TWI528163B - 省電監控系統及方法 - Google Patents

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Description

省電監控系統及方法
本發明涉及一種省電監控系統系統及方法。
目前，拍攝裝置已廣泛應用於監視系統用於監視其拍攝範圍內有無運動物體(如人)出現。拍攝裝置一般具有自動對焦(auto focusing,AF)功能、自動曝光(auto exposure,AE)功能及自動白平衡(auto white balance,AWB)功能。在啟動拍攝裝置後，AF功能、AE功能及AWB功能也將同時啟動，如此可以拍攝到清晰之影像。通常，監視系統之拍攝裝置分時段間隔拍攝，相鄰之兩個拍攝時段之拍攝結果密切相關，一般地，前一時段所獲取之影像中無運動物體出現，則相鄰之下一時段所獲取之影像中通常也無運動物體出。監視系統之拍攝裝置也經常在連續之多個時段內拍攝到之都是靜態景物之影像，即所拍攝到之影像中並無運動物體出現，這些靜態景物之影像通常無利用價值，而拍攝裝置之AF功能、AE功能及AWB功能在這些時段內卻都一直處於同時啟動之狀態，消耗較多之電能。
有鑒於此，有必要提供一種省電監控系統及方法。
一種省電監控系統，包括：一拍攝裝置以及一控制器。所述拍攝裝置具有自動對焦功能、自動曝光功能及自動白平衡功能，所述 拍攝裝置用於在一個第一時段內拍攝N張影像及在一個接續所述第一時段之第二時段內拍攝影像。所述控制器包括一物體偵測單元以及一功能控制單元。所述物體偵測單元將N張影像中之其中一張作為參考影像對其他N-1張影像進行處理以偵測N-1張影像中之有無運動物體。所述功能控制單元用於在所述物體偵測單元沒有偵測到運動物體時在所述第二時段內同時關閉所述自動對焦、自動曝光及自動白平衡功能。
一種拍攝裝置省電方法，包括以下步驟：S1：開啟一個具有自動對焦功能、自動曝光功能及自動白平衡功能拍攝裝置並同時啟動所述自動對焦功能、自動曝光功能及自動白平衡功能；S2：在一個第一時段內通過所述拍攝裝置擷取N張影像；S3：將N張影像中之其中一張作為參考影像對其他N-1張影像進行處理以偵測N-1張影像中之有無運動物體，若N-1張影像中有無運動物體出現，則進入步驟S4；S4：在一個接續所述第一時段之第二時段內同時關閉所述自動對焦功能、自動曝光功能及自動白平衡功能。
相對于已有技術，本發明提供省電監控系統及方法，首先對第一時段拍攝之影像進行物體偵測，當偵測無運動物體時則在所述第二時段內關閉自動對焦功能、自動曝光功能及自動白平衡功能，不需要持續開啟自動對焦功能、自動曝光功能及自動白平衡功能，如此達到省電效果。
1‧‧‧省電監控系統
100‧‧‧拍攝裝置
11‧‧‧鏡頭
12‧‧‧影像感測器
13‧‧‧自動對焦功能
14‧‧‧自動曝光功能
15‧‧‧自動白平衡功能
200‧‧‧控制器
21‧‧‧計時單元
22‧‧‧物體偵測單元
23‧‧‧預測單元
24‧‧‧功能控制單元
S1、S2、S3、S31、S4、S5‧‧‧步驟
圖1為本發明所提供之省電監控系統之結構方框圖。
圖2為圖1所示之省電監控系統之拍攝裝置之拍攝過程之示意圖。
圖3為圖2所示之拍攝過程在時刻0至時刻t1之間之第一時段T1內拍攝之N張影像之示意圖。
圖4為圖2所示之拍攝過程在時刻t2至時刻t3之間之第一時段T1內拍攝之N張影像之示意圖。
圖5為本發明所提供省電監控方法之流程框圖。
以下將結合圖式對本發明作進一步詳細說明。
