TWI702845B

TWI702845B - 攝影機佈建與排程方法、監控系統以及非暫態電腦可讀取媒體

Info

Publication number: TWI702845B
Application number: TW107146737A
Authority: TW
Inventors: 陳昱達; 李冠毅; 梁家銘; 吳昆儒; 曾煜棋
Original assignee: 國立交通大學; 台達電子工業股份有限公司
Priority date: 2018-12-24
Filing date: 2018-12-24
Publication date: 2020-08-21
Also published as: TW202025703A

Abstract

一種攝影機佈建與排程方法，步驟包括：取得對應於一監控場所之三維空間資訊；根據三維空間資訊於監控場所中定義複數預設設置位置；以及根據複數攝影機之每一者所對應之攝影機資訊、複數目標物體之每一者所對應之物體資訊以及預設設置位置產生一設置結果。其中，設置結果包括攝影機之每一者對應於預設設置位置的一設置位置以及於上述攝影機之每一者所監控之目標物體。

Description

攝影機佈建與排程方法、監控系統以及非暫態電腦可讀取媒體

本發明係有關於一種攝影機佈建與排程方法、控系統以及非暫態電腦可讀取媒體，特別係有關於一種以最少攝影機達成最佳覆蓋率以及可即時地調派攝影機以進行動態追蹤之攝影機佈建與排程方法以及非暫態電腦可讀取媒體。

隨著科技之進步，使用者對於環境監控之需求也越來越高。然而，於現有的攝影機監控系統中，通常係採用固定式的攝影機，而隨著監控目標物體之數量越來越多，固定式攝影機的佈建成本將大幅地提高。此外，於習知的監控技術中，通常僅將目標物體視為一個質點，如此將可能產生對應於該目標物體之可視範圍過小或者可視角偏差過大的問題，使得顯示畫面可能無法清楚地呈現對應於該目標物體之狀況。以及，現有的監控技術並未考慮不同目標物體之重要性以及時效性，如此將可能造成監控效率不佳之情況。因此如何提供一種高效率且低複雜度的攝影機佈建及循環排程技術為目前必須解決之問題。

本發明一實施例提供一種攝影機佈建與排程方法，步驟包括：取得對應於一監控場所之三維空間資訊；根據三維空間資訊於監控場所中定義複數預設設置位置；以及根據複數攝影機之每一者所對應之攝影機資訊、複數目標物體之每一者所對應之物體資訊以及預設設置位置產生一設置結果。其中，設置結果包括攝影機之每一者對應於預設設置位置的一設置位置以及於攝影機之每一者所監控之目標物體。

本發明另一實施例更提供一種非暫態電腦可讀取媒體，具有複數指令儲存於其中，當上述指令透過一電子裝置之一處理器執行時，致使電子裝置所執行之操作包括：取得對應於一監控場所之三維空間資訊；根據三維空間資訊於監控場所中定義複數預設設置位置；以及根據複數攝影機之每一者所對應之攝影機資訊、複數目標物體之每一者所對應之物體資訊以及預設設置位置產生一設置結果。其中，設置結果包括攝影機之每一者對應於預設設置位置的一設置位置以及於攝影機之每一者所監控之目標物體。

有關本發明之攝影機佈建與排程方法以及非暫態電腦可讀取媒體適用之其他範圍將於接下來所提供之詳述中清楚易見。必須了解的是下列之詳述以及具體之實施例，當提出有關攝影機佈建與排程方法以及非暫態電腦可讀取媒體之示範實施例時，僅作為描述之目的以及並非用以限制本發明之範圍。

第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之用以實施攝影機佈建與排程方法之電子裝置之系統架構圖。系統架構100可實施於例如桌上型電腦、筆記型電腦、平板電腦或者智慧型手機等的電子裝置中，且至少包含一第一處理單元110以及一第一儲存單元120。第一處理單元110可透過多種方式實施，例如以專用硬體電路或者通用硬體（例如，單一處理器、具平行處理能力之多處理器、圖形處理器或者其它具有運算能力之處理器），且於執行程式碼或者軟體時，提供之後所描述的功能。於本發明之某些實施例中，第一處理單元110首先根據一監控場所之三維空間資訊取得可架設攝影機之複數預設設置位置，並根據複數攝影機之每一者所包含的攝影機資訊和/或欲監控之複數目標物體之每一者所對應之物體資訊取得對應於目標物體之每一者之一影像解析度、一可視角度、一視線遮蔽狀況和/或一時域覆蓋需求等，以於複數預設設置位置中取得最佳或者最快的攝影機佈建方案。其中，攝影機資訊可包括攝影機之每一者所對應的一最大景深以及一轉動角度等，而物體資訊則可包括目標物體之每一者之一尺寸（即目標物體的長度、寬度、高度）、目標物體之一面向（即欲監控之表面所對應之方向）、目標物體於監控場所中的一位置（座標）以及目標物體之每一者所對應的一時域覆蓋需求等。系統架構100更可包括一第一儲存單元120，用以儲存實施攝影機佈建與排程方法所需要的相關資料，例如各種演算法、對應於監控場所之三維空間相關資訊、前述之攝影機資訊、前述之物體資訊以及根據攝影機資訊與物體資訊所計算得的各種結果等，以供第一處理單元110於執行相關運算時進行存取。其中，第一儲存單元120可為硬碟、隨身碟等非揮發性儲存裝置。此外，本發明中所使用之攝影機可為具有水平/垂直旋轉以及可變景深/光圈之攝影機（Pan–Tilt–Zoom Camera, PTZ Camera），但並不以此為限。

