TWI580273B - 監視系統 - Google Patents

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TWI580273B
TWI580273B TW101117513A TW101117513A TWI580273B TW I580273 B TWI580273 B TW I580273B TW 101117513 A TW101117513 A TW 101117513A TW 101117513 A TW101117513 A TW 101117513A TW I580273 B TWI580273 B TW I580273B
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馬修Ｊ 那洛爾
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愛克斯崔里斯科技有限公司
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Description

監視系統 發明領域
本發明係有關於監視方法及系統。於一個構面中，本發明係有關於相機之用於監視。
發明背景
視訊移動檢測(VMD)可用於監視應用，諸如用於周邊保護及入侵檢測。運用電腦來分析一產業周邊的一視訊串列，及若有入侵者出現在該場景，則發出通知而該通知可包括警報。典型地，此種系統將在近野操作，涵蓋從距相機前方數米至30米遠的一區。該影像具有足夠解析度來方便地區別近野裡的物體，而幾乎不具有足夠解析度來區別30米或更遠的物品。
為了解析更遠的物品，可使用更高解析度相機來以更高光學解析度拍攝影像。雖然影像之解析度可於影像拍攝後藉軟體改良，但終解析度仍然受該影像拍攝時的光學解析度所限，該光學解析度係取決於相機的光學系統及拍攝影像的影像感測器。針對一影像之給定光學放大，光學解析度的增加需要更昂貴的影像感測器，具有感測器密度的增高及資料的相對應增加。同理，若終解析度係藉軟體增高則也將出現相對應的增加。資料的增加耗用更多處理來壓縮、發送、及分析。結果隨著解析度的增高，在適度硬體上處理的視訊圖框之速率降低。於保全應用中，因期望 能感測快速通過視野的車輛或快速奔跑的入侵者，故期望有高圖框速率。如此表示唯有在適度硬體上能被夠快分析的低或中解析度影像才可被用在保全應用。
長範圍VMD可使用相機上的遠距照相鏡頭執行。但為了達成此項目的短範圍涵蓋率被犧牲，原因在於遠距照相鏡頭的視野窄。此外，在地面上的入侵者容易遮掩相機的視線而從視訊上看不出入侵者身分或遮掩的本質。
已經發展出檢測數米至150米遠的範圍之入侵者的長範圍被動紅外線(PIR)裝置。PIR檢測器具有一對感測器測量紅外光射線的強度位準，及基於從一個感測器至另一個感測器之強度位準之遷移，決定是否存在有移動中的紅外光射線及是否符合警報狀況。此等檢測器係極為有效地檢測在不同範圍之移動中的紅外光射線，但因只是檢測一對強度位準，PIR不知曉造成強度位準遷移的物品形狀。因此，單獨PIR可能因動物諸如狐狸、兔子及鹿造成假警報，典型設備安裝要求相機可在引發警報的該區變焦來證實該警報狀況為正確。
PIR檢測器可能視訊攝影機補償來允許作視訊驗證。安裝PIR及具有變焦能力的視訊攝影機來作為互補對產生對準問題，原因在於PIR與攝影機需指在相同區段，讓操作員可快速證實PIR警報。實際上，架設者很難對準兩部感測器。結果可能在攝影機所看不到的地方觸發PIR警報。美國專利案5,936,666描述兩部感測器共同定位在同一個包圍體來克服安裝期間兩部感測器的視野對準問題。
本發明之一目的係至少部分解決使用仰賴VMD裝置及/或PIR裝置的已知監視系統的前述限制中之一或多者。
說明書中述及任何先前技術並非且不應解譯為承認或以任何形式提示此等先前技術構成澳洲的普通常識之一部分或任何管轄權或此種先前技術可合理地預期為熟諳技藝人士所確定、瞭解及視為相關技藝。
發明概要
於一個面向中，本發明提出一種用以監視一關注區域內之移動的監視系統，該監視系統係包括：一影像拍攝系統具有包括一關注區域之一視野，且係適用於拍攝該關注區域之一影像；其中該影像拍攝系統係經組配來使得各個影像包括至少二部分，於該視野內之該關注區域內部位在距該影像拍攝系統不同距離的個別區段具有不同的表觀放大；一影像處理系統係經組配來處理得自該影像拍攝系統之該視野的一時間循序影像序列，使得各個所處理影像之至少一部分係經分析來檢測於該關注區域內部的移動，因而當一物品係從一個區段通過至另一個區段時該物品的移動係被追蹤。
於本發明之另一面向中，提出一種用以監視一關注區域內之移動的監視系統，該監視系統係包括：一影像拍攝系統具有包括一關注區域之一視野，且係適用於拍攝該關注區域之一影像，其中該影像拍攝系統係經組配來使得各個影像包括至少二部分，針對於該視野中之該關注區域內 部位在距該影像拍攝系統不同距離的至少一對相對應區段具有不同的表觀放大，使得於一第一區段內之一第一位置之一物品將出現在一影像中具有彷彿該物品係在一第二區段內之一第二位置時該物品之一影像的實質上相同大小，該等第一及第二位置係在距該影像拍攝系統的不同距離；一影像處理系統係經組配來處理得自該影像拍攝系統之該視野的一時間循序影像序列，使得各個所處理影像之至少一部分係經分析來檢測於該關注區域內部的移動。