請參閱圖1，本發明提供較佳實施例提供之一種省電監控系統1，包括一個拍攝裝置100及一個控制器200。所述拍攝裝置100可安裝於室外或室內。所述拍攝裝置100用於擷取其拍攝範圍內之影像。所述拍攝裝置100包括一個鏡頭11、一個影像感測器12、一個自動對焦功能13、一個自動曝光功能14以及一個自動白平衡功能15。所述鏡頭11用於透射被拍攝物體(圖未示)反射之光線使光線投射在影像感測器12上。所述影像感測器12可以為電耦合感測器(Charged-coupled Device，CCD)，所述影像感測器12用於將光信號轉換為電信號以獲取被拍攝物體之影像。所述自動對焦功能13用於帶動鏡頭11移動以被拍攝物體進行對焦。所述自動曝光功能14用於自動調節拍攝裝置100之曝光量。所述自動白平衡功能15用於自動探測出被拍攝物體之色溫值，以此判斷攝像條件並選擇所述拍攝裝置100最佳之色調設置。
所述控制器200電性連接至所述拍攝裝置100並包括一個計時單元 21、一個物體偵測單元22、一個預測單元23及一個功能控制單元24。
請同時參閱圖2，所示為所述拍攝裝置100之拍攝過程示意圖。其中所述拍攝裝置100開啟後以拍攝時間t為順序進行拍攝。所述計時單元21在所述拍攝裝置100啟動拍攝時開始計時，所述計時單元21將拍攝時間t分割為多個間隔相鄰之第一時段T1及第二時段T2，例如，時刻0至時刻t1為第一時段T1，時刻t1至時刻t2為第二時段T2，時刻t2至時刻t3為第一時段T1，時刻t3至時刻t4為第二時段T3，依次類推，如此，所述計時單元21可以隨時確定所述拍攝裝置100之拍攝時間t處於第一時段T1或處於第二時段T2。本實施方式中，每個第一時段T1之長度為每個第二時段T2之長度之三分之一，例如第一時段T1為1秒，則第二時段T2為3秒。所述拍攝裝置100在每個第一時段T1內將同時開啟所述自動對焦功能13、所述自動曝光功能14及所述自動白平衡功能15並獲取N張影像，即第一張影像N1、第二張影像N2至第N張影像Nn，其中，所述N張影像中的每張影像的每個圖元的圖元值由R(紅)、G(綠)、B(藍)三個值進行表徵。所述拍攝裝置100在每個第二時段T2內獲取Y張影像，即第n+1張影像Nn+1、第n+2張影像Nn+2至第n+y張影像Nn+y。本實施方式中，N及Y均為整數，例如，N可以為5，Y可以為15。
所述物體偵測單元22用於將每個第一時段T1內所獲取之N張影像以第一張影像N1作為參考影像對其他N-1張影像依次作差異化、灰階化、二值化、模糊化、膨脹化、邊緣化、再次二值化及物件化處理，以獲得N-1張影像中每張影像中之運動物體。在其他實 施方式中，也可以從n張影像中任意選擇一張作為參考影像。
所述差異化是指將其他N-1張影像中之每張影像之每個圖元之圖元值分別與第一張影像N1對應圖元之圖元值相減後取絕對值。所述灰階化是指將差異化後之N-1張影像中之每張影像轉換為灰階影像，即將差異化後之每張影像之每個圖元之圖元值由R(紅)、G(綠)、B(藍)三個值進行表徵轉換為由亮度值進行表徵。所述二值化是指將灰階化後之N-1張影像中之每張影像之每個圖元之亮度值與一個第一臨界亮度值相比較，當該圖元之亮度值大於所述第一臨界值時則設定該圖元之亮度為255，反之設定該圖元之亮度值為0。所述模糊化是指將二值化後之N-1張影像中之每張影像之亮度值為255之圖元作為中心圖元取與中心圖元相鄰之八個圖元進行分析，如果八個相鄰圖元中至少有兩個圖元值為255時，則將八個相鄰圖元之亮度值均設置為255，否則將中心圖元及相鄰之八個圖元之亮度值設置為0。所述膨脹化是指將模糊化後之N-1張影像中之每張影像之每個圖元之亮度值乘以矩陣Martix，其中矩陣Martrix如下：
如此，可將每張影像中原本斷掉之圖形連接起來，讓每張影像中之物件更加完整。所述邊緣化是指將膨脹化後之N-1張影像中之每張影像之每一個圖元之亮度值分別乘上Sobel(V)和Sobel(H)這兩個矩陣然後相加，之後再除以2。如此，可取得每張影像中之物件之邊緣，其中Sobel(V)矩陣和Sobel(H)矩陣分別如下：
