一種控制雲臺攝像機自動變倍的方法及系統的製作方法
2023-08-08 09:14:01 1
專利名稱：一種控制雲臺攝像機自動變倍的方法及系統的製作方法
技術領域：
本發明屬於視頻監控領域，尤其涉及一種控制雲臺攝像機自動變倍的方法及系統。
背景技術：
目前，攝像機與目標景物的距離的測定方法可由測定器的發射裝置發射主動波， 如紅外線、超音波等，使主動波碰到物體而產生反射(形成反射波)，測定器本身設有接收裝置接收反射波，通過計算由發射主動波到接收裝置收到反射波的時間差或能量差換算出物體的距離，此種利用反射波求取距離的測定方法難以判斷目標方位，增加攝像機系統的成本。基於散焦圖像的測距原理是根據物體所處的位置如果偏離攝像機聚焦平面，就會在成像檢測器上形成模糊的聚焦圖像，且偏離距離越大，圖像的散焦模糊程度也越強，利用這一圖像變化特點並結合少量預知參數就可計算獲得物體的距離信息。雲臺攝像機，是當今監控領域中，最為普遍使用的監控前端設備之一。雲臺攝像機能夠通過雲臺的轉動，帶動攝像機轉動朝向不同的方向，並可以通過調整攝像機變倍，觀察不同距離範圍內的目標或場景，從而能夠監控非常大的範圍。當雲臺攝像機拍攝動態目標時，如果攝像機的焦距固定， 那麼隨著與目標距離的遠近，目標在屏幕上的大小也會變化，要保持一定的觀測精度，需要保持目標的成像大小在一個合適的尺寸範圍內，目前的雲臺攝像機支持手動變焦，通過人工調節變焦把目標的成像大小控制在合適的尺寸。隨著監控領域發展，具有智能行為的監控設備越來越受到用戶的青睞，監控需求不僅局限於清晰觀察監控區域，還希望帶有智能行為的監控設備能夠幫助人完成一些行為操作，例如當發現有目標闖進非法區域時，監控人員往往需要通過控制鍵盤等方式控制雲臺攝像機轉動及變倍以清晰記錄目標在非法區域的行為。在跟蹤拍攝高速移動目標時，目標會連續的發生距離的快速變化，要保持目標清晰呈現在監控畫面上不僅要保持雲臺攝像機轉動使目標始終呈現在監控視野中心範圍內，而且需要雲臺攝像機變倍，讓呈現在監控畫面上目標大小合適。在實際控制中，監控人員不但需要控制雲臺轉動以保證目標在監控視野中心範圍內，而且需要控制雲臺攝像機變倍以保證目標清晰可見、易於操縱鍵盤跟蹤目標。同時進行這兩項工作給監控人員帶來很大的麻煩，並且控制雲臺攝像機變倍的量不好掌握，過量的控制會導致目標太小不易看清或直接導致目標跑出監控視野，因而需要監控人員不斷熟悉，才能較好的控制。如果能在控制過程中雲臺攝像機自動變倍，使監控人員精力更集中在控制雲臺攝像機轉動上，就會很大程度上減輕監控人員的負擔，使跟蹤更加容易、準確的進行。常見的變倍方式有以下兩種，一是使用手動調節，二是檢測目標大小，根據圖像上目標的大小來控制變焦，這兩種方式都有效率低，精度不高的缺點，難以保證實時自動變焦。另外，在控制雲臺自動跟蹤目標的應用下，最常見的方式是通過雲臺攝像機輸入進來的圖像進行運動目標檢測和匹配得到目標的位置和大小信息，利用檢測到的目標位置信息控制雲臺轉動保持目標始終在監控畫面的中心範圍內，利用檢測到的目標大小信息控制雲臺攝像機變倍以保證目標處於大小合適的狀態。如果在無需檢測目標大小狀態下可以讓雲臺攝像機自動變倍就可以大大減輕目標跟蹤算法的複雜度，使跟蹤更加容易實現。因而控制雲臺自動變倍將會是當前及今後智能監控領域的一種非常迫切的需求。
發明內容
本發明實施例的目的在於提供了一種控制雲臺攝像機自動變倍的方法。本發明實施例是這樣實現的， 一種控制雲臺攝像機自動變倍的方法，所述方法包括獲取雲臺轉動速度，啟動散焦測距；獲取雲臺攝像機攝取的離焦模糊圖像；基於散焦測距原理，利用離焦模糊圖像對攝像機與監控場景的距離進行估測；根據估測所得的監控場景與雲臺攝像機的距離控制雲臺攝像機自動變倍。本發明實施例的另一目的在於提供一種控制雲臺攝像機自動變倍的系統，所述系統包括散焦測距啟動模塊，用於獲取雲臺轉動速度，啟動散焦測距；離焦模糊圖像獲取模塊，用於獲取雲臺攝像機攝取的離焦模糊圖像；距離估測模塊，用於基於散焦測距原理，利用離焦模糊圖像對攝像機與監控場景的距離進行估測；自動變倍模塊，用於根據估測所得的監控場景與雲臺攝像機的距離控制雲臺攝像機自動變倍。