第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之計算影像解析度之示意圖。影像解析度（Pixel-per-foot）係指每平方單位出現於影像畫面中之像素量，於本發明中係以目標物體平行於影像畫面之長度作為基準值進行計算。而為了得到較佳的辨識效果，使用者可事先根據影像處理之效能以及使用者之監控需求自定義一第一既定值，並於計算得到攝影機與目標物體之每一者所對應之影像解析度後，刪除影像解析度小於第一既定值的目標物體，以確保目標物體的監控品質。其中，本發明所述之影像解析度可透過以下公式取得：

(1) 其中，

表示目標物體於該攝影機所取得的影像解析度（於圖式中僅以目標物體之高度（如圖中所示之

）作為示例），

表示攝影機之感光元件單位轉換為影像畫面之像素比，

為目標物體平行於影像平面之投影長度，

表示攝影機之景深，

表示攝影機與目標物體之間之距離，而

則為使用者所自定義之對應於影像解析度之既定值。值得注意的是，上述之公式僅為計算影像解析度之一示例，而計算影像解析度之方法並不以此為限。

第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之計算攝影機之可視角度之示意圖。於習知的影像監控系統中，通常僅將目標物體視為一個質點，使得目標物體可能無法被精準地被攝影機的監控範圍所覆蓋，進而導致可視範圍過小，或者監控視野僅考慮目標物體之二維平面，並未考慮目標物體之面向（即目標物體之正面），導致僅拍攝到目標物體之背面之問題。而為了解決上述之問題，於本發明中，於監控目標物體時，更根據攝影機之轉動角度以及目標物體的面向所對應之一法線向量計算攝影機與目標物體之每一者所對應之一可視角度。並進一步地將可視角度大於使用者預先設定之一第二既定值之目標物體自攝影機的監控範圍內刪除，以確保使用者可透過攝影機於監視畫面中清楚地看見目標物體之正面。舉例來說，如第3圖所示，當攝影機C拍攝物體目標時（例如對焦於位於表面上的點P），其攝影機C之拍攝方向與目標物體之面向所對應之表面之法線向量所形成的夾角θ（即可視角度）必須小於使用者自定義之第二既定值，以確保使用者可透過監視畫面看見所欲監控之目標物體之正面。

請參閱第4圖。第4圖係顯示根據本發明一實施例所述之判斷攝影機與目標物體之間之視線遮蔽狀況之示意圖。為了確保攝影機可拍攝到目標物體之整個表面，第一處理單元110更可根據攝影機之預設設置位置之座標與目標物體之座標以及面向判斷攝影機與目標物體之間是否被其它物體所遮蔽。舉例來說，第一處理單元110首先對目標物體之面向所對應之表面S ₁進行一二維格狀切割作業，以取得複數視點P ₁~P _i。接著，將攝影機與表面S ₁上之各個視點連接，以判斷兩者的連線上是否被其它物體阻隔。例如，如第4圖所示，預設設置位置C _j與視點P ₁之連線上並未與其它物體相交，但預設設置位置C _j與視點P ₂之連線上則被另一物體O _B所阻隔，因此第一處理單元110判斷目標物體被其它物體所遮蔽。換言之，此表面S ₁所對應之目標物體會自設置於預設設置位置C _j上的攝影機的監控範圍中刪除。

第5A圖係顯示根據本發明一實施例所述之一目標物體之各種可行的時域覆蓋需求之示意圖。其中，時域覆蓋需求包括一最短停留時間以及一最長間隔時間。最短停留時間為目標物體需要在攝影機的拍攝範圍內的最短時間，以及最長間隔時間為目標物體可在攝影機的拍攝範圍外的最長時間。舉例來說，如第5A圖所示，T _1,m表示一個目標物體的最短停留時間，而目標物體的停留時間亦可為T _2,m或者T _3,m，因為上述兩者之長度皆大於T _1,m。此外，T _1,i表示一個目標物體的最長間隔時間。同樣地，目標物體的間隔時間亦可為T _2,i或者T _3,i，因為上述兩者之長度皆小於T _1,i。

第5B圖係顯示根據本發明一實施例所述之對應於一目標物體之時域覆蓋需求之示意圖。於本發明之實施例中，當第一處理單元110對目標物體的時域覆蓋需求進行排程時，其停留時間以及間隔時間皆為固定的。舉例來說，如第5B圖所示，在一個排程中，對應於一目標物體的停留時間皆為T _n.m，而其間隔時間皆為T _n,i。其中，T _n.m大於或等於該目標物體的最短停留時間，以及T _n,i小於或等於該目標物體的最長間隔時間。

第6圖係顯示根據本發明一實施例所述之攝影機佈建與排程方法之流程圖。首先，於步驟S601，第一處理單元110係根據儲存於第一儲存單元120中的監控場所之三維空間資訊執行一三維格狀切割動作，以於監控場所中定義複數預設設置位置。舉例來說，如第7圖所示，對應於監控場所之三維空間首先被平均切割為5*5*5個網點。其中，由於攝影機並無法設置於地面上，因此相對於地面之網點將被刪除。換言之，於此實施例中，監控場所可具有5*5*(5-1)個預設設置位置C ₁~C _i，且預設設置位置C ₁~C _i之座標係表示為（X ₁, Y ₂, Z ₃）…（X _i, Y _i, Z _i），即攝影機可設置於半空中，而並非僅限制於監控場所之天花板或者牆壁上。

