalnızca tek ve ortak bir formata sahip yönlendirme komutlarının yayımlanması ve bu yönlendirme komutlarının ilgili kalibrasyon bilgileri kullanılarak dönüştürülmesi sayesinde kameraların birbirlerinden farklılıklarından bağımsız olarak yönlendirilebildiği bir yöntem geliştirilmiştir. Böylece farklı görüş açısı, çalışma aralığı ve kontrol parametresi ile hareket ilişkilerine sahip PTZ kameralar, yalnızca mutlak kontrol parametreleri kullanılarak yönetilebilmektedir. PTZ kamera özelliklerine yönelik kalibrasyon süreçleri de açıklanmıştır.

Description

TARIFNAME PTZ KAMERALARIN KALIBRASYON VE YÖNETIM YÖNTEMI Teknik Alan Bu bulus, çok sayida PTZ (pan-tilt-zoom) kameranin otomatik kalibrasyonunu ve yönetimini saglayan bir yöntem ile ilgilidir. Önceki Teknik Yatay bir egri boyunca, yani düsey bir eksen çevresinde (pan) ve düsey bir egri boyunca, yani yatay bir eksen çevresinde (tilt) hareket ettirilebilen ve yakinlastirma (zoom) islevine sahip kameralarin kontrolü için çalisma araliklarinin ve yakinlastirma fonksiyonunun tam olarak bilinmesi gerekmektedir. Bu bilgilerdeki hatalar alinan görüntüye iliskin konum bilgilerinde hatalara yol açmakta ve kamera yinelenen yönlendirme islemleri sonucunda bu hata artabilmektedir. PTZ kameralarin temel kontrol parametreleri "ONVIF PTZ Service Specification" baslikli standart metninde tanimlanmistir. Buna göre, PTZ kameralar, anlik konumlarina göre tanimlanan göreli parametreler kullanilarak (RelativeMove) veya bir referans noktasina göre tanimlanan mutlak parametreler kullanilarak (AbsoluteMove) kontrol edilebilmektedir. Buna karsin, kameralarin hareket araliklarina iliskin bilgiler üretici tarafindan yaklasik olarak verilebilmekte ve yakinlastirma fonksiyonu genellikle açiklanmamaktadir. Bu nedenle çok sayida PTZ kameranin yönetilebilmesi için, çok sayida PTZ kameranin mutlak parametreler kullanilarak kontrol edilebilecek biçimde kalibrasyonunun gerçeklestirilmesini saglayacak çözümlere gereksinim duyulmaktadir. CN104361599A sayili dokümanda, PTZ kameralarin kalibrasyonuna yönelik yatay, düsey (longitudinal) ve yakinlastirma düzeltme faktörlerinin belirlenmesine yönelik bir yöntem açiklanmistir. Bunun için belirli bir degisimin adimlar halinde gerçeklestirilmesi sirasinda bir hedefin yer degistirmesi (veya yakinlastirma durumunda boyut degisimi) belirlenmektedir. CN 1097691 16B sayili dokümanda, PTZ kameralarin baslangiç konumlarinin düzeltilmesine yönelik bir yöntem açiklanmistir. Bunun için baslangiç konumunda ve belirli açilarda alinan görüntülerde ortak unsurlar eslestirilmekte ve bir açidaki görüntüyü baslangiç görüntüsü ile iliskilendiren dönüsüm matrisi türetilmektedir. Birden fazla açida elde edilen görüntülerden yararlanilarak açi ve yer degisimi arasindaki iliskiyi gösteren egri elde edilmektedir. Bu sayede belirli bir açida hareket ettirilen kameranin gerçek açisi bilinebilmektedir. CN108476282A sayili dokümanda, alinan görüntülerin istenilen nitelikte olup olmadiginin belirlenmesine yönelik bir yöntem açiklanmistir. Bu dokümanda, yatay kamera açisi ile odak uzakligi arasindaki iliski de gösterilmistir. Bulusun Amaçlari ve Kisa Açiklamasi Bu bulusun amaci, çok sayida