本發明提供的基於散焦測距原理控制雲臺攝像機自動變倍的方法可以根據監控場景的實際需要自動設置變倍參數，應用更加靈活；在控制雲臺自動跟蹤目標的應用下，用此方法控制雲臺攝像機自動變倍，無需通過檢測目標的實際大小進行變倍控制，大大簡化了目標跟蹤算法的複雜度，使目標跟蹤更易於實現；可以自動調節雲臺變倍參數，大大的提高了監控人員的工作效率；只需單眼拍攝圖像，對景物採集散焦程度不同的圖像，即可估計出景物到攝像機的距離，既避免了大量圖像信息的採集和存儲，實現實時測量，也避免了圖像間的位置校準和匹配問題，因此實用性較高。
圖1是本發明實施例提供的控制雲臺攝像機自動變倍的方法的實現流程圖；圖2是本發明實施例提供的控制雲臺攝像機自動變倍的系統的結構示意圖。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明實施例做進一步詳述為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。圖1示出了本發明提供的控制雲臺攝像機自動變倍的方法的實現流程。詳述如下一種基於散焦測距原理控制雲臺攝像機自動變倍的方法，包括以下步驟
在步驟SlOl中，獲取雲臺轉動速度，根據云臺轉動速度判斷是否啟動散焦測距。在本步驟中，判斷是否啟動散焦測距的方法是依據云臺當前的轉動速度。當雲臺轉動速度過快時，會造成運動模糊圖像而不是聚焦不實的模糊圖像，此時不進行自動變倍， 在正常速度範圍內得到的模糊圖像才是雲臺攝像機在自動聚焦過程中的聚焦不實的圖像。例如，當雲臺轉動速度小於一定閾值T是可以啟動散焦測距，反之則不能啟動散焦測距。閾值T的選取和雲臺攝像機當前的變倍倍數相關，也就是說在不同的雲臺攝像機變倍倍數下，這個閾值是不同的，假設雲臺當前的變倍倍數是f，那麼T可以取T = C/f，其中C可以取一固定的常量。常量C的值可以通過實測所使用的雲臺攝像機獲取，測試方法是控制雲臺攝像機變倍到1倍下，即f= 1，控制雲臺攝像機轉動在不同速度下，速度值由小變大，獲取雲臺攝像機得到視頻圖像，由圖像處理算法判斷圖像是否是散焦圖像，如果得到的圖像是散焦圖像，那麼此時的雲臺速度值就可以做為常量C的值使用。常量C的典型值可以取25度每秒。此種判斷是否啟動散焦測距的方法，需要獲取雲臺當前的轉動速度和雲臺攝像機當前的變倍倍數。進而判斷。在步驟S102中，獲取雲臺攝像機攝取的離焦模糊圖像。在本步驟中，雲臺攝像機攝取的離焦模糊圖像是在雲臺攝像機在自動聚焦過程中獲取的聚焦不實的圖像；攝像機獲取視頻圖像要保持逼真，流暢的動畫要效果要求視頻幀率必須在每秒25 幀以上，在此高速的幀率下，在雲臺攝像機自動聚焦的過程中獲取散焦圖像是可行的。在本步驟中，獲取的雲臺攝像機的圖像是否是離焦模糊圖像是通過對攝像機獲取的圖像進行離焦模糊圖像清晰度判定的方法判定的。對於雲臺攝像機所獲取的圖像是否是散焦圖像，我們需要進行判定。例如，可比較圖像高頻成分所佔的比例，圖像的高頻成分越多表示畫面清晰度高；或者進行圖像的清晰度評價函數的計算進而評定圖像的清晰度。滿足一定模糊程度的圖像才被判定為散焦圖像進行距離測定。在步驟S103中，基於散焦測距原理，利用離焦模糊圖像對攝像機與監控場景的距離進行估測。在本步驟中，由於攝像機參數原因造成攝像機所攝取的圖像模糊對散焦測距結果的存在一定的影響，因而可針對具體的攝像機型號對攝像機參數對散焦測距結果的影響進行事先標定，以提高依據散焦模糊圖像進行測距的結果的準確性。在步驟S104中，根據估測所得的監控場景與雲臺攝像機的距離控制雲臺攝像機自動變倍。在本步驟中，是依據云臺攝像機監控的場景與雲臺攝像機的距離選擇合適的變倍參數控制雲臺攝像機自動變倍的；在本步驟中，控制雲臺攝像機自動變倍的雲臺攝像機與其當前監控的場景的距離是利用 雲臺攝像機的攝取到的散焦圖像，應用散焦測距的原理估測得到的。圖2示出了本發明實施例提供的控制雲臺攝像機自動變倍的系統的結構。為了便於說明，僅僅示出了與本發明實施例相關的部分。一種控制雲臺攝像機自動變倍的系統，所述系統包括散焦測距啟動模塊21，用於獲取雲臺轉動速度，啟動散焦測距；