於步驟S602，第一處理單元110根據攝影機之每一者之景深於每個預設設置位置建立對應之覆蓋範圍，並取得預設設置位置之每一者之可覆蓋的目標物體數量。其中，覆蓋範圍可由最大景深所決定。舉例來說，如第8圖所示，位於預設設置位置C ₁、C ₂之攝影機可覆蓋1個目標物體，位於預設設置位置C ₃之攝影機可覆蓋9個目標物體，而位於預設設置位置C ₄之攝影機則可覆蓋2個目標物體。值得注意的是，於此實施例中，僅以二維平面顯示攝影機之覆蓋範圍，但於實際情況中，覆蓋範圍更可考慮攝影機之上下傾斜角度。

於步驟S603，第一處理單元110選取可覆蓋的目標物體數量之最大者所對應的預設設置位置作為當前設置點。舉例來說，於第9圖所示之實施例中，由於位於預設設置位置C ₃之攝影機之覆蓋範圍內包括最多的目標物體（9個），因此第一處理單元110首先選取預設設置位置C ₃作為優先處理的一第一設置位置。接著，進入步驟S604，第一處理單元110更根據攝影機之轉動角度、目標物體之面向和/或影像解析度等刪除覆蓋範圍中不符合條件的目標物體。舉例來說，由於現有的攝影機之左右旋轉角度尚無法達到360∘（目前所能涵蓋之範圍約為±170∘），因此第一處理單元110根據旋轉角度選擇能覆蓋最多目標物體之範圍作為覆蓋範圍，並捨棄位於覆蓋範圍外的目標物體。接著，第一處理單元110更根據攝影機的轉動角度以及目標物體之面向判斷目標物體之正面是否能被攝影機拍攝到。舉例來說，如第9圖所示，目標物體O ₈、O ₉對應於其表面之法線向量（如圖中之箭頭所示）與攝影機拍攝方向向量（如圖中之虛線所示）之夾角係明顯地顯示出目標物體之正面並無法被位於預設設置位置C ₃的攝影機所拍攝到，因此第一處理單元110將目標物體O ₈、O ₉自攝影機C ₃所監控的目標物體中刪除。此外，為了使得辨識結果更為清楚，使用者更可事先定義一影像解析度以供第一處理單元110進一步地刪除不符合使用者之規定之目標物體。舉例來說，儘管目標物體O ₁~O ₇皆位於預設設置位置C ₃之攝影機之覆蓋範圍內且其正面皆可被攝影機所拍攝到，但第一處理單元110係可進一步地根據使用者自定義的影像解析度將影像解析度過低的目標物體O ₁~O ₇自欲監控的目標物體排除。

於步驟S605，第一處理單元110更根據攝影機與目標物體之間之視線遮蔽狀況刪除被遮蔽的目標物體。舉例來說，第一處理單元110透過前述之步驟將攝影機與目標物體之表面上各個視點連接，以判斷攝影機與目標物體之間之視線遮蔽狀況，並刪除被遮蔽的目標物體，以留下未被遮蔽之目標物體。

於步驟S606，第一處理單元110更根據符合前述條件的目標物體所分別對應的時域覆蓋需求對所有目標物體進行排序，以產生對應於該攝影機的一監控排程。舉例來說，第一處理單元110首先取可覆蓋最多目標物體之一視野作為一起始視野。接著，根據起始視野中所包含的目標物體中所有停留時間取最長之一者作為對應於起始視野的一起始停留時間，並取所有間隔時間中最短之一者作為對應於起始視野的一起始間隔時間。其中，前述之起始間隔時間即為剩餘目標物體所能接著排程的剩餘時間。其中，前述之目標物體之最佳時域排程係可透過以下公式實現：

(2) 其中，

為停留時間，

為間隔時間，

為可進行排程之剩餘時間，而

則為需要監控的時間。

第10A~10E圖係顯示根據本發明一實施例所述之對複數目標物體進行排程之示意圖。如第10A圖所示，F1~F5表示位於預設設置位置C _j之攝影機所取得的監控視野。其中，由於監控視野F1所監控的目標物體最多，因此攝影機係以目標視野F1作為起始視野。於此實施例中，三個目標物體所分別對應的停留時間以及間隔時間為(2,5)、(1,6)以及(1,5)。換言之，如第10B圖所示，對應於目標視野F1之最短停留時間T _F1,m為Max{2,1,1}=2(秒)，而可進行排程的剩餘時間T _1,r則為Min{5,6,5}=5(秒)。

接著，於步驟S607以及步驟S608，每當第一處理單元110完成一個視野之排程後，不斷地重複判斷是否仍有其它目標物體尚未被排程，以及判斷剩餘時間是否仍大於剩餘目標物體中所有停留時間最長之一者。舉例來說，當第一處理單元110完成目標視野F1之排程後，目標視野F4所對應之停留時間為目標視野F2~F5中最長之一者，且目標視野F4所對應之停留時間T _F4,m小於剩餘時間T _1,r，因此第一處理單元110對目標視野F4進行排程。如第10C圖所示，t ₁為攝影機將其目標視野自目標視野F1移動至目標視野F4所需的時間，T _F4,m則為目標視野F4之停留時間。換言之，剩餘時間T _2,r為T _1,r減去目標視野F4之停留時間T _F4,m與攝影機的移動時間t ₁。接著，對於剩下的目標視野F2、F3、F5而言，目標視野F5所對應之停留時間為最長之一者，且目標視野F5所對應之停留時間T _F5,m小於剩餘時間T _2,r，因此第一處理單元110對目標視野F5進行排程。同樣地，如第10D圖所示，t ₂為攝影機將其目標視野自目標視野F4移動至目標視野F5所需的時間，T _F5,m則為目標視野F5之停留時間。換言之，經過第一處理單元110對目標視野F5進行排程後，剩餘時間T _3,r為T _2,r減去目標視野F5之停留時間T _F5,m與攝影機的移動時間t ₂。最後，於此一實施例中，由於剩餘的目標視野F2、F3之停留時間皆大於剩餘時間T _3,r，因此第10E圖所示之排程即為對應於預設設置位置C _j之佈建結果。其中，t ₃為攝影機將其目標視野自目標視野F5移動至目標視野F1所需的時間。值得注意的是，由於目標視野F2、F3並未被預設設置位置C _j所對應之攝影機排程，因此目標視野F2、F3將被第一處理單元110重新標示為未被攝影機之覆蓋範圍所覆蓋之目標物體。

