TWM468742U - 變換景深之雙攝影機電子圍籬裝置 - Google Patents

Description

變換景深之雙攝影機電子圍籬裝置

本創作係關於一種變換景深之雙攝影機電子圍籬裝置，特別為一種利用二台監控攝影機，經與影像辨識技術結合，估算出目前拍攝場景裡的影像深度資訊，並偵測出是否有人員入侵電子圍籬的監測範圍內，即時發出告警訊息，提升環境的安全性。同時，由於將二台監控攝影機透過移動裝置架設於滑動軌道中，可隨時動態調整目前的監測範圍，而不需要人工去調整攝影機的架設位置。

現今生活中，監視器已經成為隨處可見的重要安全設備，在各個公共場所、住宅社區、巷弄街道等地方都可以看見，但一般傳統的監控系統，透過監視器擷取影像之後，必須要透過人員的監看，而當有狀況發生時，須要由監控人員經過監看畫面才能夠發現，若監控人員因為精神不佳或是暫時離開時，可能因為沒有注意到監控畫面，而有所遺漏。另外，目前市面上一般的電子圍籬系統，大都利用2D的方式來做偵測，也就是單純將不屬於背景的前景影像來進行追蹤及辨識，此方式由於是2D的關係，無法得到前景影像的深度資訊而獲得前景物的真實高度及與監視器的真實距離，常常會有誤判的情形發生。中華民國新型專利第M420787號 「人形判別偵測與告警裝置」，係利用單一影像擷取裝置來取得影像，以及2D的影像處理方式來辨識出是否有人形物體進入警戒區裡，此方式雖可以偵測是否有人形物體侵入，但是由於缺少深度資訊，無法根據深度資訊來估算出侵入物的真實體型且可能因為某些雜訊而造成誤判。

本創作之目的即在於提供一種變換景深之雙攝影機電子圍籬裝置，改善一般傳統的雙攝影機電子圍籬系統，須人工改變雙攝影機的水平相隔距離才能計算出不同遠近範圍的影像深度資訊來進行偵測；此裝置可以廣泛應用於各個公共場所，並根據設定的電子圍籬範圍，調整二台監控攝影機在滑動軌道上的水平相隔距離來得到針對此場景的影像深度資訊，偵測是否有人員入侵，增進使用環境的安全性，而不需要人力隨時隨地用眼睛盯著監視器畫面進行監控，不僅可以降低人力的成本，也可以降低因為人員的疲累而造成監控上的遺漏；由於利用深度資訊的緣故，相較於傳統2D的影像式電子圍籬系統容易因為雜訊所造成的誤判，此方式較不受環境光線的影響，可以大大地提升整體的準確率。

達成上述創作目的之變換景深之雙攝影機電子圍籬裝置，主要係由二台監控攝影機，包括左監控攝影機及右監控攝影機，二個攝影機移動控制裝置、滑動軌道架、以及運算處理單元所組成；其中運算處理單元包含了影像深度資訊計 算模組、影像辨識模組、告警控制模組，用以計算出影像深度資訊及判斷是否有可疑人員入侵，發出告警訊息；當左、右二台監控攝影機分別裝設於各自的攝影機滑動軌道架上的攝影機移動控制裝置上時，由影像深度資訊計算模組分別發送訊號給在滑動軌道架的二個攝影機移動控制裝置來調整左、右二台監控攝影機的水平相隔距離，並根據左、右二台監控攝影機目前的水平相隔距離，計算出目前的影像深度資訊，再將影像深度資訊傳送至影像辨識模組，由影像辨識模組來辨識是否有可疑人員入侵到電子圍籬的監測範圍，並將辨識的結果做為告警訊息開關的指令控制來源，由告警控制模組來執行告警訊息的開關控制。