PTZ (pan-tilt-zoom) kameranin otomatik kalibrasyonunu ve yönetimini saglayan bir yöntemin gelistirilmesidir. Bu bulusun baska bir amaci da, kameralarin bir baslangiç yönelimine ve baslangiç yakinlastirma düzeyine göre tanimlanan mutlak yönelim ve mutlak yakinlastirma düzeyi kontrol parametreleri kullanilarak yönetilmesine olanak taniyan bir yöntemin gelistirilmesidir. Söz konusu mutlak kontrol parametreleri, ortak bir koordinat sistemine göre tanimlanmakta ve farkli görüs açisi, çalisma araligi ve kontrol parametresi ile hareket iliskilerine sahip kameralar için yönlendirme komutlarinin bu farkliliklardan bagimsiz olarak, tüm kameralar için ayni formatta üretilebilmesinin önünü açmaktadir. Bulusun amaçlari dogrultusunda, her bir kameranin kalibrasyonu sonrasinda, kalibrasyon bilgilerinin ilgili kameralar ile eslestirilmis biçimde saklandigi, farkli kameralar için yalnizca tek ve ortak bir formata sahip yönlendirme komutlarinin yayimlanmasi ve bu yönlendirme komutlarinin ilgili kalibrasyon bilgileri kullanilarak dönüstürülmesi sayesinde kameralarin birbirlerinden farkliliklarindan bagimsiz olarak yönlendirilebildigi bir yöntem gelistirilmistir. Bulusun Ayrintili Açiklamasi Çok sayida PTZ kameranin bir baslangiç yönelimine ve baslangiç yakinlastirma düzeyine göre tanimlanan mutlak yönelim ve mutlak yakinlastirrna düzeyi kontrol parametreleri kullanilarak yönetilmesini saglayan bulus konusu kamera yönetim yöntemi, temelde, çok sayida kameranin kalibrasyonu, kalibrasyon bilgilerinin ilgili kameralar ile iliskilendirilmis biçimde kaydedilmesi, bir komuta istemcisinden söz konusu çok sayida kameranin bir alt kümesi için ortak bir koordinat sistemine göre hedeflenen yönelim ve yakinlastirma düzeyi biçiminde tanimlanmis yönlendirme komutlarinin yayimlanmasi: komutlarin her bir kamera için ayri ayri kalibrasyon bilgilerine göre dönüstürülmesi ve kameralarin dönüstürülmüs komutlar dogrultusunda çalistirilmasi adimlarini içermektedir. Anilan koordinat sistemi, kamera çevresindeki ortama karsilik gelen iki açisal uzay koordinati ile yakinlastirma düzeyine karsilik gelen bir üçüncü koordinati içermektedir. Kameralarin kalibrasyonu adimi, - her bir kameranin yatay görüs açisinin belirlenmesi, - her bir kameranin düsey hareket araliginin ve düsey hareketleri ile düsey hareketlerine karsilik gelen düsey kontrol parametresi arasindaki iliskinin belirlenmesi, - her bir kameranin yakinlastirma düzeyi ile yakinlastirma düzeyine karsilik gelen yakinlastirma kontrol parametresi arasindaki iliskinin belirlenmesi alt adimlarini içermektedir. Yatay görüs açilari, düsey hareket araliklari, düsey hareket ile düsey kontrol parametresi arasindaki iliskiler ve yakinlastirma düzeyi ile yakinlastirma kontrol parametresi arasindaki iliskiler, ilgili kameralar ile eslestirilmis biçimde kaydedilmektedir. Komuta istemcisi tarafindan yayimlanan yönlendirme komutlari, bir baslangiç yönelimi ve baslangiç yakinlastirina düzeyine göre tanimlanmistir. Baslangiç yönelimi ve baslangiç yakinlastim1a düzeyi kamera merkez ekseninin yatayda oldugu ve en genis görüntüleme açisinin elde edildigi yönelim ve yakinlastirma düzeyine karsilik gelmektedir. Baslangiç