所述再次二值化將邊緣化之N-1張影像中之每張影像之每個圖元之亮度值與一個第二亮度臨界值進行比較，如果該圖元之亮度值大於第二臨界值，則將該圖元之亮度值設定為255，反之將該圖元之亮度值設定為0。所述物件化是將再次二值化之N-1張影像中之每張影像進行對像提取，即根據每張影像之邊緣框出整個完整物件，該完整物件即運動物體。另外，物件提取方式也可以採用已有技術之任意方式。
如圖3所示，所述拍攝裝置100在時刻0至時刻t1之間之第一時段T1內所拍攝之N張影像，此時，第一張影像N1、第二張影像N2至第N張影像Nn僅拍攝到一個靜態物體如圖中所示之樹木A。所述物體偵測單元22以第一張影像N1作為參考影像對其他N-1張影像依次作差異化、灰階化、二值化、模糊化、膨脹化、再次二值化及物件化處理。由於其他N-1張影像與第一張影像N1之間無差異，因此，所述物體偵測單元22偵測到在其他N-1張影像中並無運動物體。所述物體偵測單元22輸出一第一偵測信號。所述第一偵測信號用於指示在時刻0至時刻t1之間之第一時段T1內無運動物體。所述物體偵測單元22將第一偵測信號傳送至所述預測單元23，所述預測單元23根據第一偵測信號預測時刻0至時刻t1之間之第 一時段T1接續之下一個第二時段T2(即時刻t1至時刻t2之間)將無運動物體出現。所述預測單元23輸出一預測信號，所述第一預測信號用於指示在在時刻t1至時刻t2之間之第二時段T2內將無運動物體出現。所述功能控制單元24根據第一預測信號將在時刻t1至時刻t2之間之第二時段T2內關閉所述自動對焦功能13、所述自動曝光功能14以及所述自動白平衡功能15，以此達到省電效果。可以理解之是，若在時刻0至時刻t1之間之第一時段T1內拍攝之影像中有一個以上之靜態物體時，則物體偵測單元22同樣偵測不到運動物體。
如圖4所示，所述拍攝裝置100在時刻t2至時刻t3之間之第一時段T1內所拍攝之n張影像，此時，第一張影像N1、第二張影像N2至第n張影像Nn拍攝到一個靜態物體如圖中所示之樹木A，以及一個運動物體如圖中所示之人物B。所述物體偵測單元22以第一張影像N1作為參考影像對其他N-1張影像依次作差異化、灰階化、二值化、模糊化、膨脹化、再次二值化及物件化處理。此時，所述物體偵測單元22偵測到在其他N-1張影像中出現運動物體例如圖中所示之人物B。所述物體偵測單元22將輸出一個第二偵測信號。所述第二偵測信號用於指示在時刻t2至時刻t3之間之第一時段T1內有運動物體。所述物體偵測單元22將第二偵測信號傳送至所述預測單元23，所述預測單元23根據第二偵測信號預測時刻t2至時刻t3之間之第一時段T1接續之下一個第二時段T2(即時刻t3至時刻t4之間)將有運動物體出現。所述預測單元23輸出二預測信號，所述第二預測信號用於指示在在時刻t3至時刻t4之間之第二時段T2內將運動物體出現。所述功能控制單元24根據第二預測信號將在時刻t3至時刻t4之間之第二時段T2內開啟所述自動對焦功 能13、所述自動曝光功能14以及所述自動白平衡功能15，以此獲得清晰之影像。可以理解之是，若在時刻t2至時刻t3之間之第一時段T1內拍攝之影像中有一個以上之靜態物體以及一個以上之運動物體時，則所述物體偵測單元22將偵測到一個以上之運動物體。
可以理解之是，在時刻t4至時刻t5之間之第一時段T1內將所拍攝N張影像，並將對其他N-1張影像進行運動物體偵測。當偵測到無運動物體時，則功能控制單元24在時刻t5至時刻t6之間之第二時段T2內關閉所述自動對焦功能13、所述自動曝光功能14以及所述自動白平衡功能15。當偵測到有運動物體時，則在時刻t5至時刻t6之間之第二時段T2內開啟所述自動對焦功能13、所述自動曝光功能14以及所述自動白平衡功能15。本發明之省電監控系統1在拍攝過程中間隔地偵測是否有運動物體出現(在每個第一時間T1內偵測是否有運動物體出現)，若偵測到無運動物體，則在偵測時段(第一時段T1)接續之下一個時段(第二時段T2)關閉所述自動對焦功能13、所述自動曝光功能14及所述自動白平衡功能15。本發明不需要一直開啟所述自動對焦功能13、所述自動曝光功能14及所述自動白平衡功能15，以此達到省電效果。
