影像自動跟蹤監視系統及其攝影裝置的製作方法
2023-06-18 13:43:06 5
專利名稱：影像自動跟蹤監視系統及其攝影裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種監視系統，特別是一種可全方位監視，且自動搜索、跟蹤影像及發出警報的監視系統。
背景技術：
傳統的監視系統是將一攝影機設置於一特定位置，只能監視一特定視角範圍，具有監視死角的缺失；且傳統的自動控制器除了將大樓自動控制系統串接影像監控裝置外，其它附加功能有限，如傳統保全攝影機只能被動地做記錄，而無法在出現某些異常影像時，主動向外警告或求援，更無法自動判斷入侵狀況發出警報。
而具有自動跟蹤功能的監視系統，如臺灣專利申請第088104495號的「智能型影像監視系統」，包括多個檢測器及多個影像接收器單元，以監視一界定區內的入侵，其輸出信號由一處理及控制電路進行處理，處理後的信號由一無線發射器傳送，另有一無線接收器單元用以接收無線發射器所傳送的信號。其中，利用多個影像接收器單元的配置，藉以在360度的所有方向上監視，再由一處理及控制電路自動跟蹤在界定區內移動的物體。
然而，上述系統所以能夠達到360度全方向的監視，是藉由多個影像接收器單元的數組設置來達到此效果，不僅致使整個影像監視系統龐大且複雜，且成本高昂；此外，檢測器與影像接收器單元為二種單一裝置，故檢測器僅能被動等待入侵才能檢測到，無法主動搜索並跟蹤入侵物。
發明內容
本發明的主要目的是提供一種影像自動跟蹤監視系統，藉由可做360度迴旋及俯仰全方位旋轉的單一攝影裝置，實現監視無死角的功效，並具有成本低的優點，以克服傳統智能型監視系統龐雜且成本高的問題。
本發明的另一目的是提供一種影像自動跟蹤監視系統，其攝影裝置具有主動搜索及跟蹤入侵物體的功效。
本發明的再一目的是使監視系統結合觸動檢測器的設置，以提供一種具有警戒及遠程實時警報作用的影像自動跟蹤監視系統。
本發明的又一目是提供一種影像自動跟蹤監視系統，藉由感知預設的傳感器被觸發，可使攝影裝置朝向預定方位，並進行搜索與跟蹤。
本發明的又一目的是提出一種可做360度旋轉的攝影裝置，以克服傳統攝影機因線路纏繞問題而無法做360度旋轉的問題。
本發明的又一目的是提出一種攝影裝置，其指向可以朝向三維空間中任何方向，其位置中心基準點為球面坐標的球心，而便於數學運算。
根據本發明，一影像自動跟蹤監視系統包括一攝影裝置，其可做360度旋轉的攝影攝取，該攝影裝置攝取的影像以一傳輸模塊傳輸出去；一影像處理裝置，用以處理從該傳輸模塊輸入的影像信號而輸出一組控制信號，並使一警報模塊及該攝影裝置根據該組控制信號發出警報訊息及動作。
其中，攝影裝置包括一平臺，至少一支架設置在該平臺上，在支架的上側邊設有至少一容置座體，且在支架與容置座體間以一旋轉接頭連接，且藉由至少一轉動裝置帶動該容置座體做360度旋轉；另有一攝影機設置在容置座體內，且與該容置座體一同動作。
下面結合附圖通過具體實施例對本發明進行說明，以便進一步了解本發明的目的、技術內容、特點及其所實現的功效。
圖1為本發明的架構方塊示意圖；圖2為本發明的攝影裝置的立體結構示意圖；圖3為本發明的攝影裝置上旋轉接頭的立體結構示意圖；圖4為圖3的正面剖視圖；圖5為圖3的側面剖視圖；圖6為本發明的各種模式的切換運作示意圖。
附圖標記說明10攝影裝置；12傳輸模塊；14影像處理裝置；15顯示單元；16信號處理模塊；18儲存單元；20微處理器；22控制接口；222警報接口；224馬達控制接口；226操控接口；24警報模塊；26警報控制單元；28聲光警示模塊；30無線通訊模塊；30』GSM模塊；32遙控開關；33傳感器；34觸動檢測器；36控制端；38平臺；40支架；40』支架；42容置座體；44旋轉接頭；46俯仰步進馬達；48皮帶輪；50中空座體；52迴旋步進馬達；54皮帶輪；58腳座；60待機模式；62警戒模式；64跟蹤與警報觸發模式；63搜索模式；70本體；72環狀空間；74導電液體；76圓形密封片；78導電線。