首先，將左、右二台監控攝影機裝設於攝影機移動控制裝置上面，由運算處理單元裡的影像深度資訊計算模組，控制二台監控攝影機的水平相隔距離，並根據二台監控攝影機目前水平相隔距離及影像相似度計算，得到目前畫面中的影像深度資訊，再將影像深度資訊交由運算處理單元裡的影像辨識模組做人形及可疑物入侵的判斷，把經由影像深度資訊所偵測出的前景影像，經過連結物件法(Connected components)、侵蝕處理及擴張處理後，分別得到目前每一個物體的完整前景影像；有了物體的前景影像後，我們會先去判斷在目前物體的平均深度值的狀況下，物體的長度和寬度是否符合人形的比例，若符合人形比例以及此前景物影像的 重心位置有在電子圍籬的警戒範圍內，則會進行前景物上半部的橢圓偵測。由於人的頭部形狀近似於橢圓，於是我們利用橢圓偵測的方法來偵測此前景物影像的上半部是否有橢圓的形狀，若此前景物影像符合人形比例且上半部有橢圓被偵測出來，則將此前景物辨識為人形，若判斷出有人形物體入侵到警戒範圍內，則會透過運算處理單元裡的告警控制模組發出告警訊息給相關人員並利用蜂鳴器發出警告聲響。上述監控攝影機可以是一般可見光攝影機或是紅外線攝影機，取像後的做法與程序相同。

一種變換景深之雙攝影機電子圍籬裝置，主要包括：二監控攝影機，係為左監控攝影機及右監控攝影機，其該監控攝影機係為拍攝監控範圍之影像畫面；攝影機移動控制裝置，係具有I/O接收、馬達及滑輪之攝影機雲台座，另有該監控攝影機裝設於此；滑動軌道架，係為金屬材質之長條型滑軌，並設置固定於該電子圍籬裝置之機構內；運算處理單元，係亦設置於該電子圍籬裝置內，且包含影像深度資訊計算模組、影像辨識模組、以及告警控制模組，其中該影像深度資訊計算模組係與該監控攝影機連接。

其中該左監控攝影機及該右監控攝影機係為可見光攝影機或紅外線攝影機，該攝影機移動控制裝置，係為I/O控制卡接收控制訊號並利用步進式馬達進行移動，該影像深度資訊計算模組，係為發送訊號至該滑動軌道架，並進行該二 監控攝影機之水平相隔距離調整，且根據所設定之該水平相隔距離及該二監控攝影機之影像相似度計算影像深度資訊，其中另包括蜂鳴警報器，並與告警控制模組介接，該影像辨識模組係以前景影像之重心位置變化做為可疑物入侵判斷之依據，該影像辨識模組係以前景影像之長度及寬度的比例及前景影像之上半部是否有頭部之偵測做為人形判斷之依據，該影像辨識模組係以橢圓形偵測判斷是否為頭部出現。

本創作所提供之變換景深之雙攝影機電子圍籬裝置，與其他習用技術相互比較時，更具有下列之優點：

1.本創作利用雙攝影機來獲得影像深度資訊，根據影像深度資訊的差異來監控環境，有別一般傳統的2D影像電子圍籬，容易因為光線、陰影及雜訊所造成誤判的情形。

2.本創作可以根據使用者的需求，即時調整雙攝影機的水平相隔距離，並計算出影像深度資訊，有別於一般的雙攝影機電子圍籬系統，須由人工調整雙攝影機的位置，才能進行影像深度資訊的計算，並進行偵測。