於本發明之又一面向中，提出一種用以監視一關注區域內之移動的監視系統，該監視系統係包括：一影像拍攝系統具有包括一關注區域之一視野，且係適用於拍攝該關注區域之一影像，其中該影像拍攝系統係經組配來使得各個影像包括至少二部分，針對於該視野中於該關注區域內部位在距該影像拍攝系統不同距離的至少一對相對應區段具有不同的表觀放大，該等區段係為部分非重疊；一影像處理系統係經組配來處理得自該影像拍攝系統之該視野的一時間循序影像序列，使得各個所處理影像之至少一部分係經分析來檢測於該關注區域內部的移動。
於本發明之又另一面向中，提出一種用以監視一關注區域內之移動的監視系統，該監視系統係包括：一影像拍攝系統具有包括一關注區域之一視野，且係適用於拍攝該關注區域之一影像，其中該影像拍攝系統係經組配來使得各個影像包括至少二部分，針對於該視野中於該關注區域內部位在距該影像拍攝系統不同距離的至少一對相對應區 段具有不同的表觀放大，該影像拍攝系統係經組配來使得一相對位置、該等區段之幾何形狀及該等區段之影像的該相對應表觀放大係經選擇，使得一物品於多個區段內部之一移動結果導致該物品之一影像大小的一預定有限變化；一影像處理系統係經組配來處理得自該影像拍攝系統之該視野的一時間循序影像序列，使得各個所處理影像之至少一部分係經分析來檢測於該關注區域內部的移動。
較佳地，該影像處理系統係經組配來使得當一物品從一個區段通過至另一個區段時該物品的移動可被追蹤。於一特別優異之實施例中，該等區段之影像的該相對應表觀放大係經選擇使得一物品於多個區段內部之一移動結果導致該物品之一影像大小的一預定有限變化。
該預定有限變化較佳地係經選擇使得一物品之一影像係為夠大來使得當該物品係移動進入該關注區域之一新區段時，許可檢測於相對應於該新區段的該影像之一部分中該物品的存在。於一實施例中，該預定有限變化係經選擇使得一物品之一影像係為夠大來使得當該物品係移動出離該關注區域之一先前區段時，許可識別於相對應於該關注區域之一新區段的該影像之一部分中的該物品。
於一實施例中，該影像拍攝系統係包括多個相機，各個相機係具有涵蓋該影像拍攝系統之該視野部分的一視野，該等相機係進一步經組配來以至少一個相對應個別表觀放大而拍攝該關注區域之該影像的至少一個個別部分。於一實施例中，該影像拍攝系統係包括用來組合得自該等 多個相機之影像而產生該關注區域之該影像的構件。
於一實施例中，該影像拍攝系統係包括具有多個感測器元件之一感測器，其中感測器元件之不同集合係相對應於欲以一相對應表觀放大拍攝之一影像的不同部分，及其中該影像拍攝系統係經配置來依據該影像之該部分的該表觀放大而選擇性地處理得自於各個感測器元件集合內部之感測器元件的資料。
於一實施例中，該影像拍攝系統係經配置來依據一預先界定之數目或樣式而讀取來自一集合內部之感測器元件的輸出而產生具有一預定表觀放大之該影像之一部分。
於一實施例中，該影像拍攝系統係經配置來依據一預先界定之方案而組合來自一集合內部之多個感測器元件的輸出而產生具有一預定表觀放大之該影像之一部分。
於本發明之又另一面向中，提出一種用以拍攝一影像來監視一關注區域之相機，該相機係包括：一影像拍攝系統具有包括一關注區域之一視野，且係適用於拍攝該關注區域之一影像，其中該影像拍攝系統係經組配來使得各個影像包括至少二部分，針對於該視野中之該關注區域內部位在距該影像拍攝系統不同距離的至少一對相對應區段具有不同的表觀放大，使得於一第一區段內之一第一位置之一物品將出現在一影像中具有彷彿該物品係在一第二區段內之一第二位置時該物品之一影像的實質上相同大小，該等第一及第二位置係在距該影像拍攝系統的不同距離。
於本發明之又一面向中，提出一種用以拍攝一影像來 監視一關注區域之相機，該相機係包括：一光學系統呈示含括一關注區域之一視野之一影像；及一感測器適用以拍攝該所呈示之影像之至少一部分；其中該所呈示之影像包括於該關注區域內部之一第一區段之一第一放大，及於該關注區域內部之一第二區段之一第二放大，該第二放大係小於該第一放大，其中於該關注區域內部之該第一區段係比於該關注區域內部之該第二區段更為遠離該相機。
於前述本發明之二面向中之任一者的相機優異地可經組配來形成此處所述之一型監視系統之部分。
於本發明之又另一面向中，提出一種用以監視於一視野中之一關注區域之方法，該方法係包括：以一成像裝置拍攝該關注區域之一時間循序影像序列，包括於各個影像中，拍攝於該視野內之該關注區域內部距該影像拍攝系統為不同距離的個別區段之不同表觀放大；處理該所拍攝之影像使得各個所處理影像之至少一部分係經分析用以檢測於該區域內部之移動，使得當一物品從一個區段通過至另一個區段時該物品的移動可被追蹤。