具體實施例方式
本發明藉由可做360度全方位旋轉的攝影裝置，配合數字影像處理以警戒、自動搜索並跟蹤入侵目標，且結合無線通訊模塊實時發出遠程警報，用以保護特定區域的安全。
圖1為本發明的架構方塊示意圖，一影像自動跟蹤監視系統包括一攝影裝置10，其可做360度全方位旋轉的攝影，攝影裝置10的立體結構與旋轉作用將詳述於後；攝影裝置10攝取的影像信號通過一傳輸模塊12傳送至一影像處理裝置14。影像處理裝置14包括一微處理器20，以控制影像處理裝置14內其它各組件的動作，微處理器20連接有一信號處理模塊16、一儲存單元18、一顯示單元15及一組控制接口22，分別為一警報接口222、一馬達控制接口224及一操控接口226，其中，警報接口222及馬達控制接口224通常為RS-232接口；操控接口226則提供使用者手動設定攝影參數、鏡頭伸縮及運作模式等控制因子。藉由信號處理模塊16處理解算該影像信號，且由微處理器20發出警報控制及馬達控制信號，並通過警報接口222及馬達控制接口224分別將這些控制信號傳輸至對應的警報控制單元26及攝影裝置10，儲存單元18用以儲存該影像信號及控制信號等數字資料，顯示單元15用以顯示影像及系統動作狀態。
其中，傳輸模塊12可為電纜線，亦可為一無線傳輸模塊，此無線傳輸模塊包含一發射端及一接收端，且發射端設置在攝影裝置10上，接收端設置在影像處理裝置14上，以利用發射端將攝影裝置10攝取的影像發射出去，且由接收端接收該影像信號而輸入影像處理裝置14。
另有一警報模塊24通過警報接口222與影像處理裝置14相連接，在警報模塊24內設有一警報控制單元26，其連接有一聲光警示模塊28、一無線通訊模塊30、一遙控開關32、一傳感器33及一觸動檢測器34。警報控制單元26負責警報模塊24內各組件動作流程的控制；其中，警報控制單元26通過警報接口222接收由影像處理裝置14發出的警報控制信號，且根據該控制信號來控制聲光警示模塊28發出聲音及燈光閃爍的警報。無線通訊模塊30通常包含900MHz、1800MHz及1900MHz三頻的GSM模塊，設有語音通訊及收發簡訊功能，可預設4組通報電話號碼；此外，藉由一控制端36通過無線通訊模塊30可切換警報控制單元26的動作模式為待機模式、警戒模式或搜索模式。遙控開關32受控於控制端36，以控制警報模塊24的開/關，且控制端36通過遙控開關32可切換警報控制單元26的動作模式為待機模式、警戒模式或搜索模式。傳感器33通常為磁簧開關、煙霧警報器及溫度警報器等，藉由傳感器33的設置以檢測入侵或異常動作，可實時發出遠程警報，並通過影像處理裝置14驅使攝影裝置10朝向預設的方位，並進行搜索與跟蹤。觸動檢測器34通常為高靈敏度的磁簧開關，藉由觸動檢測器34的設置用以檢測暴力破壞動作，可實時發出遠程警報。
圖2是本發明的攝影裝置10的立體結構示意圖。如圖所示，攝影裝置10包括一平臺38，在平臺38上垂直設有一支架40，在支架40的上側邊連接有一ㄩ型的容置座體42，以容設一攝影機(圖中未示)，攝影機可連設一鏡頭控制馬達(圖中未示)，以控制攝影機的鏡頭的拉遠/近；在容置座體42與支架40間樞設有一旋轉接頭44，以利用旋轉接頭44連動容置座體42做垂直方向的360度旋轉；在平臺38上且在位於支架40的下側邊設有一俯仰步進馬達46，並以一皮帶(圖中未示)連接旋轉接頭44外圍的皮帶輪48，以藉由俯仰步進馬達46的驅動且同時通過旋轉接頭44的樞接，帶動容置座體42可做垂直方向的360度旋轉。
其中，在平臺38上還可垂直設置一支架40』，支架40』與支架40平行相對，且使容置座體42位於該二支架40、40』之間，以增加容置座體42旋轉時的穩定度。另外，攝影機可朝向三維空間中任何方向，且攝影機的空間坐標位置中心基準點為球面坐標的球心，以便於數學運算。