3.本創作為智慧型影像式電子圍籬裝置，不需要人員以24小時的方式盯著畫面，減少人員因為疲累而造成監控上的遺漏，可以提升整體環境的安全性。

請參考圖1所示，為本創作變換景深之雙攝影機電子圍籬裝置之架構圖，本創作所述之變換景深之雙攝影機電子圍籬裝置包含：左監控攝影機10、右監控攝影機11、攝影機移動控制裝置12、滑動軌道架13及運算處理單元14，其中，滑動軌道架13為一金屬材質之長條型滑軌且水平固定於變換景深之雙攝影機電子圍籬裝置15裡，並具有一滑動軌道；攝影機移動控制裝置12為一攝影機雲台座，並具有IO控制卡可接收控制訊號，及有一馬達及滑輪，可透過馬達轉動滑輪；運算處理單元14，包含一影像深度資訊計算模組141，用以發送控制訊號給攝影機移動控制裝置12，而攝影機移動控制裝置12並根據接收的控制訊號，利用馬達轉動滑輪，在滑動軌道架13的進行移動，調整二台攝影機的水平相隔距離，並接收左監控攝影機10及右監控攝影機11的影像來計算出影像深度資訊；影像辨識模組142，用以接收影像深度資訊，利用影像深度資訊來判斷是否有可疑人員入侵到電子圍籬的監測範圍，並發送目前的狀態訊息；告警控制模組143，用以接收影像辨識模組142所發送的狀態訊息，並依據訊息來判斷是否要使蜂嗚器發出警報聲響。

請參考圖2所示，為創作變換景深之雙攝影機電子圍籬裝置運作流程圖，是由左監控攝影機10、右監控攝影機11、 攝影機移動控制裝置12、滑動軌道架13、運算處理單元14所組成；其中運算處理單元14由影像深度資訊計算模組141、影像辨識模組142、告警控制模組143所組成；左監控攝影機10及右監控攝影機11可使用一般可見光攝影機或紅外線攝影機。首先，影像深度資訊計算模組141來發送移動訊息給攝影機移動控制裝置12，攝影機移動控制裝置12再依據訊息進行在滑動軌道架13上的水平移動，當移動完成後，左監控攝影機10及右監控攝影機11的畫面傳送至影像深度資訊計算模組141，此模組並依據目前的水平相隔距離長度以及影像相似度計算，計算出的影像深度資訊並傳送給影像辨識模組142進行人形及可疑物入侵的判斷。若判斷出有人形的可疑物入侵電子圍籬的監測範圍，則會立即發送人員入侵的警告命令給告警控制模組143，此時將會發送人員入侵的告警訊息給相關人員，並控制蜂鳴警報器發出警報聲響；若判斷出有非人形可疑物入侵電子圍籬的監測範圍，則會發送可疑物入侵的警告命令給告警控制模組143，此時將會發送可疑物入侵的告警訊息給相關人員，由相關人員監看畫面來判斷是否有人員入侵；若判斷出無人員及可疑物體入侵電子圍籬的監測範圍，則會發送狀態正常的命令給告警控制模組143，此時將會發送狀態正常訊息給相關人員。

請參考圖3所示，為圖1中本創作變換景深之雙攝影機電子圍籬裝置之影像辨識模組之運作流程圖；當有人員進入 電子圍籬的監控範圍內，被左監控攝影機及右監控攝影機拍攝到時，經由影像深度資訊20計算模組偵測出前景影像21的影像深度資訊後，影像辨識模組利用影像深度資訊的差異來進行前景影像與背景影像的分割，再經過連結物件法(Connected components)、侵蝕處理及擴張處理後，計算前景影像之長度及寬度和平均深度資訊值22，得到較完整的前景物影像之後，會先去判斷在此平均深度值的狀況下，前景物影像的長度和寬度之比例是否大於門檻值，以及重心位置是否在警戒範圍內23，而門檻值是以人型比例作為對照基準，若小於人形比例的門檻值，則視為雜訊，則會定時發送狀態正常之命令24給告警控制模組，反之，若前景物影像的長度和寬度大於人形比例的門檻值以及前景物影像的重心位置在電子圍籬的警戒範圍內，則會再進行橢圓偵測的方式來偵測目前的前景物影像上半部是否有橢圓形狀25被偵測出來，若有橢圓被偵測出來，即表示有頭部被偵測出，視為有人員入侵，會發送人員入侵的警告命令27給告警控制模組，由告警控制模組發送人員入侵的告警訊息給相關人員，並控制蜂鳴器發出警報聲響；若沒有橢圓被偵測出來，則視為有可疑物入侵，會發送可疑物入侵的告警命令26給告警控制模組，由告警控制模組發送可疑物入侵的告警訊息28給相關人員，由相關人員監看畫面來判斷目前的可疑物是否為動物或是雜訊。