yöneliminin yatay bileseni ise, kameranin yatay hareket araliginin 360°"den küçük olmasi ile durumunda bu araligin merkezi, aksi durumda ise öntanimli veya kullanim alanina göre bir operatör tarafindan belirlenen herhangi bir konum olabilir. Burada, yatay hareket ile kameranin yatay bir düzlem içinde kalarak gerçeklestirdigi hareket, düsey hareket ile de düsey bir düzlem içinde kalarak gerçeklestirdigi hareket anlatilmaktadir. Kameralar ile komuta istemcisi arasindaki iletisim, Internet gibi bir baglanti altyapisi veya kapali bir aga baglanan, farkli veri aktarim protokolleri ile uyumlu baglanti aygitlari araciligi ile saglanabilmektedir. Bulus, kameralarin ayni konumda veya uzak bir komuta istemcisi ile yönetilebilmesine olanak tanimaktadir. Kameralar, komuta istemcisi tarafindan saglanan komutlar dogrultusunda çalistirilmakta ve elde edilen görüntüler komuta istemcisi dahil bir veya daha fazla konuma iletilebilmektedir. Komuta istemcisi ve kameralar, ilgili aga dogrudan veya en az bir sunucu araciligi ile de baglanabilmektedir. Örnegin, belirli bir tesisin izlenmesine yönelik cografi olarak gruplanmis bir dizi kamera, söz konusu tesis bünyesindeki bir sunucuya bagli bulunabilir. Üretilen komutlarin denetimi, baglanti taleplerinin güvenli biçimde düzenlenmesi ve görüntülerin yedeklenmesi gibi amaçlara yönelik ilgili ag üzerinde çalisan baska sunucular da bulunabilir. Açik aglara bagli bilesenler arasindaki iletisimin güvenli biçimde saglanmasina yönelik çesitli önlemler de uygulanmaktadir. Kalibrasyon bilgisi, her bir kamera için ayri ayri, ilgili kamera ile iliskili bir sürücü birimi üzerinde saklanarak komutlarin dönüstürülmesi adimi söz konusu sürücü birimi üzerinde gerçeklestirilebilmektedir. Bunun yerine kalibrasyon bilgisi, her bir kamera ile eslestirilmis biçimde bir sunucu üzerinde saklanarak komutlarin dönüstürülmesi adimi anilan sunucu üzerinde de gerçeklestirilebilmektedir. Bu durumda dönüstürülmüs yönlendirme komutlari ilgili sunucu tarafindan yeniden yayimlanmaktadir. Kameralarin kalibrasyonu sirasinda yatay görüs açilarinin belirlenmesi amaci ile, her bir kamera için, - kameranin baslangiç yönelimi ve baslangiç yakinlastirma düzeyine getirilmesi, - bir birinci anlik görüntünün alinmasi, - kameranin yatayda belirli bir yatay hareket açisi kadar döndürülmesi, - bir ikinci anlik görüntünün alinmasi, - hem birinci anlik görüntü hem de ikinci anlik görüntüde bulunan sabit bir veya daha fazla nesne saptanarak, yatay hareket açisina karsilik gelen piksel sayisi cinsinden yatay yer degisiminin Ölçülmesi, - yatay hareket açisi ve yatay yer degisimi kullanilarak, piksel sayisi cinsinden odak uzakliginin belirlenmesi adimlari yürütülmektedir. Yatay hareket açisi, kameranin beklenen en küçük görüntüleme açisindan küçük olacak biçimde seçilmelidir. Böylece birinci anlik görüntü ile ikinci anlik görüntünün çakismasi saglanmaktadir. Odak uzakligi, esitligi kullanilarak belirlenmektedir. Burada F odak uzakligini, YYD yatay yer degisimini ve YHA yatay hareket açisini göstermektedir. Odak uzakliginin belirlenmesi sonrasinda, kameranin yatay piksel sayisi ve odak uzakligi kullanilarak yatay görüs açisi da