此外，由於不同的焦距具有不同的視野範圍（例如目標視野F1所對應之焦距較目標視野F4所對應之焦距短，因此目標視野F1相較於目標視野F4具有較大的視野範圍），因此攝影機於拍攝目標物體時，通常會以其與目標物體之間之距離作為焦距，以取得最大的視野範圍。

接著，當完成攝影機之覆蓋範圍內的所有目標物體之排程後，或者當剩餘目標物體之停留時間皆大於剩餘時間時，將當前排程設定為對應於預設設置位置C _j之第一佈建結果，並進入步驟S609，第一處理單元110判斷監控場所中是否仍有未被攝影機之覆蓋範圍所覆蓋之目標物體。若有，則回到步驟S602，第一處理單元110重新根據剩餘的目標物體於剩餘的預設設置位置中取得每一者所對應之可覆蓋目標物體之數量，以及選取具有最多可覆蓋目標物體之數量之預設設置位置作為下一個攝影機設置位置，並重複步驟S702~S709之動作直到所有目標物體皆被攝影機覆蓋為止。

值得注意的是，於上述示例性裝置中，儘管上述方法已在使用一系列步驟或方框之流程圖的基礎上描述，但本發明不侷限於這些步驟的順序，並且一些步驟可不同於其餘步驟的順序執行或其餘步驟可同時進行。此外，本領域的技術人士將理解在流程圖中所示的步驟並非唯一的，其可包括流程圖的其他步驟，或者一或多個步驟可被刪除而不會影響本發明的範圍。

根據本發明另一實施例，為了取得最佳化之攝影機佈建方案，係可透過一混合型整數及線性規劃（Mixed Integer-Linear Programming, ILP）來計算具有最少攝影機數量之最佳化佈建方案。其中，混合型整數及線性規劃之原理為根據複數限制條件於一空間中取得符合前述每個限制條件之一空間，再於該空間中求得一目標函數之最大值或者最小值。舉例來說，第11圖係顯示一二維座標中符合限制條件之空間之示意圖。如圖所示，於此實施例中，限制條件為

、

、

、

、

。而根據上述之限制條件，即可求得一二維座標中取得符合上述限制條件之由原點以及點A~點D所形成之斜線區域。最後，再根據一目標函數於該斜線區域中找出對應於該目標函數之最大值/最小值。舉例來說，根據本發明一實施例，可先根據攝影機之每一者之攝影機資訊（例如最大景深以及轉動角度）以及目標物體之每一者之物體資訊（例如尺寸、面向、位置與時域覆蓋需求）求得對應於目標物體之每一者之影像解析度、可視角度以及視線遮蔽狀況等限制條件，再根據影像解析度、可視角度以及視線遮蔽狀況等限制條件求得複數佈建結果。其中，於上述佈建結果中，攝影機之每一者皆符合前述之限制條件，且目標物體之每一者皆被攝影機所監控。接著，選擇具有攝影機數量之最少一者作為最後的設置結果。然而，於本發明中，最佳化佈建方案係可透過以下之公式取得：

(3)

(4)

(5)

(6)

(7) 其中，

表示有被覆蓋之目標物體數量，

表示環境中所挑選的排程數量，

表示每個預設設置位置挑選的排程數量不能超過1種，

表示能覆蓋的目標物體之排程為1，以及

則表示

能否覆蓋目標物體數量。

其中，由於前述之混合型整數及線性規劃會找出所有可能之組合，再從中挑選出最佳之一者作為最後的佈建方案，因此需要大量的時間進行運算。而第7圖所示之攝影機佈建與排程方法係透過於每一個步驟中採取在當前條件下最有利的選擇，因此相較於混合型整數及線性規劃，其可更快速地求得最接近最佳佈建方案之另一方案，以達成高效率佈建以及排程之目的。

請參閱第12圖，第12圖係顯示根據本發明一實施例所述之監控系統之系統架構圖。其中，監控系統200可實施於例如桌上型電腦、筆記型電腦、平板電腦或者智慧型手機等的電子裝置中。其中，第二處理單元210以及第二儲存單元220之配置係與系統架構100之第一處理儲存單元110以及第一儲存單元120之配置相同，在此即不加以描述以精簡說明。監控系統200更可包括一通訊介面250，用以透過有線或者無線之通訊協定與佈建好的攝影機260a~260n連接，以自攝影機260a~260n接收影像畫面或者控制攝影機260a~260n之拍攝方向。輸入單元230（例如滑鼠、觸控筆、鍵盤和/或觸控面板等），用以供使用者執行指令輸入等之操作。此外，系統架構100更可包括一顯示單元240，顯示單元240可為顯示面板（例如，薄膜液晶顯示面板、有機發光二極體面板或者其它具顯示能力的面板），用以顯示輸入的字元、數字、符號、拖曳鼠標的移動軌跡或者應用程式所提供的使用者介面，以提供給使用者觀看。其中，輸入單元230與顯示單元240亦可結合為一觸控顯示面板，例如智慧型手機或者平板電腦之觸控顯示螢幕。值得注意的是，前述有關電子裝置之說明僅為一些示例，但本發明並不以此為限。