於本發明之又一面向中，提出一種用以監視於一視野中之一關注區域之方法，該方法係包括：相對於該關注區域配置一影像拍攝系統，使得於該視野內之該關注區域內部的至少一對相對應區段係在距該影像拍攝系統之不同距離；以一成像裝置拍攝該關注區域之一時間循序影像序列，包括於各個影像中，拍攝於該視野內之該關注區域內部距該影像拍攝系統為不同距離的個別區段之不同表觀放 大，其拍攝方式使得於一第一區段內之一第一位置之一物品將出現在一影像中具有彷彿該物品係在一第二區段內之一第二位置時該物品之一影像的實質上相同大小，該等第一及第二位置係在距該影像拍攝系統的不同距離；處理該所拍攝之影像使得各個所處理影像之至少一部分係經分析用以檢測於該區域內部之移動。
於本發明之又另一面向中，提出一種用以監視於一視野中之一關注區域之方法，該方法係包括：以一成像裝置拍攝該關注區域之一時間循序影像序列，包括於各個影像中，拍攝於該視野內之該關注區域內部距該影像拍攝系統為不同距離的個別區段之不同表觀放大，使得於該關注區域內部的至少一對相對應區段係為部分非重疊；處理該所拍攝之影像使得各個所處理影像之至少一部分係經分析用以檢測於該區域內部之移動。
於本發明之又另一面向中，提出一種用以監視於一視野中之一關注區域之方法，該方法係包括：配置一影像拍攝系統具有一視野使得該視野包括該關注區域，及該影像拍攝系統係適用於拍攝該關注區域之一影像，其中該影像拍攝系統係經組配來使得各個影像包括至少二部分，針對於該視野中於該關注區域內部位在距該影像拍攝系統不同距離的至少一對相對應區段具有不同的表觀放大，該影像拍攝系統係經組配來使得一相對位置、該等區段之幾何形狀及該等區段之影像的該相對應表觀放大係經選擇，使得一物品於多個區段內部之一移動結果導致該物品之一影像 大小的一預定有限變化；以一成像裝置拍攝該關注區域之一時間循序影像序列，包括於各個影像中，拍攝於該視野內之該關注區域內部於該等視野區段中距該影像拍攝系統為不同距離的個別區段之不同表觀放大；及處理該所拍攝之影像使得各個所處理影像之至少一部分係經分析用以檢測於該區域內部之移動。
於本發明之另一面向中，提出一種用以監視於一視野中之一關注區域之方法，該方法係包括：以一成像裝置拍攝該關注區域之一時間循序影像序列，包括於各個影像中，拍攝於該視野內之該關注區域內部距該影像拍攝系統為不同距離的個別區段之不同表觀放大，使得於一影像中一物品維持一相對恆定大小而與其於該關注區域的位置無關；處理該所拍攝之影像使得各個所處理影像之至少一部分係經分析用以檢測於該區域內部之移動。
如此處揭示者為一種用以拍攝一影像來監視一關注區域之相機，該相機係包括：一影像拍攝系統具有包括一關注區域之一視野，且係適用於拍攝該關注區域之一影像；一影像處理系統係經組配來處理得自該影像拍攝系統之該視野的一時間循序影像序列，使得各個所處理影像之至少一部分係經分析來檢測於該關注區域內部的移動；其中該影像拍攝系統係經組配來於各個影像中，拍攝於該視野中於關注區域內部位在距該影像拍攝系統不同距離的個別區段的表觀放大，使得在該等區段中之至少二者內之至少一個位置的物品實質上具有該等影像中之相同表觀大小。
此處又更揭示一種用以監視於一視野中之一關注區域之方法，該方法係包括：以一成像裝置拍攝該關注區域之一時間循序影像序列，包括於該視野內之該關注區域內部距該影像拍攝系統為不同距離的個別區段，於各個影像中拍攝不同的表觀放大；處理該所拍攝之影像使得各個所處理影像之至少一部分係經分析用以檢測於該區域內部之移動。
也如此處揭示者為一種用以拍攝一影像來監視一關注區域之相機，該相機係包括：一影像拍攝系統具有包括一關注區域之一視野，且係適用於拍攝該關注區域之一影像；其中該影像拍攝系統係經組配來於該視野內之該關注區域內部距該影像感測器不同距離的個別區段，於各個影像中拍攝不同的表觀放大。
於本發明之一實施例中，該影像拍攝系統進一步包括一種光學系統傳輸所拍攝的影像至該影像拍攝系統，該光學系統放大該視野之至少一部分。
該光學系統係包括至少兩個光學元件，該等至少兩個光學元件各自係放大該視野之一相對應區段至一不同放大來提供在傳輸給該影像拍攝系統之該影像內部各異的放大。該等至少兩個光學元件中之至少一者較佳為反射器。
於本發明之另一實施例中，該影像拍攝系統包括一感測器，該感測器具有在該感測器內部各異之一感測器元件密度來提供在該感測器內部之不同空間解析度，藉此於該影像中之物品大小係相關於該空間解析度而改變。
解析度或放大倍率於該影像之至少一部分內部可離散地改變。優異地，所拍攝之影像可包括相對應於該視野中各區域的區段，其中至少部分區域為重疊。
於一實施例中，所傳輸影像之表觀放大係於該影像之至少一部分內連續地改變。另外，可瞭解為具有趨近於零尺寸的區段，使得該放大係橫過該視野平順地改變。
於另一實施例中，相機或影像拍攝系統拍攝紅外線影像。
此處也揭示一種用以拍攝一影像來監視一關注區域之相機，該相機係包括：一光學系統呈示含括一關注區域之一視野之一影像；及一感測器適用以拍攝該所呈示之影像之至少一部分；其中該所呈示之影像包括該關注區域之一第一放大，及該關注區域之至少一部分之一第二放大，其中該關注區域之一第一部分係以較高放大拍攝，及比較該第一部分係較近距離的該關注區域之一第二部分係以較低放大拍攝。
較佳地該第一及第二放大係經選擇使得當一物品係位在該關注區域之第一部分之第一位置時，該物品之所拍攝影像係與當該物品係位在比較該第一位置更為靠近該相機的該關注區域之第二部分之第二位置時所拍攝的影像具有相同大小。感測器可同時拍攝該第一及第二放大。相機另可包括選擇器用以傳輸第一或第二放大從所呈示之影像至該感測器。該放大可以光學方式達成，例如使用一或多個鏡及/或透鏡的組合；或運用能夠產生具有不同數位放大之 一影像的具有相對應於感測器區段之不同像素密度的一種影像感測器而可以數位方式達成。