此外，在平臺38下方設有一中空座體50，在中空座體50內設有一迴旋步進馬達52，並以一皮帶(圖中未示)連接一位於平臺38下方的皮帶輪54，以藉由迴旋步進馬達52的驅動進而帶動平臺38做水平方向的360度旋轉。另，在中空座體50下方設有四腳座58，以使攝影裝置10運作時，藉由腳座58提供穩定作用，而不產生晃動，以保持影像的清晰度。上述俯仰步進馬達50及迴旋步進馬達52具有微步進控制功能，且通過馬達控制接口224接受影像處理裝置14送出的位置及速度命令而平滑地轉動與定位，以達到保持影像穩定的功效。
上述旋轉接頭44的結構如圖3、圖4合圖5所示，分別為旋轉接頭的立體結構示意圖及其正面與側面的剖視圖，旋轉接頭44具有一圓筒形本體70，在本體70內設有四個沿軸向延伸的環狀空間72，在環狀空間72內填充有一導電液體74，且在本體70二端內位於環狀空間72二端緣處各設有一圓形密封片76，且可在本體70的徑向方向上旋轉；藉由從其中二環狀空間72的二端緣處各拉出一導電線78且穿過圓形密封片76，以便與攝影機及俯仰步進馬達46形成電連接。因此旋轉接頭44利用導電液體74可導電且為流體的特性，使圓形密封片76旋轉時，本體70固定不動，故導電線78不會纏繞在一起。
因此，利用旋轉接頭的連接及馬達的驅動，使攝影裝置在機械設計上可具有馬達控制信號及電源線不影響旋轉作用的特性，進而達到攝影機具有360度旋迴及俯仰旋轉的功效以及監視無死角的目的；與現有技術相較，現有技術利用複數數組排設的攝影機來達到360度監視的作用，因此，本發明不但利用單一攝影裝置即可實現監視無死角的功效，並可克服現有監視系統龐雜且成本高的問題，而具有系統簡單且成本低的優點。
在說明完本發明的系統結構及連接關係後，接下來，說明本發明影像自動跟蹤監視系統的動作模式與作用關係，為使說明更易於了解，以下的無線通訊模塊30將以GSM模塊30』輔助說明的。如圖6所示，為本發明的待機模式、警戒模式、搜索模式及跟蹤與警報觸發模式的切換運作的示意圖，同時請參圖1所示，系統在開啟電源後，經自測後即進入待機模式60，等待控制端36經由遙控開關32或GSM模塊30』設定進入警戒模式62或搜索模式63。當警報控制單元26接收到進入警戒模式62/搜索模式63的訊息後，即發出指令給影像處理裝置14及GSM模塊30』進入警戒模式62/搜索模式63；而在警戒模式62/搜索模式63下，警報控制單元26接收到經由遙控開關32或GSM模塊30』發出的解除警戒/搜索訊息，即又恢復為待機模式60。其中，在待機模式60下，不轉動攝影機、不進行影像處理計算，警報控制單元26也不對傳感器33的觸發及觸動檢測器34的檢測做響應。
其中，警戒模式62用於執行警戒，且通過攝影機及傳感器33來檢測入侵目標。系統進入警戒模式62後的動作流程為當系統由待機模式60進入警戒模式62時，先進行攝影機定位，定位完成後攝影機朝向預設的方位；攝影機攝取的影像信號經由傳輸模塊12傳送至影像處理裝置14後，每次比對2張影像，以找出畫面中是否有移動的目標。若未找到移動的目標則繼續警戒；若發現移動目標，則進入跟蹤與警報觸發模式64。
搜索模式63用於執行搜索，且通過攝影機來檢測入侵目標。系統進入搜索模式63後的動作流程系詳述如下當系統由待機模式60進入搜索模式63時，先進行攝影機定位，定位完成後再利用攝影機進行搜索。攝影機攝取的影像信號經由傳輸模塊12傳送至影像處理裝置14後，由其內的信號處理模塊16進行處理解算；其中，攝影機在進行搜索時，利用俯仰步進馬達46及迴旋步進馬達52的驅動系以每10秒30步的速度進行搜索(每步轉動的角度可經由使用者設定)，每次到達定點時攝取2張影像，且將該影像的信號傳送至影像處理裝置14內以進行比對，並找出畫面中是否有移動的目標。若未找到移動的目標則將攝影機按預先規畫的路徑移動至下一定點繼續搜索；若發現移動目標，則進入跟蹤與警報觸發模式64。