根據本發明另一實施例，於完成攝影機之佈建以及排程後，監控系統200更可根據使用者之需求進行即時運算以調派攝影機進行動態監控與追蹤。舉例來說，當特定目標物體發生異常事件時，可根據目標物體之所在位置以及朝向以調派相應之特定攝影機進行即時監控。或者，使用者亦可透過輸入單元230於監視場所所對應之地圖上圈選特定區域或者特定目標物體，並給予對應的特定時域覆蓋需求，使得第二處理單元210可根據特定區域或者特定目標物體之位置、面向以及時域覆蓋需求更新攝影機之排程，以達到動態監控與追蹤之目的。

綜上所述，根據本發明一些實施例所提出之攝影機佈建與排程方法以及非暫態電腦可讀取媒體，透過考慮監控目標之各種監控需求條件(例如物體之尺寸以及面向等)，使得每個監控目標皆可清楚地呈現於監控畫面上，且透過考慮不同目標物體之重要性以及時效性，亦可滿足各個監控目標之監控品質。此外，本發明透過找出攝影機佈建位置之視野範圍與監控目標之配對之集合，以決定合適的攝影機擺放角度，以及透過最佳剩餘時間策略來進行攝影機之排程，並同時考量監控時效需求及涵蓋監控目標數量，以取得具有最少攝影機數量之最佳化排程結果。

本發明之方法，或特定型態或其部份，可以以程式碼的型態存在。程式碼可以包含於實體媒體，如軟碟、光碟片、硬碟、或是任何其他機器可讀取(如電腦可讀取)儲存媒體，亦或不限於外在形式之電腦程式產品，其中，當程式碼被機器，如電腦載入且執行時，此機器變成用以參與本發明之裝置。程式碼也可透過一些傳送媒體，如電線或電纜線、光纖、或是任何傳輸型態進行傳送，其中，當程式碼被機器，如電腦接收、載入且執行時，此機器變成用以參與本發明之裝置。當在一般用途處理單元實作時，程式碼結合處理單元提供一操作類似於應用特定邏輯電路之獨特裝置。

以上敘述許多實施例的特徵，使所屬技術領域中具有通常知識者能夠清楚理解本說明書的形態。所屬技術領域中具有通常知識者能夠理解其可利用本發明揭示內容為基礎以設計或更動其他製程及結構而完成相同於上述實施例的目的及/或達到相同於上述實施例的優點。所屬技術領域中具有通常知識者亦能夠理解不脫離本發明之精神和範圍的等效構造可在不脫離本發明之精神和範圍內作任意之更動、替代與潤飾。

110~第一處理單元 120~第一儲存單元 210~第二處理單元 220~第二儲存單元 230~輸入單元 240~顯示單元 250~通訊介面 260a~260n~攝影機 C _i~攝影機的預設設置位置 O~目標物體 P _i~視點 S601~S609~步驟流程 T _1,i~T _3,i、T _n,i~間隔時間 T _1,m~T _3,m、T _n,m、T _F1,m、T _F4,m、T _F5,m~停留時間 T _1,r、T _2,r、T _3,r~剩餘時間 t ₁、t ₂、t ₃~移動攝影機所需的時間 θ~對應於目標物體之面向之表面之法線向量與攝影機拍攝方向向量之夾角

第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之用以實施攝影機佈建與排程方法之電子裝置之系統架構圖。第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之計算影像解析度之示意圖。第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之計算攝影機之可視角度之示意圖。第4圖係顯示根據本發明一實施例所述之判斷攝影機與目標物體之間之視線遮蔽狀況之示意圖。第5A圖係顯示根據本發明一實施例所述之一目標物體之各種可行的時域覆蓋需求之示意圖。第5B圖係顯示根據本發明一實施例所述之對應於一目標物體之時域覆蓋需求之示意圖。第6圖係顯示根據本發明一實施例所述之攝影機佈建與排程方法之流程圖。第7圖係顯示根據本發明一實施例所述之對監控場所執行三維格狀切割動作之示意圖。第8圖係顯示根據本發明一實施例所述之對應於不同預設設置位置之覆蓋範圍之示意圖。第9圖係顯示根據本發明一實施例所述之位於攝影機之拍攝範圍內之目標物體之示意圖。第10A~10E圖係顯示根據本發明一實施例所述之對複數目標物體進行排程之示意圖。第11圖係顯示一二維座標中符合限制條件之空間之示意圖。第12圖係顯示根據本發明一實施例所述之監控系統之系統架構圖。