於本發明之若干實例中，各個區段具有近邊界及遠邊界，在該等邊界外側，該場景不被拍攝在相對應於該區段之該影像的個別部分，或者至少不被拍攝且用在視訊移動檢測上。當在該給定區段內部之一物品係位在該區段的近邊界時，該物品相當容易藉視訊移動檢測識別，但位在遠邊界的物品的表觀放大將決定所分析的影像內是否有足夠空間解析度來識別該物品。
於本發明之一個實施例中，個別區段的表觀放大及邊界係經選擇使得位在第一區段內，在該第一區段的遠邊界且係相鄰於相對更遠的第二區段之一具有預定最小尺寸的一概念物品係具有於該影像中之一空間解析度，使得該物品可藉視訊移動檢測識別。如此避免物品識別錯誤或有該區段之一「不可見」區域，於該處該處理器無法識別特別關注的某些物品。
概念物品可為例如小動物，例如兔，而預定大小可於20厘米至50厘米之範圍。如此許可處理系統藉視訊移動檢測識別該物品係為小動物或其它非人物體，因而係屬(或非為)威脅。於特別優異之實施例中，尤其係用於保全目的，表觀放大及區段邊界的選擇使得該概念物品為成人或青少年，因而預定最小尺寸為例如150厘米。
許多保全系統中，由以視訊移動為基礎之監視系統發出的警示或警報旗標要求有人觀看影像顯示器來視覺驗證 對該警示或警報是否需要採取動作。如此，藉由使得表觀放大及區段邊界係經適當地選擇，觀看者可確證該物品的身分而與該物品在一給定區段的所在位置無關，及視需要採行動作(或不動作)。
如此處所述，該等區段可對映於所拍攝之影像的相對應部分，使得各區段間有若干重疊。優異地，該處理系統可選擇性地考慮該物品於其它區段(該區段於該影像之相對應部分上係具相對高空間解析度)的移動及位置資訊來輔助識別以較低解析度並行地出現在該較近區段的重疊部分的物品。如此，該物品可被連續地識別為相同物品，且可從一個區段追蹤至另一個區段。
於本發明之另一面向中，提出一種用以監視於一關注區域內的移動之監視系統，該監視系統係包括：一光學系統呈示含括一關注區域之一視野之一影像；及一感測器適用以拍攝該所呈示之影像之至少一部分，該所呈示之影像包括於該關注區域之一第一放大，及於該關注區域之至少一部分之一第二放大；及一影像處理系統係經組配來處理得自該影像拍攝系統之該視野的一時間循序影像序列，使得各個所處理之影像的至少一部分係經分析用以檢測在該關注區域內部的移動。
圖式簡單說明
本發明之其它面向及於先前各段所述該等面向之額外實施例從後文詳細說明部分舉例說明及參考附圖將更為彰顯。
第1圖為依據本發明之一實施例之監視系統之示意平面圖；第2圖顯示沿第1圖之線15-15之簡化剖面圖；第3圖為藉第1圖之系統拍攝之一影像之代表圖；第4圖為相對應於第3圖之代表圖，顯示使用得自先前技術之相機拍攝相同場景之一影像；第5圖顯示一反射器具有一連續變化之放大的反射器；及第6圖例示說明依據本發明之一實施例又一範例系統之示意側視圖。
較佳實施例之詳細說明
依據本發明之一實施例的監視系統係顯示於第1圖。監視系統10具有影像拍攝系統，於本實施例中為呈相機12形式之成像裝置。該相機12係安裝於具有邊界圍欄或壁面圍欄13之一位置14用以監視該位置內部之活動。該相機具有用以監視該位置14內部之一關注區域18的一視野16。此點係闡釋於第1圖之平面圖。該區域包括多個區段，包括於該近野20之一區段、於該中野22之一區段、及於該遠野24之一區段。
於目前所述實施例中，該相機係安裝於地面上方之一角隅位置來監視於該關注區域18之一入侵者26。該相機12係以預定時間間隔拍攝包含於該關注區域18內部之該視野16的一連串影像。該等影像可用來決定是否存在有一入侵 者26。
第2圖顯示沿第1圖之線15-15之簡化剖面圖，但排除入侵者26。相機12具有感測器34，具有透過光學系統40的視野之一像素化影像記錄表面，該表面包括分別係位在近野20、中野22及遠野24之多個區段21、23、25。該感測器34可以是電荷耦合二極體板、CMOS影像感測器或其類。該關注區域18可為整個視野，或可為只是其中一部分。舉例言之，於一特定瞬間，可能只有單一區段21、23、25之一部分為該關注區域18。另外，可能並無載明的特定「關注區域」，於該種情況下，該關注區域與該視野為一個且同一個。
藉分析該影像監視該位置可於現場進行或可於遠方達成。一種特別有用的監視形式涉及分析多個影像74來檢測於該視野16內之一關注區域18內部的移動。此項分析可由人類或電腦執行。於後述情況下，視訊移動檢測(VMD)技術為已知且可用於此項目的，有或無人為介入。於一個實施例中，影像74係透過通訊頻道76發送至影像處理系統78，該影像處理系統78可位在遠端，但通常係在該位置14內或附近。
影像處理系統78執行於多個連續影像74上的VMD處理來檢測警報狀況。影像處理系統78通過另一通訊頻道80發送包括來自引發該警報的該等影像74中之至少一個影像之資訊給一使用者終端機82。基於該影像，操作員可下決定是否對該警報狀況採行動作。