另外，在搜索模式63下，警報控制單元26同時亦接收傳感器33的響應，若傳感器33被入侵動作觸發，旋即回復訊息至警報控制單元26，而進入跟蹤與警報觸發模式64。
跟蹤與警報觸發模式64處理攝影裝置10或傳感器33檢測到的入侵或異常狀況。經由影像處理裝置14將攝影裝置10攝取的影像進行解算處理而發現入侵目標時，影像處理裝置14將立即發出指令使攝影裝置10對入侵目標進行跟蹤，影像處理裝置14將根據目標的位置及移動速度以10秒30次的計算速度，計算攝影機移動的下一個定點，以保持目標在畫面的中央；此時，影像處理裝置14亦激活數字影像紀錄，使影像處理裝置14內的微處理器20將影像資料儲存於儲存單元18內，且影像處理裝置14同時通過警報接口222響應警報信號給警報控制單元26，並由警報控制單元26控制聲光警示模塊28發出聲光警報，同時警報控制單元26通過GSM模塊30』撥出預設電話號碼以發出入侵警報。
藉由傳感器33檢測到入侵或異常狀況時，跟蹤與警報觸發模式64被激活，使攝影裝置10轉向至預設的方位，以開始進行目標的搜索與跟蹤。其中，若在傳感器33檢測到入侵動作之際，攝影機已進行目標跟蹤，則繼續跟蹤目前的目標，不再轉動至被觸發的傳感器33對應的方位；若不同的傳感器33均檢測到侵入動作時，攝影機轉向至最新被觸發的傳感器33對應的方位，以進行目標搜索。
此外，當觸動檢測器34檢測到暴力破壞動作時，警報控制單元26同樣亦發出聲光警報，及通過GSM模塊30』撥號給預設電話使用者以發出入侵警報。
上述攝影機在跟蹤目標時，若經過1分鐘均未再跟蹤到入侵目標，則轉向傳感器33對應的方位搜索持續2分鐘，若仍未檢測到入侵目標，則回到先前已設定的警戒模式62或搜索模式63繼續動作。
其中，安全人員在收到警報後，可通過電話解除跟蹤與警報觸發模式64或抵達現場利用遙控開關32解除本模式。若入侵警報未解除，則以預設間隔時間重複發出入侵警報直到解除本模式或收到停送警報命令為止。
另外，在跟蹤與警報觸發模式64下，系統全程紀錄數字影像，直到解除本模式或影像儲存媒體滿載。
綜上所述，本發明為一智能型監視系統，具有以下功效及特點1.機械結構具有旋迴及俯仰均可的360度旋轉的設計，無旋轉死角。
2.具有警戒目標能力，系統在警戒模式時，系可對特定方向尋找在區域內移動或異常的目標。
3.具有搜索目標能力，系統在搜索模式時，按照預定的搜索路徑尋找在區域內移動或異常的目標。
4.具有跟蹤目標能力，若在警戒或搜索時找到移動或異常的目標，則進入跟蹤與警報觸發模式，系統將解算目標移動的位置及速度，以控制攝影機的移動，使目標保持在影像的中央。
5.具有影像記錄的功能，當系統進入跟蹤與警報觸發模式時同步紀錄數字影像，將跟蹤的目標影像加以紀錄以供日後參考。
6.結合無線通訊模塊發出實時遠程警報。
7.結合傳感器，當傳感器被觸發時，通過無線通訊模塊遠程發出警報，並同時將攝影裝置轉向傳感器對應的方位，以搜索並跟蹤目標。
8.結合觸動檢測器，當檢測器被觸發時，系通過無線通訊模塊發出實時遠程警報。
以上通過實施例說明了本發明的特點，其目的在使本領域的熟練技術人員能夠了解本發明的內容並據以實施，而非限定本發明的範圍，故，凡其它未脫離本發明所揭示的精神所完成的等效修飾或修改，仍應包含在本發明的保護範圍內。
權利要求
1.一種影像自動跟蹤監視系統，包括一攝影裝置，進行360度旋轉的攝影；一傳輸模塊，傳輸所述攝影裝置攝取的影像；一影像處理裝置，連接所述傳輸模塊，以處理從所述傳輸模塊輸入的影像信號而輸出至少一控制信號；以及一警報模塊，根據所述控制信號發出警報。
2.如權利要求1所述的影像自動跟蹤監視系統，其中，所述攝影裝置包括一平臺、至少一攝影機及一俯仰馬達，在所述平臺上垂直設有至少一支架，且所述支架的側邊設有一容置座體，以容設所述攝影機，在所述容置座體與所述支架間利用一旋轉接頭連接，以藉由所述俯仰馬達的驅動，同時通過所述旋轉接頭的連接，使所述容置座體做垂直方向的360度旋轉。