上列詳細說明係針對本創作之一可行實施例之具體說明，惟該實施例並非用以限制本創作之專利範圍，凡未脫離本創作技藝精神所為之等效實施或變更，均應包含於本案之專利範圍中。

綜上所述，本案不但在空間型態上確屬創新，並能較習用物品增進上述多項功效，應已充分符合新穎性及進步性之法定新型專利要件，爰依法提出申請，懇請 貴局核准本件新型專利申請案，以勵創作，至感德便。

10‧‧‧左監控攝影機

11‧‧‧右監控攝影機

12‧‧‧攝影機移動控制裝置

13‧‧‧滑動軌道架

14‧‧‧運算處理單元

141‧‧‧影像深度資訊計算模組

142‧‧‧影像辨識模組

143‧‧‧告警控制模組

15‧‧‧變換景深之雙攝影機電子圍籬裝置

圖1為本創作變換景深之雙攝影機電子圍籬裝置之架構圖；圖2為本創作變換景深之雙攝影機電子圍籬裝置之運作流程圖；圖3為本創作變換景深之雙攝影機電子圍籬裝置之影像辨識模組的運作流程圖。

10‧‧‧左監控攝影機

11‧‧‧右監控攝影機

12‧‧‧攝影機移動控制裝置

13‧‧‧滑動軌道架

14‧‧‧運算處理單元

141‧‧‧影像深度資訊計算模組

142‧‧‧影像辨識模組

143‧‧‧告警控制模組

15‧‧‧變換景深之雙攝影機電子圍籬裝置

Claims (8)

1. 一種變換景深之雙攝影機電子圍籬裝置，主要包括：二監控攝影機，係為左監控攝影機及右監控攝影機，其該監控攝影機係為拍攝監控範圍之影像畫面；攝影機移動控制裝置，係具有I/O接收、馬達及滑輪之攝影機雲台座，另有該監控攝影機裝設於此；滑動軌道架，係為金屬材質之長條型滑軌，並設置固定於該電子圍籬裝置之機構內，並架設該攝影機移動控制裝置於該滑動軌道架上；運算處理單元，係亦設置於該電子圍籬裝置內，且包含影像深度資訊計算模組、影像辨識模組、以及告警控制模組，其中該影像深度資訊計算模組係與該監控攝影機連接。
2. 如申請專利範圍第1項所述之變換景深之雙攝影機電子圍籬裝置，其中該左監控攝影機及該右監控攝影機係為可見光攝影機或紅外線攝影機。
3. 如申請專利範圍第1項所述之變換景深之雙攝影機電子圍籬裝置，其中該攝影機移動控制裝置，係為I/O控制卡接收控制訊號並利用步進式馬達進行移動。
4. 如申請專利範圍第1項所述之變換景深之雙攝影機電子圍籬裝置，其中該影像深度資訊計算模組，係為發送訊號至該滑動軌道架，並進行該二監控攝影機之水平相隔距離調整，且根據所設定之該水平相隔距離及該二監控攝影機 之影像相似度計算影像深度資訊。
5. 如申請專利範圍第1項所述之變換景深之雙攝影機電子圍籬裝置，其中另包括蜂鳴警報器，並與告警控制模組介接。
6. 如申請專利範圍第1項所述之變換景深之雙攝影機電子圍籬裝置，其中該影像辨識模組係以前景影像之重心位置變化做為可疑物入侵判斷之依據。
7. 如申請專利範圍第1項所述之變換景深之雙攝影機電子圍籬裝置，其中該影像辨識模組係以前景影像之長度及寬度的比例及前景影像之上半部是否有頭部之偵測做為人形判斷之依據。
8. 如申請專利範圍第7項所述之變換景深之雙攝影機電子圍籬裝置，其中該影像辨識模組係以橢圓形偵測判斷是否為頭部出現。