影像拍攝系統或相機也包括光學系統40，光學系統40傳輸該影像至感測器34。光學系統40藉適合各個區段21、23、25之一放大來放大該區段。於第2圖中，顯示為藉具有多個反射器41、42、43而達成，其各自係放大一特定相對應區段21、23、25。舉例言之，於遠野24之該遠區段25係藉反射器41放大最大，且係成像在該感測器34之約前三分之一44。於中野22之該中區段23係藉反射器42放大中等，且係成像在該感測器34之中三分之一45。於近野20之該新區段21係藉反射器41放大最少，且係成像在該感測器34之其餘三分之一46。
第3圖示意顯示於光學系統40使用所述可變放大而拍攝的分別地位在該近野、中野及遠野的三個相等尺寸物品60之所得影像50。影像50包含對應於該感測器34之各三分之一44、45、46(第1圖)之三個相等尺寸部分52、53、54，該等部分又轉而係有關於該視野之相對應區段。物品影像皆係呈現為其於實際上的相似尺寸，及最遠的物品物別容易區別及識別。
相反地，第4圖顯示當通過整個視野只有單一或一致放大時將拍攝得的一影像59。影像59顯示於一單影像中拍攝得的三個相等尺寸物品60。從下部影像62至上部影像64，各個物品60係漸進地遠離該相機，因而影像呈現漸進地縮小，且由於所拍攝之影像的解析度下限而更難以區別。星星65之影像難以看出且難以與其它形狀區別；若該物品影像的大小可媲美該圖像表面之像素大小，則其形狀的解析 變不可能。
如此，藉放大不同區段達適當量，於個別區段中的入侵者可以通過該場景較為一致的大小拍攝於該影像中，及通過接受監視的位置14全區，該影像係以足夠像素表示來獲得可靠的分析。
藉由具有放大隨著一區段距離的增加而增加，解析度較低的相機即足以拍攝包括一遠野區段之一影像。如此改良高圖框率可被處理的容易度。
此外，光學系統40之解析度及品質只需匹配相機的解析度，及藉許可使用具有低解析度的相機，製造成本減低。如此係與設計用於具有高像素密度的相機之反射器相反，後者需要高精度反射器來匹配較高品質的感測器。
於第2圖中，區段20、22及24係闡釋為涵蓋不同的距離跨幅，但如此並非必要。該等區段也顯示為重疊，使得存在有屬於相鄰區段的一區域66。重疊區域66許可當一目標從一個區段過渡至下個區段時更可靠地監視該目標。藉由小心地選擇放大及重疊程度，一典型目標在到達舊區段的邊緣前可完全出現在新區段，如此減少有關該目標之大小及形狀的不明確。
用於保全目的的視訊移動檢測系統試圖檢測移動物品，追蹤該等物品，及決定其是否為入侵者。由於該項工作的複雜度、要求的處理電力、嵌入式保全系統的電力預算有限、及偶爾感測器成本(例如紅外線感測器)，許多系統係以352x288像素或以下的低解析度影像操作。
若此種系統拍攝站在兩米遠的人類影像且若該影像為98像素高，則同一個人若距離98米則將只有2像素高，假設光徑相等。雖然此種小型目標之移動為可檢測，但操作員觀看該影像無法決定該人類的區別特徵，或甚至該目標是否真的為人類，原因在於對該系統或該操作員的可用資訊只有具特定像素之2像素。此外，視訊移動檢測系統典型地仰賴目標的大小及速度來甄別人類或動物，該系統須能追蹤大小(其視野裡的最遠點至其視野裡的最近點間)為2至98像素高度(49倍之規模範圍)，及其係於相對應的速度範圍內移動，亦即出現在該影像中以相等速度移動時，在最遠距離的物品之移動速度需比在最近點的物品之移動快49倍。如此又轉而使得該系統暴露於來自匹配該寬廣標準範圍之許多非人類目標的假警報。
如將瞭解此處所述之發明解決此兩項缺點。舉例言之，若考慮如下兩個反射器系統：一個反射器係配置來成像在距該相機2米至14米之範圍之視野內部的目標。
第二個反射器係配置來成像在距該相機14米至98米之範圍之視野內部的目標，且提供該第一反射器的七倍放大。
該物品距離2米當透過該第一反射器成像時例如為98像素高之範圍，當距離14米時則縮小至14像素。第二反射器具有該第一反射器7倍的比較性放大，將一個人在14米時拍攝成98像素高，而當該人係在98米時則只有14像素高。
如圖可知，通過從雙反射器系統拍攝的整個影像，該 人的影像未曾小於14像素高。如此提供數項優勢。首先，該人的影像即便只有高14像素，將比較習知成像系統的2像素影像，遠更為可辨識為人類的影像。同理，視訊移動檢測系統簡化，在於該視訊移動檢測系統須處理的大小範圍係從98米至2米(或49倍之規模範圍)縮小至14米至2米(或7倍之規模範圍)。如此容易落入中等規格系統的可接受運算負荷以內，同時也對操作員提供視覺驗證的更有用影像。
雖然本實例係關聯組配來成像分成兩部分的關注區域而各部分施加不同放大之一種光學系統說明，但須注意此一構思可擴延至如本文它處所記的更多區域。此外，本發明之一構思之實例可通過多部相機體現，如下述：考慮第6圖之系統。本系統600包括一影像拍攝系統，含括多部相機亦即相機602、604及606，其係共同操作來監視關注區域。相機602、604及606各自係與一共用VMD系統608通訊。該VMD系統係配置來追蹤通過跨據三部相機602、604及606之視野的一關注區域之移動。
第一相機602具有一成像系統界定：一第一區段602.1，拍攝距該相機5米至10米之該關注區域之一部分之影像；及一第二區段602.2，拍攝距該相機7米至15米之該關注區域之一部分之影像，具有該光學系統之放大為該第一區段的兩倍。