本實施方式中，若在時刻t0至時刻t1之間之第一時段T1內偵測到有運動物體，則所述功能控制單元24在時刻t1至時刻t2之間之第二時段T2內開啟所述自動對焦功能13、所述自動曝光功能14以及所述自動白平衡功能15。若在時刻t2至時刻t3之間之第一時段T1內偵測到無運動物體，則所述功能控制單元24在時刻t3至時刻t4之間之第二時段T2內關閉所述自動對焦功能13、所述自動曝光功 能14以及所述自動白平衡功能15。
請參閱圖5，為本發明提供之一種省電監控方法，包括以下步驟：
步驟S1：開啟一具有自動對焦功能、自動曝光功能及自動白平衡功能拍攝裝置並同時啟動所述自動對焦功能、自動曝光功能及自動白平衡功能。如圖1所示，本步驟中開啟所述拍攝裝置100，所述拍攝裝置100之所述自動對焦功能13、所述自動曝光功能14及所述自動白平衡功能15同時開啟。
步驟S2：在一個第一時段T1內通過所述拍攝裝置擷取N張影像。如圖2所示，本步驟中，在時刻t0至時刻t1之間之第一時段T1內獲取N張影像或在時刻t2至時刻t3之間之第一時段T1內獲取N張影像。
步驟S3：將N張影像中之其中一張作為參考影像對其他N-1張影像進行處理以偵測N-1張影像中之有無運動物體。如圖3及圖4所示，本步驟中，將在時刻t0至時刻t1之間之第一時段T1內獲取N張影像或在時刻t2至時刻t3之間之第一時段T1內獲取N張影像以第一張影像N1作為參考影像，提取其他N-1張影像中之運動物體。若N-1張影像中無運動物體出現(如圖3所示)，此時進入步驟S4。
步驟S4：在所述第二時段T2內同時關閉所述自動對焦、自動曝光及自動白平衡功能。
在上述步驟S3之後進入步驟S4之前還包括步驟S31：根據N-1張影像中有無運動物體來預測在第一時段T1接續之第二時段T2內是否出現運動物體，若否(即預測第二時段T2內無運動物體)，則進入 步驟S4。如圖3所示，本步驟中，在N-1張影像中偵測到無運動物體，即僅有靜態物體如圖中所示之樹木A，則預測時刻t1至時刻t2之間之第二時段T2內無運動物體出現。
上述步驟S31進一步包括，若預測到第二時段T2內有運動物體出現則進入以下步驟S5。如圖4所示在N-1張影像中除一靜態物體，如除樹木A以外，還有一個動態物體，如人物B，則預測時刻t3至時刻t4之間之第二時段內有運動物體出現，此時進入以下步驟S5。
步驟S5：在第一時段T1接續之所述第二時段T2內同時開啟所述自動對焦、自動曝光及自動白平衡功能。
綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士爰依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。
1‧‧‧省電監控系統
100‧‧‧拍攝裝置
11‧‧‧鏡頭
12‧‧‧影像感測器
13‧‧‧自動對焦功能
14‧‧‧自動曝光功能
15‧‧‧自動白平衡功能
200‧‧‧控制器
21‧‧‧計時單元
22‧‧‧物體偵測單元
23‧‧‧預測單元
24‧‧‧功能控制單元

Claims (9)

  1. 一種省電監控系統，包括：一拍攝裝置以及一控制器；所述拍攝裝置具有自動對焦功能、自動曝光功能及自動白平衡功能，所述拍攝裝置用於在一個第一時段內拍攝N張影像及在一個接續所述第一時段之第二時段內拍攝影像；所述控制器包括一物體偵測單元以及一功能控制單元；所述物體偵測單元將N張影像中之其中一張作為參考影像對其他N-1張影像進行處理以偵測N-1張影像中之運動物體；所述功能控制單元用於在物體偵測單元沒有偵測到運動物體時在所述第二時段內同時關閉所述自動對焦、自動曝光及自動白平衡功能，所述控制器還包括一個計時單元，所述計時單元在所述拍攝裝置啟動拍攝時開始計時，所述計時單元將拍攝裝置之拍攝時間分割為多個第一時段及多個第二時段，所述多個第一時段與所述多個第二時段間隔相鄰，所述計時單元用於確定所述拍攝裝置之拍攝時間處於第一時段或處於第二時段。