S601~S609~步驟流程

Claims

一種攝影機佈建與排程方法，包括：(A)取得對應於一監控場所之三維空間資訊；(B)根據上述三維空間資訊於上述監控場所中定義複數預設設置位置；(C)根據複數攝影機之每一者所對應之攝影機資訊、複數目標物體之每一者所對應之物體資訊以及上述預設設置位置產生一設置結果；(C1’)根據上述攝影機之每一者之上述攝影機資訊所包含的一最大景深與一轉動角度、以及每個上述目標物體之上述物體資訊所包含的一尺寸、一面向、一位置與一時域覆蓋需求求得對應於每個上述目標物體所對應之一影像解析度、一可視角度以及一視線遮蔽狀況；(C2’)根據上述影像解析度、上述可視角度以及上述視線遮蔽狀況取得複數第二佈建結果；以及(C3’)選擇上述第二佈建結果中上述攝影機數量最小之一者作為上述設置結果；其中，上述設置結果包括上述攝影機之每一者對應於上述預設設置位置的一設置位置以及於上述攝影機之每一者所監控之上述目標物體；其中，於上述第二佈建結果中，每個上述目標物體所對應之上述影像解析度大於一第一既定值、上述可視角度小於一第二既定值、上述攝影機與每個上述目標物體之間並未被其它物體所遮蔽以及每個上述目標物體皆被上述攝影機所監控。
如申請專利範圍第1項所述之攝影機佈建與排程方法，其中步驟(C)更包括：(C1)根據上述攝影機資訊中所包含的一最大景深定義所對應之一覆蓋範圍；(C2)根據上述覆蓋範圍於上述預設設置位置之每一者中取得可覆蓋的目標物體數量；(C3)取上述可覆蓋的目標物體數量之最大者所對應之上述預設設置位置作為一第一設置位置；(C4)於上述第一設置位置根據上述攝影機資訊中所包含的一轉動角度以及上述物體資訊取得上述設置結果中對應於上述第一設置位置之一第一佈建結果。
如申請專利範圍第2項所述之攝影機佈建與排程方法，其中步驟(C)更包括：(C5)根據上述第一佈建結果判斷是否仍有未被覆蓋的目標物體；(C6)當仍具有上述未被覆蓋的目標物體時，根據上述攝影機資訊、上述未被覆蓋的目標物體所對應之上述物體資訊重複地於剩餘的上述預設設置位置上取得至少一其它佈建結果，直到已無上述未被覆蓋的目標物體為止；以及(C7)根據上述第一佈建結果以及上述其它佈建結果產生上述設置結果。
如申請專利範圍第2項之攝影機佈建與排程方法，其中上述物體資訊包含對應於上述目標物體之每一者的一時域覆蓋需求，上述時域覆蓋需求包括一停留時間以及一間隔時間，以及步驟(C4)更包括：(C411)於上述第一設置位置取覆蓋最多上述目標物體之一視野作為一起始視野；(C412)根據上述起始視野中所包含的上述目標物體之所有停留時間取最長之一者作為上述起始視野所對應之一起始停留時間；(C413)根據上述起始視野中所包含的上述目標物體之所有間隔時間取最短之一者作為上述起始視野所對應之一起始間隔時間；(C414)取上述起始間隔時間作為一剩餘時間；(C415)根據上述攝影機資訊中所包含的上述轉動角度取得複數其它視野；(C416)根據上述剩餘時間以及上述其它視野中所包含的上述目標物體所對應之所有停留時間以及所有間隔時間對上述其它視野中所包含的上述目標物體進行排程以取得一監控排程，直到上述剩餘時間小於上述其它視野中所包含的上述目標物體之一者之上述停留時間為止。
如申請專利範圍第2項所述之攝影機佈建與排程方法，其中上述物體資訊包含對應於上述目標物體之每一者的一尺寸以及一位置，其中步驟(C4)包括：(C421)根據上述第一設置位置以及上述物體資訊中所包含的上述位置計算上述第一設置位置與每個上述目標物體之間之一距離；(C422)根據上述物體資訊中所包含的上述尺寸以及上述距離計算每個上述目標物體所對應之一影像解析度；其中，於上述第一佈建結果中，每個上述目標物體所對應之上述影像解析度大於一第一既定值。
如申請專利範圍第2項所述之攝影機佈建與排程方法，其中上述物體資訊包含對應於上述目標物體之每一者的一面向，其中步驟(C4)包括：(C431)根據上述攝影機資訊中所包含的上述轉動角度以及上述物體資訊中所包含的上述面向所對應之一法線向量計算上述攝影機與每個上述目標物體所對應之一可視角度；其中，於上述第一佈建結果中，上述可視角度小於一第二既定值。
如申請專利範圍第2項所述之攝影機佈建與排程方法，其中上述物體資訊包含對應於上述目標物體之每一者的一面向，其中步驟(C4)包括：(C441)將上述物體資訊中所包含的上述面向所對應之一表面切割為複數視點；以及(C442)根據上述攝影機資訊中所包含的上述轉動角度與上述視點之每一者之連線判斷每個上述目標物體所對應之一視線遮蔽狀況；其中，於上述第一佈建結果中，上述攝影機與每個上述目標物體之間並未被其它物體所遮蔽。
如申請專利範圍第3項所述之攝影機佈建與排程方法，更包括：(C8)選取上述目標物體之至少一者作為一特定目標；(C9)根據上述監控目標之位置自上述設置結果中選擇覆蓋上述監控目標之上述攝影機；以及(C10)根據對應於上述監控目標之一時域覆蓋需求更新被選擇的上述攝影機所對應的一監控排程，其中上述時域覆蓋需求包括一停留時間以及一間隔時間。