第二相機604具有一成像系統界定：一第三區段604.1，拍攝距該相機13米至28米之該關注 區域之一部分之影像；及具有放大為該第一相機602於該第二區段602.2之光學系統之放大的兩倍；一第四區段604.2，拍攝距該相機25米至52米之該關注區域之一部分之影像，具有該光學系統之放大為該第三區段604.1的兩倍。
第三相機606具有一成像系統界定：一第五區段606.1，拍攝距該相機50米至100米之該關注區域之一部分之影像；及具有放大為該第二相機於該第四區段604.2之光學系統之放大的兩倍；一第六區段606.2，拍攝距該相機95米至200米之該關注區域之一部分之影像，具有該光學系統之放大為該第五區段606.1的兩倍。
於本系統中，各個區段係放大恰在其前方該區段之放大倍率的兩倍，且係用來成像距該相機約兩倍之範圍。藉此方式，三部相機602、604、606運用在最近區段602.1至最遠區段606.2間改變32倍之放大來成像長達200米的一區域。
接收來自全部相機之影像的VMD處理系統608係經組配來當一物品從一個區段移動至下個區段時追蹤該物品。由於該光學配置，當一物品移動橫過一區段時，於該等影像中接受追蹤的該物品的大小之變化因數，在任一個區段內部不會大於約2.15之一因數。
於本實例中，多部相機可定位在實質上相同位置。此外，當成像該關注區域時該等相機可位在一個共通殼體內 部來最小化視點差異。此外，該等多部相機可共用若干光學組件。顯然取決於要求可界定不同區段數目、放大、及區段距離。此等參數可符合或取決於視訊移動檢測演算法選擇。於某些情況下，VMD演算法只處理在該輸入影像中一物品之有限尺規，及需要選擇該成像系統的參數來限制其輸出影像中一物品的尺寸變異為適合此等限制。
如由前文說明可知，各個區段重疊鄰近區段達某個距離，如此協助該VMD演算法追蹤通過區段邊界之一物品，原因在於該物品將同時地在相對應於該關注區域之二部分的該等影像部分中為瞬間可見。
如將進一步瞭解，此一實施例之變異可使用多部相機或有多個影像感測器之單一部相機，及各部相機或影像感測器具有分派給它的固定的但不同的放大。放大可藉設置適當系統或使用數位裝置(於本文它處描述)而予實現。於此種情況下，如同前述實例，藉各部相機或感測器所拍攝的影像係與時間上相對應的其它影像(但衍生自其它相機或感測器)聯合來產生由該成像系統所拍攝之一複合影像。然後此一複合影像藉該處理系統處理來執行通過關注區域全區的視訊移動檢測。
於另一個實施例中，光學系統可包含一反射器70(第5圖)，具有橫過及/或順著該反射器連續變化中的放大。如此許可無限的區段數目，因而反射器70提供橫過該視野從近野放大至遠野放大的連續變遷。另外，可瞭解具有趨近於零尺寸的區段，使得橫過該視野放大倍率係平滑地改變。 如此可減少用來分析影像的軟體的需求，原因在於並無任何離散區段來於軟體中對映，橫過該影像，目標大小可變成真正符合一致。所得影像將失真，但該失真可藉任何處理軟體或由人觀看該影像加以考慮。
此種反射器之設計方式可藉選擇於多個離散距離達成所選放大要求的凹面球形反射器部分之一集合達成。然後此種逐片設計的反射器可藉界定內插在該等離散點間之一曲線，或藉摻混個別球形區間之接面而平滑化。
當使用第5圖之反射器時，可能需要於感測器前方使用蜂巢式濾波器或其它光學裝置來確保只有於正確放大倍率的來自該目標的光線命中該感測器。
若VMD處理系統78知曉影像從其中發送的特定相機，則處理系統78可考慮於光學系統40中反射器特性的知識，且可特別設定用於不同應用，例如不同的範圍要求或視野要求。使用本發明，由於可變放大倍率許可目標清晰可見，使得操作員的介入效果增強。
於一個優異實施例中，相機12為紅外線成像相機。如此以影像格式提供有關紅外光譜的有價值資訊。
於另一個實施例中，另外或此外，表觀可變放大可提供光學系統具有於該相機之成像表面的多個不同感測器像素大小及密度。舉例言之，影像部分44中的像素大小係比表面部分45的像素小(及像素密度相對應地為較大)，使得於部分44所成像的較遠的物品具有表觀大小相對於該像素大小為放大。於另一個實施例中，可使用高解析度感測器， 但只有部分拍攝的影像資料被用於VMD分析。例如於只要求低度放大的影像部分中，只有來自擇定的感測器之資料可從該影像感測器中讀取出，而於要求較高度放大的影像部分中，可讀取較高比例的感測器。舉例言之，於該影像之第一部分中，使用像素資料的每第四線，而其餘線係未經處理，而於該影像之第二部分中，該像素之全部資料線係經處理。因而產生一影像具有兩階數位放大，但限制影像大小及VMD演算法之處理要求。像素選擇無需為逐一線條選擇，反而可依據類似用在影像再現的半調性演算法或遞色演算法等演算法執行。藉由在將一影像發送至該VMD程序前，對於低度放大影像部分中數個像素的像素輸出求取平均，而對於較高放大影像部分中的像素不求取平均或對較少像素求取平均，可產生更有效的結果。區段數目及如何選擇或處理像素可由熟諳技藝人士決定而依據許多演算法執行。此等配置可於感測器34視為可變數位放大。