  2. 如申請專利範圍第1項所述省電監控系統，其中，每個第一時段之長度為每個第二時段之長度之三分之一。
  3. 如申請專利範圍第1項所述省電監控系統，其中，所述控制器還包括一個預測單元，所述預測單元根據所述物體偵測單元是否偵測到運動物體來預測所述第二時段內有無運動物體出現，當物體偵測單元之沒有偵測到運動物體時，所述預測單元預測所述第二時段內將無運動物體出現。
  4. 如申請專利範圍第3項所述省電監控系統，其中，當物體偵測單元偵測到運動物體時，所述預測單元預測所述第二時段內將有運動物體出現。
  5. 如申請專利範圍第1項所述省電監控系統，其中，所述物體偵測單元以第一張影像N1作為參考影像對其他N-1張影像依次作差異化、灰階化、二值 化、模糊化、膨脹化、邊緣化、再次二值化及物件化處理；所述差異化是指將其他N-1張影像中之每張影像之每個圖元之圖元值分別與第一張影像N1對應圖元之圖元值相減後取絕對值；所述將差異化後之每張影像之每個圖元之圖元值由紅、綠、藍三個值進行表徵轉換為由亮度值進行表徵；所述二值化是指將灰階化後之N-1張影像中之每張影像之每個圖元之亮度值與一個第一臨界亮度值相比較，當該圖元之亮度值大於所述第一臨界值時則設定該圖元之亮度為255，反之設定該圖元之亮度值為0；所述模糊化是指將二值化後之N-1張影像中之每張影像之亮度值為255之圖元作為中心圖元取與該中心圖元相鄰之八個圖元進行分析，如果八個相鄰圖元中至少有兩個圖元值為255時，則將八個相鄰圖元之亮度值均設置為255，否則將中心圖元及相鄰之八個圖元之亮度值設置為0；所述膨脹化是指將模糊化後之N-1張影像中之每張影像之每個圖元之亮度值乘以一矩陣Martix；所述邊緣化是指將膨脹化後之N-1張影像中之每張影像之每個圖元之亮度值分別乘上矩陣Sobel(V)和矩陣Sobel(H)然後相加，之後再除以2；所述再次二值化是指將邊緣化之N-1張影像中之每張影像之每個圖元之亮度值與一個第二亮度臨界值進行比較，如果該圖元之亮度值大於第二臨界值，則將該圖元之亮度值設定為255，反之將該圖元之亮度值設定為0；所述物件化是指將再次二值化之N-1張影像中之每張影像進行對像提取，根據每張影像之邊緣框出整個完整物件。
  6. 如申請專利範圍第5項所述省電監控系統，其中，所述矩陣Martrix如下： 所述Sobel(V)矩陣和Sobel(H)矩陣分別如下：
  7. 一種省電監控方法，包括以下步驟：S1：開啟一個具有自動對焦功能、自動曝光功能及自動白平衡功能拍攝裝置並同時啟動所述自動對焦功能、自動曝光功能及自動白平衡功能；S2：在一個第一時段內通過所述拍攝裝置擷取N張影像；S3：將N張影像中之其中一張作為參考影像對其他N-1張影像進行處理以偵測N-1張影像中之有無運動物體，若在N-1張影像中無運動物體出現，則進入以下步驟S4；S4：在一個接續所述第一時段之第二時段內同時關閉所述自動對焦功能、自動曝光功能及自動白平衡功能。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之省電監控方法，其中，在步驟S3後且進入步驟S4之前還包括以下步驟：S31：根據N-1張影像中有無運動物體預測接續所述第一時段之第二時段內有無運動物體出現，若預測所述第二時段內無運動物體出現，則進入步驟S4。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之省電監控方法，其中，上述步驟S31進一步包括，若預測到第二時段內有運動物體出現，則進入以下步驟S5：S5：在所述第二時段T2內同時開啟所述自動對焦功能、自動曝光功能及自動白平衡功能。
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