一種非暫態電腦可讀取媒體，具有複數指令儲存於其中，當上述指令透過一電子裝置之一處理器執行時，致使上述電子裝置所執行之操作包括：(A)取得對應於一監控場所之三維空間資訊；(B)根據上述三維空間資訊於上述監控場所中定義複數預設設置位置；(C)根據複數攝影機之每一者所對應之攝影機資訊、複數目標物體之每一者所對應之物體資訊以及上述預設設置位置產生一設置結果；根據上述攝影機之每一者之上述攝影機資訊所包含的一最大景深與一轉動角度、以及每個上述目標物體之上述物體資訊所包含的一尺寸、一面向、一位置與一時域覆蓋需求求得對應於每個上述目標物體所對應之一影像解析度、一可視角度以及一視線遮蔽狀況；根據上述影像解析度、上述可視角度以及上述視線遮蔽狀況取得複數第二佈建結果；以及選擇上述第二佈建結果中上述攝影機數量最小之一者作為上述設置結果；其中，上述設置結果包括上述攝影機之每一者對應於上述預設設置位置的一設置位置以及於上述攝影機之每一者所監控之上述目標物體；其中，於上述第二佈建結果中，每個上述目標物體所對應之上述影像解析度大於一第一既定值、上述可視角度小於一第二既定值、上述攝影機與每個上述目標物體之間並未被其它物體所遮蔽以及每個上述目標物體皆被上述攝影機所監控。
如申請專利範圍第9項所述之非暫態電腦可讀取媒體，上述電子裝置所執行之操作(C)更包括：(C1)根據上述攝影機資訊中所包含的一最大景深定義所對應之一覆蓋範圍；(C2)根據上述覆蓋範圍於上述預設設置位置之每一者中取得可覆蓋的目標物體數量；(C3)取上述可覆蓋的目標物體數量之最大者所對應之上述預設設置位置作為一第一設置位置；(C4)於上述第一設置位置根據上述攝影機資訊中所包含的一轉動角度以及上述物體資訊取得上述設置結果中對應於上述第一設置位置之一第一佈建結果。
如申請專利範圍第10項所述之非暫態電腦可讀取媒體，上述電子裝置所執行之操作(C)更包括： (C5)根據上述第一佈建結果判斷是否仍有未被覆蓋的目標物體；(C6)當仍具有上述未被覆蓋的目標物體時，根據上述攝影機資訊、上述未被覆蓋的目標物體所對應之上述物體資訊重複地於剩餘的上述預設設置位置上取得至少一其它佈建結果，直到已無上述未被覆蓋的目標物體為止；以及(C7)根據上述第一佈建結果以及上述其它佈建結果產生上述設置結果。
如申請專利範圍第10項之非暫態電腦可讀取媒體，其中上述物體資訊包含對應於上述目標物體之每一者的一時域覆蓋需求，上述時域覆蓋需求包括一停留時間以及一間隔時間，以及上述電子裝置所執行之操作(C4)更包括：於上述第一設置位置取覆蓋最多上述目標物體之一視野作為一起始視野；根據上述起始視野中所包含的上述目標物體之所有停留時間取最長之一者作為上述起始視野所對應之一起始停留時間；根據上述起始視野中所包含的上述目標物體之所有間隔時間取最短之一者作為上述起始視野所對應之一起始間隔時間；取上述起始間隔時間作為一剩餘時間；根據上述攝影機資訊中所包含的上述轉動角度取得複數其它視野；根據上述剩餘時間以及上述其它視野中所包含的上述目標物體所對應之所有停留時間以及所有間隔時間對上述其它視野中所包含的上述目標物體進行排程以取得一監控排程，直到上述剩餘時間小於上述其它視野中所包含的上述目標物體之一者之上述停留時間為止。
如申請專利範圍第10項所述之非暫態電腦可讀取媒體，其中上述物體資訊包含對應於上述目標物體之每一者的一尺寸以及一位置，以及上述電子裝置所執行之操作(C4)更包括：根據上述第一設置位置以及上述物體資訊中所包含的上述位置計算上述第一設置位置與每個上述目標物體之間之一距離；根據上述物體資訊中所包含的上述尺寸以及上述距離計算每個上述目標物體所對應之一影像解析度；其中，於上述第一佈建結果中，每個上述目標物體所對應之上述影像解析度大於一第一既定值。
如申請專利範圍第10項所述之非暫態電腦可讀取媒體，其中上述物體資訊包含對應於上述目標物體之每一者的一面向，以及上述電子裝置所執行之操作(C4)更包括：根據上述攝影機資訊中所包含的上述轉動角度以及上述物體資訊中所包含的上述面向所對應之一法線向量計算上述攝影機與每個上述目標物體所對應之一可視角度；其中，於上述第一佈建結果中，上述可視角度小於一第二既定值。
如申請專利範圍第10項所述之非暫態電腦可讀取媒體，其中上述物體資訊包含對應於上述目標物體之每一者的一面向，以及上述電子裝置所執行之操作(C4)更包括：將上述物體資訊中所包含的上述面向所對應之一表面切割為複數視點；以及根據上述攝影機資訊中所包含的上述轉動角度與上述視點之每一者之連線判斷每個上述目標物體所對應之一視線遮蔽狀況；其中，於上述第一佈建結果中，上述攝影機與每個上述目標物體之間並未被其它物體所遮蔽。
如申請專利範圍第11項所述之非暫態電腦可讀取媒體，上述電子裝置所執行之操作更包括：(C8)選取上述目標物體之至少一者作為一特定目標；(C9)根據上述監控目標之位置自上述設置結果中選擇覆蓋上述監控目標之上述攝影機；以及(C10)根據對應於上述監控目標之一時域覆蓋需求更新被選擇的上述攝影機所對應的一監控排程，其中上述時域覆蓋需求包括一停留時間以及一間隔時間。