belirlenmektedir. Bunun için YGA = 2 X arctan( F 2) esitliginden yararlanilmaktadir. Burada YGA yatay görüs açisini ve YPS yatay piksel sayisini göstermektedir. Özellikle kameranin dönüs hassasiyetinin düsük oldugu durumlarda, birden fazla yatay hareket açisi kullanilarak ortalama yatay yer degisimi de ölçülebilir. Bu durumda yatay yer degisimi yerine ortalama yatay yer degisimi kullanilmaktadir. Söz konusu birden fazla yatay hareket açisi tercihen, bir birinci yatay hareket açisi ve baslangiç yönelimine göre birinci yatay hareket açisina zit yönde olan bir ikinci yatay hareket açisidir. Kameralarin kalibrasyonu sirasinda düsey hareket araliklarinin ve düsey hareketleri ile düsey hareketlerine karsilik gelen düsey kontrol parametreleri arasindaki iliskinin belirlenmesi amaci ile, odak uzakliklari belirlenmis her bir kamera için, - kameranin baslangiç yönelimi ve baslangiç yakinlastirma düzeyine getirilmesi, - kameranin düseyde açi cinsinden belirli bir düsey kontrol parametresi degeri kadar döndürülmesi, - düsey kontrol parametresi degerine karsilik gelen açi cinsinden bir varsayilan düsey hareket araligi atanmasi, - bir üçüncü anlik görüntünün alinmasi, - hem birinci anlik görüntü hem de üçüncü anlik görüntüde bulunan sabit bir veya daha fazla nesne saptanarak, düsey kontrol parametresi degerine karsilik gelen piksel sayisi cinsinden düsey yer degisiminin ölçülmesi, - odak uzakligi ve düsey yer degisimi kullanilarak bir gerçek düsey hareket açisinin hesaplanmasi, - düsey kontrol parametresi degeri, varsayilan düsey hareket araligi ve gerçek düsey hareket açisi kullanilarak, düsey hareket araliginin ve düsey hareketleri ile düsey hareketlerine karsilik gelen düsey kontrol parametresi arasindaki iliskinin belirlenmesi adimlari yürütülmektedir. Varsayilan düsey hareket araligi, tercihen, kameranin görüntü ters dönmeksizin kullanilabilecek en genis düsey hareket araligi biçiminde, yani 90° olarak atanmaktadir. Gerçek düsey hareket açisi, GDHA = arctan( F ) esitligi kullanilarak hesaplanmaktadir. Burada DYD düsey yer degisimini ve GDHA gerçek düsey hareket açisini göstermektedir. Düsey hareket araligi da, esitligi kullanilarak belirlenmektedir. Burada, DHA düsey hareket araligini, VDHA varsayilan hareket araligini ve DKPD düsey kontrol parametresi degerini göstermektedir. düsey hareket araligi ile varsayilan düsey hareket araliginin orani ya da gerçek düsey hareket araligi ile düsey kontrol parametresi degeri orani da, kameranin düsey hareketleri ile düsey hareketlerine karsilik gelen düsey kontrol parametresi arasindaki iliskisini ortaya koymaktadir. Kameralarin kalibrasyonu sirasinda yakinlastirma düzeyi ile yakinlastirma düzeyine karsilik gelen yakinlastirma kontrol parametresi arasindaki iliskinin belirlenmesi amaci ile, her bir kamera için, - kameranin baslangiç yakinlastirma düzeyine getirilmesi, - yakinlastirma kontrol parametresi araliginin belirli sayida adima bölünmesi, - her adima karsilik gelen yakinlastirma düzeyi için, baslangiç yakinlastirma düzeyinden baslanarak sirali olarak anlik görüntülerin alinmasi, - ardisik adimlara karsilik gelen yakinlastirma düzeylerine ait anlik görüntülerde bulunan sabit bir