於本發明之另一面向中，相機或影像感測器包括光學系統，該光學系統呈示含括一關注區域的一視野之影像。也包括適用於拍攝該所呈示影像之至少一部分的感測器。該所呈示影像包括該關注區域之一第一放大，及該關注區域之至少一部分的一第二放大。於一個實施例中，感測器同時拍攝該第一及第二放大。如此許可拍攝距該相機相同(標準)距離的多重放大。該相機另可包括一選擇器用以傳輸來自該所呈示影像之第一或第二放大給該感測器。本發明之此一面向許可同時地或循序地拍攝多重放大而無需調整 相機的鏡頭。舉例言之，具有相同場景或關注區域之多重放大的系統只需使用最佳適合其演算法的該放大。
於本發明之另一面向中，提出一種用以監視於一關注區域中的移動之監視系統。該監視系統包括恰在前述的相機或影像感測器，及更包括一種影像處理系統，其係經組配來處理得自該影像拍攝系統之該視野的一時間循序影像序列，使得各個所處理影像之至少一部分係針對檢測該關注區域內部的移動進行分析。如此許可VMD系統檢測具有不同大小但在相同距離之物品，同時以相似解析度檢測二物品。舉例言之，以像素表示，卡車、汽車、人們及動物可以一個最小的及/或最大的尺寸限制檢測。
須瞭解於本說明書中揭示的及定義的發明擴延至由文字說明或圖式中所述的或顯見的個別特徵中之二或多者的全部其它組合。全部此等不同組合係組成本發明之多個不同面向。
10‧‧‧監視系統
12、602、604、606‧‧‧相機
14‧‧‧位置
15‧‧‧線
16‧‧‧視野
18‧‧‧關注區域
20‧‧‧近野
21、23、25、602.1、602.2、604.1、604.2、606.1、606.2‧‧‧區段
22‧‧‧中野
24‧‧‧遠野
26‧‧‧入侵者
34‧‧‧感測器
40‧‧‧光學系統
41、42、43、70‧‧‧反射器
44‧‧‧前三分之一、影像部分
45‧‧‧中三分之一、表面部分
46‧‧‧其餘三分之一
50、59、74‧‧‧影像
60‧‧‧物品
62‧‧‧底部
64‧‧‧上部
65‧‧‧星星
66‧‧‧重疊區域
76、80‧‧‧通訊頻道
78‧‧‧影像處理系統
82‧‧‧使用者終端機
600‧‧‧系統
608‧‧‧視訊移動檢測(VMD)處 理系統
第1圖為依據本發明之一實施例之監視系統之示意平面圖；第2圖顯示沿第1圖之線15-15之簡化剖面圖；第3圖為藉第1圖之系統拍攝之一影像之代表圖；第4圖為相對應於第3圖之代表圖，顯示使用得自先前技術之相機拍攝相同場景之一影像；第5圖顯示一反射器具有一連續變化之放大的反射器；及 第6圖例示說明依據本發明之一實施例又一範例系統之示意側視圖。
10‧‧‧監視系統
12‧‧‧相機
14‧‧‧位置
15‧‧‧線
16‧‧‧視野
18‧‧‧關注區域
20‧‧‧近野
22‧‧‧中野
24‧‧‧遠野
26‧‧‧入侵者
50‧‧‧影像
60‧‧‧物品
65‧‧‧星星
76‧‧‧通訊頻道
78‧‧‧影像處理系統
80‧‧‧通訊頻道
82‧‧‧使用者終端機

Claims (25)

  1. 一種用以監督一關注區域內之移動的監視系統，該監視系統係包括：一影像拍攝系統，具有包括一關注區域之一視野，且係適用於拍攝該關注區域之一影像；其中該影像拍攝系統係經組配來使得各個影像包括至少二部分，上述部分係以該視野中之該關注區域內距該影像拍攝系統不同距離的個別區段之不同表觀放大拍攝；一影像處理系統，係經組配來處理得自該影像拍攝系統之該視野的一時間循序影像序列，使得各個所處理影像之至少一部分係經分析來檢測於該關注區域內部的移動，因而當一物品係從一個區段通過至另一個區段時，該物品的移動係被追蹤。
  2. 一種用以監督一關注區域內之移動的監視系統，該監視系統係包括：一影像拍攝系統，具有包括一關注區域之一視野，且係適用於拍攝該關注區域之一影像，其中該影像拍攝系統係經組配來使得各個影像包括至少二部分，上述部分係以該視野中之該關注區域內距該影像拍攝系統不同距離的至少一對相對應區段之不同表觀放大拍攝，使得於一第一區段內之一第一位置中之一物品將顯現出如同具有當該物品係在一第二區段內之一第二位置時 該物品之一影像會有的實質上相同大小的一影像，該等第一及第二位置係在距該影像拍攝系統的不同距離；一影像處理系統，係經組配來處理得自該影像拍攝系統之該視野的一時間循序影像序列，使得各個所處理影像之至少一部分係經分析來檢測於該關注區域內部的移動，因而當一物件從一個區段通過至另一個區段時，該物品的移動係被追蹤。
  3. 一種用以監督一關注區域內之移動的監視系統，該監視系統係包括：一影像拍攝系統，具有包括一關注區域之一視野，且係適用於拍攝該關注區域之一影像，其中該影像拍攝系統係經組配來使得各個影像包括至少二部分，上述部分係以該視野中之該關注區域內距該影像拍攝系統不同距離的至少一對相對應區段之不同表觀放大拍攝，該等區段係為部分非重疊；一影像處理系統，係經組配來處理得自該影像拍攝系統之該視野的一時間循序影像序列，使得各個所處理影像之至少一部分係經分析來檢測於該關注區域內部的移動，因而當一物品係從一個區段通過至另一個區段時，該物品的移動係被追蹤。