一種監控系統，包括：一儲存單元，用以儲存對應於複數攝影機之每一者之攝影機資訊、複數目標物體之每一者所對應之物體資訊以及對應於一監控場所之三維空間資訊；一處理單元，用以：(A)根據上述三維空間資訊於上述監控場所中定義複數預設設置位置；(B)根據上述攝影機資訊、上述物體資訊以及上述預設設置位置產生一設置結果，其中上述設置結果包括上述攝影機之每一者對應於上述預設設置位置的一設置位置以及於上述攝影機之每一者所監控之上述目標物體；(C)透過上述通訊介面接收上述攝影機之複數影像畫面，其中上述攝影機係根據上述設置結果分別設置於上述設置位置；(B1’)根據上述攝影機之每一者之上述攝影機資訊所包含的一最大景深與一轉動角度、以及上述目標物體之每一者之上述物體資訊所包含的一尺寸、一面向、一位置與一時域覆蓋需求求得對應於上述目標物體之每一者所對應之一影像解析度、一可視角度以及一視線遮蔽狀況；(B2’)根據上述影像解析度、上述可視角度以及上述視線遮蔽狀況取得複數第二佈建結果；以及(B3’)選擇上述第二佈建結果中上述攝影機數量最小之一者作為上述設置結果；一顯示單元，與上述處理單元連接，用以顯示上述影像畫面；其中，於上述第二佈建結果中，上述目標物體之每一者所對應之上述影像解析度大於一第一既定值、上述可視角度小於一第二既定值、上述攝影機與上述目標物體之每一者之間並未被其它物體所遮蔽以及上述目標物體之每一者皆被上述攝影機所監控。
如申請專利範圍第17項所述之監控系統，其中上述處理單元更用以：(B1)根據上述攝影機資訊中所包含的一最大景深定義所對應之一覆蓋範圍；(B2)根據上述覆蓋範圍於上述預設設置位置之每一者中取得可覆蓋的目標物體數量；(B3)取上述可覆蓋的目標物體數量之最大者所對應之上述預設設置位置作為一第一設置位置；(B4)於上述第一設置位置根據上述攝影機資訊中所包含的一轉動角度以及上述物體資訊取得上述設置結果中對應於上述第一設置位置之一第一佈建結果；(B5)根據上述第一佈建結果判斷是否仍有未被覆蓋的目標物體；(B6)當仍具有上述未被覆蓋的目標物體時，根據上述攝影機資訊、上述未被覆蓋的目標物體所對應之上述物體資訊重複地於剩餘的上述預設設置位置上取得至少一其它佈建結果，直到已無上述未被覆蓋的目標物體為止；(B7)根據上述第一佈建結果以及上述其它佈建結果產生上述設置結果；(B8)選取上述目標物體之至少一者作為一特定目標；(B9)根據上述監控目標之位置自上述設置結果中選擇覆蓋上述監控目標之上述攝影機；以及(B10)根據對應於上述監控目標之一時域覆蓋需求更新被選擇的上述攝影機所對應的一監控排程，其中上述時域覆蓋需求包括一停留時間以及一間隔時間。
如申請專利範圍第18項所述之監控系統，其中上述處理單元更用以：(B411)於上述第一設置位置取覆蓋最多上述目標物體之一視野作為一起始視野；(B412)根據上述起始視野中所包含的上述目標物體所對應的上述時域覆蓋需求之所有停留時間中取最長之一者作為上述起始視野所對應之一起始停留時間；(B413)根據上述起始視野中所包含的上述目標物體所對應的上述時域覆蓋需求之所有間隔時間取最短之一者作為上述起始視野所對應之一起始間隔時間；(B414)取上述起始間隔時間作為一剩餘時間；(B415)根據上述攝影機資訊中所包含的上述轉動角度取得複數其它視野；(B416)根據上述剩餘時間以及上述其它視野中所包含的上述目標物體所對應之所有停留時間以及所有間隔時間對上述其它視野中所包含的上述目標物體進行排程以取得一監控排程，直到上述剩餘時間小於上述其它視野中所包含的上述目標物體之一者之上述停留時間為止；(B421)根據上述第一設置位置以及上述物體資訊中所包含的對應於每個上述目標物體之一位置計算上述第一設置位置與每個上述目標物體之間之一距離；(B422)根據上述物體資訊中所包含的對應於每個上述目標物體之一尺寸以及上述距離計算每個上述目標物體所對應之一影像解析度，其中於上述第一佈建結果中，每個上述目標物體所對應之上述影像解析度大於一第一既定值；(B431)根據上述攝影機資訊中所包含的上述轉動角度以及上述物體資訊中所包含的上述面向所對應之一法線向量計算上述攝影機與每個上述目標物體所對應之一可視角度，其中於上述第一佈建結果中，上述可視角度小於一第二既定值；(B441)將上述物體資訊中所包含的對應於每個上述目標物體之一面向所對應之一表面切割為複數視點；以及(B442)根據上述攝影機資訊中所包含的上述轉動角度與上述視點之每一者之連線判斷每個上述目標物體所對應之一視線遮蔽狀況，其中於上述第一佈建結果中，上述攝影機與每個上述目標物體之間並未被其它物體所遮蔽。
如申請專利範圍第19項所述之監控系統，更包括：一輸入單元，與上述處理單元連接，用以根據一使用者之操作輸出對應於上述攝影機之至少一者之一指令，其中上述指令係對應至監控一特定區域或者一特定目標物體；其中，上述處理單元更根據對應於上述特定區域或者上述特定目標物體之一特定尺寸、一特定面向、一特定位置以及一特定時域覆蓋需求以及上述所有目標物體所對應之上述物體資訊重新產生一更新的設置結果；以及其中，上述處理單元更透過上述通訊介面根據上述指令以及上述更新的設置結果控制上述攝影機之一者監控上述特定區域或者上述特定目標物體。