veya daha fazla nesne saptanarak her anlik görüntü için nesne boyutlarinin baslangiç yakinlastirma düzeyine ait anlik görüntüdeki ayni nesnenin boyutlarina göre degisiminin belirlenmesi, - nesne boyutu degisimi kullanilarak yakinlastirma düzeyi ile yakinlastirma düzeyine karsilik gelen yakinlastirma kontrol parametresi arasindaki iliskinin belirlenmesi adimlari yürütülmektedir. Nesne boyutu degisimi, ardisik adimlara karsilik gelen yakinlastirrna düzeylerine ait anlik görüntüler arasinda homografi hesaplanarak belirlenebilmektedir. yakinlastirma düzeyi ile yakinlastirma düzeyine karsilik gelen yakinlastirma kontrol parametresi arasindaki iliski, görüntü boyutuna karsilik yakinlastirma düzeyi biçimindeki veri çiftleri ile olusturulan bir egri biçiminde ifade edilebilir. Tercihen veri çiftleri arasindaki bosluklar da interpolasyon ile tamamlanarak egri olusturulmaktadir. Bulus ile, her kamera için ayri ayri kalibrasyon bilgisi saklanarak yönlendirme komutlarinin dönüstürülebilmesi sayesinde, farkli görüs açisi, çalisma araligi ve kontrol parametresi ile hareket iliskilerine sahip çok sayida kameranin ortak bir koordinat sistemine göre olusturulan komutlar ile yönetilmesinin önü açilmistir. TR TR

Claims (1)

1.ISTEMLER . Çok sayida PTZ kameranin, kamera merkez ekseninin yatayda oldugu ve en genis görüntüleme açisinin elde edildigi bir baslangiç yönelimine ve baslangiç yakinlastirma düzeyine göre tanimlanan mutlak yönelim ve mutlak yakinlastirma düzeyi kontrol parametreleri kullanilarak yönetilmesini saglayan bir kamera yönetim yöntemi olup; - çok sayida kameranin kalibrasyonu, - kalibrasyon bilgilerinin ilgili kameralar ile iliskilendirilmis biçimde kaydedilmesi, - bir komuta istemcisinden söz konusu çok sayida kameranin bir alt kümesi için ortak bir koordinat sistemine göre hedeflenen yönelim ve yakinlastirma düzeyi biçiminde tanimlanmis yönlendirme ve yakinlastirma komutlarinin yayimlanmasi, - komutlarin her bir kamera için ayri ayri kalibrasyon bilgilerine göre dönüstürülmesi, - kameralarin dönüstürülmüs komutlar dogrultusunda çalistirilmasi adimlari ile karakterize edilmektedir. . Istem 1”deki gibi bir kamera yönetim yöntemi olup; kameralarin kalibrasyonu için uygulanan - her bir kameranin yatay görüs açisinin belirlenmesi, - her bir kameranin düsey hareket araliginin ve düsey hareketleri ile düsey hareketlerine karsilik gelen düsey kontrol parametresi arasindaki iliskinin belirlenmesi, - her bir kameranin yakinlastirma düzeyi ile yakinlastirma düzeyine karsilik gelen yakinlastirma kontrol parametresi arasindaki iliskinin belirlenmesi, adimlarini içermesi ile karakterize edilmektedir. . Istem 1”deki gibi bir kamera yönetim yöntemi olup; kalibrasyon bilgisinin her bir kamera için ayri ayri, ilgili kamera ile iliskili bir sürücü birimi üzerinde saklanmasi ve komutlarin kontrol birimleri üzerinde dönüstürülmesi ile karakterize edilmektedir. Istem 1”deki gibi bir kamera yönetim yöntemi olup; kalibrasyon bilgisinin her bir kamera ile eslestirilmis biçimde bir sunucu üzerinde saklanmasi, komutlarin sunucu üzerinde dönüstürülmesi ve kameralar ile eslestirilmis biçimde dönüstürülmüs yönlendirme komutlarinin yayimlanmasi