3.如權利要求2所述的影像自動跟蹤監視系統，其中，還設有一迴旋馬達，以利用所述迴旋馬達帶動所述平臺做水平方向的360度旋轉。
4.如權利要求2所述的影像自動跟蹤監視系統，其中，所述攝影裝置更設有一鏡頭控制馬達，以控制所述攝影機的鏡頭的拉遠/近。
5.如權利要求2所述的影像自動跟蹤監視系統，其中，所述攝影機每次到達定點時攝取至少二張影像，且將所述影像信號傳送至所述影像處理裝置進行比對，以找出畫面中是否有異常的變化。
6.如權利要求1所述的影像自動跟蹤監視系統，其中，所述傳輸模塊還包括一無線傳輸模塊，所述無線傳輸模塊包含一發射端及一接收端，所述發射端設置於所述攝影裝置，且所述接收端設置於所述影像處理裝置。
7.如權利要求1所述的影像自動跟蹤監視系統，其中，所述影像處理裝置包括一信號處理模塊、一儲存單元、一顯示單元、一微處理器及至少一控制接口，以藉由所述信號處理模塊將來自所述攝影裝置的影像信號加以解算，且由所述微處理器發出至少一控制信號，並通過所述控制接口將所述控制信號傳輸出去，所述儲存單元用以儲存數字資料，所述顯示單元則顯示影像及系統動作狀態。
8.如權利要求7所述的影像自動跟蹤監視系統，其中，所述控制接口包括一警報接口、一馬達控制接口及一操控接口。
9.如權利要求1所述的影像自動跟蹤監視系統，其中，在所述警報模塊內還設有一無線通訊模塊。
10.如權利要求9所述的影像自動跟蹤監視系統，其中，一控制端通過所述無線通訊模塊可切換所述警報模塊的模式為待機模式/警戒模式/搜索模式。
11.如權利要求9所述的影像自動跟蹤監視系統，其中，所述無線通訊模塊設有語音通訊單元及簡訊收發單元。
12.如權利要求1所述的影像自動跟蹤監視系統，其中，在所述警報模塊內還設有至少一觸動檢測器及至少一傳感器，以檢測暴力破壞及入侵動作。
13.如權利要求1所述的影像自動跟蹤監視系統，其中，在所述警報模塊內還設有一遙控開關。
14.如權利要求13所述的影像自動跟蹤監視系統，其中，一控制端通過所述遙控開關可切換所述警報模塊的模式為待機模式/警戒模式/搜索模式。
15.一種攝影裝置，包括一平臺；至少一支架，其設置在所述平臺上；一容置座體，設置在所述支架的側邊且與所述支架連接；至少一旋轉接頭，連接所述支架與所述容置座體，以連動所述容置座體旋轉；至少一攝影機，設置在所述容置座體內；以及至少一轉動裝置，通過所述旋轉接頭的連動而帶動所述容置座體做360度旋轉。
16.如權利要求15所述的攝影裝置，其中，還設有另一轉動裝置，以帶動所述平臺做水平方向的360度旋轉。
17.如權利要求15所述的攝影裝置，其中，所述攝影機可朝向三維空間中任何方向，且所述攝影機的空間坐標位置中心基準點為球面坐標的球心。
18.如權利要求15所述的攝影裝置，其中，所述攝影機還連設有一鏡頭控制馬達，以控制所述攝影機的鏡頭的拉遠/近。
19.如權利要求15所述的攝影裝置，其中，所述旋轉接頭為圓筒形，且在其本體內設有至少一沿軸向延伸的環狀容置空間，在所述容置空間內填充有一導電液體。
全文摘要
本發明公開了一種影像自動跟蹤監視系統及其攝影裝置，此監視系統包括一可做360度全方位旋轉的攝影裝置，其攝取的影像傳輸至一影像處理裝置，以進行處理並輸出一組控制信號，使一警報模塊及該攝影裝置根據該組控制信號發出警報及跟蹤入侵或異常目標；其中，該攝影裝置包括一平臺，在平臺上設有一支架，且在支架側邊連接設置有一容置座體，以容置一攝影機，在支架與容置座體間樞設有二旋轉接頭，藉由二轉動裝置的帶動使該容置座體做360度全方位的旋轉。因此本發明具有全方位監視及自動搜索、跟蹤與遠程警報等功效。
文檔編號G08B13/196GK1567391SQ0314802
公開日2005年1月19日 申請日期2003年6月27日 優先權日2003年6月27日
發明者黃英哲 申請人:黃英哲