  4. 一種用以監督一關注區域內之移動的監視系統，該監視系統係包括：一影像拍攝系統，具有包括一關注區域之一視野， 且係適用於拍攝該關注區域之一影像，其中該影像拍攝系統係經組配來使得各個影像包括至少二部分，上述部分係以該視野中之該關注區域內距該影像拍攝系統不同距離的至少一對相對應區段之不同表觀放大拍攝，該影像拍攝系統係經組配來使得一相對位置、該等區段之幾何形狀及該等區段之影像的該相對應表觀放大係經選擇來使得一物品於多個區段內部之一移動結果導致該物品之一影像大小的一預定有限變化；一影像處理系統，係經組配來處理得自該影像拍攝系統之該視野的一時間循序影像序列，使得各個所處理影像之至少一部分係經分析來檢測於該關注區域內部的移動。
  5. 如申請專利範圍第4項中之監視系統，其中該影像處理系統係經組配來使得當一物品從一個區段通過至另一個區段時，該物品的移動可被追蹤。
  6. 如申請專利範圍第1、3或4項中任一項之監視系統，其中該成像系統係經組配來使得該視野中之該關注區域內距該影像拍攝系統不同距離之至少一對鄰近區段的該等表觀放大，係為使得於一第一區段內之一第一位置之一物品將出現在一影像中而具有彷彿該物品係在一第二區段內之一第二位置時該物品之一影像的實質上相同大小，該等第一及第二位置係在距該影像拍攝系統的不同距離。
  7. 如前述申請專利範圍第1至4項中任一項之監視系統，其中該成像系統係經組配來使得較為遠離該成像系統之一第一區段比較為接近該成像系統之一第二區段具有一更大的放大。
  8. 如申請專利範圍第7項之監視系統，其中該等至少兩個光學元件中之至少一者係為一反射器。
  9. 如前述申請專利範圍第1至4項中任一項之監視系統，其中該影像拍攝系統係進一步包括傳輸欲拍攝的該影像至該影像拍攝系統之一光學系統，該光學系統係放大該視野之至少一部分。
  10. 如申請專利範圍第9項之監視系統，其中該光學系統係包括至少兩個光學元件，該等至少兩個光學元件各自係放大該視野之一相對應區段至一不同放大來提供在傳輸給該影像拍攝系統之該影像內變異的放大。
  11. 如申請專利範圍第9項之監視系統，其中該等至少兩個光學元件中之至少一者係為一反射器。
  12. 如前述申請專利範圍第1至4項中任一項之監視系統，其中該影像拍攝系統係包括一感測器，該感測器具有在該感測器內變異之一感測器元件密度來提供在該感測器內之不同空間解析度。
  13. 如前述申請專利範圍第1至4項中任一項之監視系統，其中該所拍攝之影像係包括該成像系統之該視野中之該關注區域內之區段的相對應部分，其係為部分非重疊。
  14. 如前述申請專利範圍第1至4項中任一項之監視系統，其中該影像拍攝系統係拍攝一紅外線影像。
  15. 如申請專利範圍第1項之監視系統，其中該等區段之影像的該相對應表觀放大係經選擇使得一物品於多個區段內之一移動結果導致該物品之一影像大小的一預定有限變化。
  16. 如申請專利範圍第2項之監視系統，其中該等區段之影像的該相對應表觀放大係經選擇使得一物品於多個區段內之一移動結果導致該物品之一影像大小的一預定有限變化。
  17. 如申請專利範圍第3項之監視系統，其中該等區段之影像的該相對應表觀放大係經選擇使得一物品於多個區段內之一移動結果導致該物品之一影像大小的一預定有限變化。
  18. 如申請專利範圍第4及15至17項中任一項之監視系統，其中該預定有限變化係經選擇使得當一物品移動進入該等多個區段內部之一新區段時執行視訊移動檢測。
  19. 如申請專利範圍第18項中之監視系統，其中該預定有限變化係經選擇使得一物品之一影像係為夠大而使能在該物品係移動進入該關注區域之一新區段時，於相對應於該新區段的該影像之一部分中檢測該物品的存在。
  20. 如申請專利範圍第4及15至17項中任一項之監視系統，其中該預定有限變化係經選擇使得一物品之一影像係 為夠大而使能在該物品係移動進入該關注區域之一新區段時，於相對應於該新區段的該影像之一部分中檢測該物品的存在。
  21. 如申請專利範圍第20項中之監視系統，其中該預定有限變化係經選擇使得一物品之一影像係為夠大而使能在該物品係移動出離一先前區段時，於相對應於該關注區域之一新區段的該影像之一部分中識別該物品。
  22. 如申請專利範圍第4及15至17項中任一項之監視系統，其中該預定有限變化係經選擇使得一物品之一影像係為夠大而使能在該物品係移動出離一先前區段時，於相對應於該關注區域之一新區段的該影像之一部分中識別該物品。
  23. 如前述申請專利範圍第1至4項中任一項之監視系統，其中該影像拍攝系統係包括多個相機，各個相機係具有涵蓋該影像拍攝系統之該視野部分的一視野，該等相機係進一步經組配來以至少一個相對應個別表觀放大而拍攝該關注區域之該影像的至少一個個別部分。
  24. 如申請專利範圍第23項之監視系統，其中該影像拍攝系統係包括用來組合得自該等多個相機之影像而產生該關注區域之該影像的構件。
  25. 如前述申請專利範圍第1至4項中任一項之監視系統，其中該影像拍攝系統係包括具有多個感測器元件之一感測器，其中感測器元件之不同集合係相對應於欲以一相 對應表觀放大拍攝之一影像的不同部分，及其中該影像拍攝系統係經配置來依據該影像之該部分的該表觀放大而選擇性地處理得自於各個感測器元件集合內之感測器元件的資料。
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