ile karakterize edilmektedir. . Istem 2”deki gibi bir kamera yönetim yöntemi olup; her bir kamera için - kameranin baslangiç yönelimi ve baslangiç yakinlastirma düzeyine getirilmesi, - bir birinci anlik görüntünün alinmasi, - kameranin yatayda belirli bir yatay hareket açisi kadar döndürülmesi, - bir ikinci anlik görüntünün alinmasi, - hem birinci anlik görüntü hem de ikinci anlik görüntüde bulunan sabit bir veya daha fazla nesne saptanarak, yatay hareket açisina karsilik gelen piksel sayisi cinsinden yatay yer degisiminin ölçülmesi, - yatay hareket açisi ve yatay yer degisimi kullanilarak piksel sayisi cinsinden odak uzakliginin belirlenmesi adimlarini içermesi ile karakterize edilmektedir. . Istem 5”teki gibi bir kamera yönetim yöntemi olup; kameranin yatay piksel sayisi ve odak uzakligi kullanilarak yatay görüs açisinin belirlenmesi ile karakterize edilmektedir. . Istem 55teki gibi bir kamera yönetim yöntemi olup; birden fazla yatay hareket açisi kullanilarak ortalama yatay yer degisiminin ölçülmesi ile karakterize edilmektedir. . Istem 77deki gibi bir kamera yönetiin yöntemi olup; bir birinci yatay hareket açisi ve baslangiç yönelimine göre birinci yatay hareket açisina zit yönde olan bir ikinci yatay hareket açisi kullanilmasi ile karakterize edilmektedir. . Istem 55teki gibi bir kamera yönetim yöntemi olup; - kameranin baslangiç yönelimi ve baslangiç yakinlastirma düzeyine getirilmesi, - kameranin düseyde açi cinsinden belirli bir düsey kontrol parametresi degeri kadar döndürülmesi, - düsey kontrol parametresi degerine karsilik gelen açi cinsinden bir varsayilan düsey hareket araligi atanmasi, bir üçüncü anlik görüntünün alinmasi, hem birinci anlik görüntü hem de üçüncü anlik görüntüde bulunan sabit bir veya daha fazla nesne saptanarak, düsey kontrol parametresi degerine karsilik gelen piksel sayisi cinsinden düsey yer degisiminin ölçülmesi, odak uzakligi ve düsey yer degisimi kullanilarak bir gerçek düsey hareket açisinin hesaplanmasi, düsey kontrol parametresi degeri, varsayilan düsey hareket araligi ve gerçek düsey hareket açisi kullanilarak, düsey hareket araliginin ve düsey hareketleri ile düsey hareketlerine karsilik gelen düsey kontrol parametresi arasindaki iliskinin belirlenmesi adimlari ile karakterize edilmektedir. lstem 2”deki gibi bir kamera yönetim yöntemi olup; her bir kamera için kameranin baslangiç yakinlastirma düzeyine getirilmesi, yakinlastirma kontrol parametresi araliginin belirli sayida adima bölünmesi, her adima karsilik gelen yakinlastirma düzeyi için, baslangiç yakinlastirma düzeyinden baslanarak sirali olarak anlik görüntülerin alinmasi, ardisik adimlara karsilik gelen yakinlastirma düzeylerine ait anlik görüntüler arasinda homografi hesaplanarak, tüm görüntülerde bulunan sabit bir veya daha fazla nesne saptanarak her anlik görüntü için nesne boyutlarinin baslangiç yakinlastirma düzeyine ait anlik görüntüdeki ayni nesnenin boyutlarina göre degisiminin belirlenmesi, nesne boyutu degisimi kullanilarak yakinlastirma düzeyi ile yakinlastirma düzeyine karsilik gelen yakinlastirma kontrol parametresi arasindaki iliskinin belirlenmesi adimlari ile karakterize edilmektedir. TR TR