離焦模糊圖像獲取模塊22，用於獲取雲臺攝像機攝取的離焦模糊圖像；距離估測模塊23，用於基於散焦測距原理，利用離焦模糊圖像對攝像機與監控場景的距離進行估測；自動變倍模塊24，用於根據估測所得的監控場景與雲臺攝像機的距離控制雲臺攝像機自動變倍。作為本發明實施例的一優化方案，所述散焦測距啟動模塊21進一步包括轉動速度獲取子模塊211，用於獲取雲臺當前的轉動速度；
散焦測距啟動子模塊212，用於判定當前的轉動速度是否小於設定閾值；當雲臺轉動速度小於設定閾值時，啟動散焦測距；當雲臺轉動速度大於或等於設定閾值時，不啟動散焦測距。作為本發明實施例的一優化方案，所述離焦模糊圖像是在雲臺攝像機在自動聚焦過程中獲取的聚焦不實的圖像。本發明實施例提供的基於散焦測距原理控制雲臺攝像機自動變倍的方法可以根據監控場景的實際需要自動設置變倍參數，應用更加靈活；在控制雲臺自動跟蹤目標的應用下，用此方法控制雲臺攝像機自動變倍，無需通過檢測目標的實際大小進行變倍控制，大大簡化了目標跟蹤算法的複雜度，使目標跟蹤更易於實現；可以自動調節雲臺變倍參數，大大的提高了監控人員的工作效率；只需單眼拍攝圖像，對景物採集散焦程度不同的圖像，即可估計出景物到攝像機的距離，既避免了大量圖像信息的採集和存儲，實現實時測量，也避免了圖像間的位置校準和匹配問題，因此實用性較高。需要強調的是，本發明所述的實施例是說明性的，而不是限定性的，因此本發明並不限於具體實施方式
中所述的實施例，凡是由本領域技術人員根據本發明的技術方案得出的其他實施方式，同樣屬於本發明保護的範圍。
權利要求
1.一種控制雲臺攝像機自動變倍的方法，其特徵在於，所述方法包括 獲取雲臺轉動速度，啟動散焦測距；獲取雲臺攝像機攝取的離焦模糊圖像；基於散焦測距原理，利用離焦模糊圖像對攝像機與監控場景的距離進行估測； 根據估測所得的監控場景與雲臺攝像機的距離控制雲臺攝像機自動變倍。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述獲取雲臺轉動速度，啟動散焦測距的實現方法進一步包括獲取雲臺當前的轉動速度；判定當前的轉動速度是否小於設定閾值；當雲臺轉動速度小於設定閾值時，啟動散焦測距；當雲臺轉動速度大於或等於設定閾值時，不啟動散焦測距。
3.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述離焦模糊圖像是在雲臺攝像機在自動聚焦過程中獲取的聚焦不實的圖像。
4.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，獲取的雲臺攝像機的圖像是否是離焦模糊圖像是通過對攝像機獲取的圖像進行離焦模糊圖像清晰度判定的方法判定的。
5.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，為減少雲臺攝像機參數的不同對散焦測距結果的影響，對雲臺攝像機本身參數對散焦測距結果的影響進行事先標定。
6.一種控制雲臺攝像機自動變倍的系統，其特徵在於，所述系統包括 散焦測距啟動模塊，用於獲取雲臺轉動速度，啟動散焦測距；離焦模糊圖像獲取模塊，用於獲取雲臺攝像機攝取的離焦模糊圖像； 距離估測模塊，用於基於散焦測距原理，利用離焦模糊圖像對攝像機與監控場景的距離進行估測；自動變倍模塊，用於根據估測所得的監控場景與雲臺攝像機的距離控制雲臺攝像機自動變倍。
7.如權利要求6所述的系統，其特徵在於，所述散焦測距啟動模塊進一步包括 轉動速度獲取子模塊，用於獲取雲臺當前的轉動速度；散焦測距啟動子模塊，用於判定當前的轉動速度是否小於設定閾值；當雲臺轉動速度小於設定閾值時，啟動散焦測距；當雲臺轉動速度大於或等於設定閾值時，不啟動散焦測距。
8.如權利要求6所述的系統，其特徵在於，所述離焦模糊圖像是在雲臺攝像機在自動聚焦過程中獲取的聚焦不實的圖像。
全文摘要
本發明適用於視頻監控領域，提供了一種控制雲臺攝像機自動變倍的方法及系統，包括獲取雲臺轉動速度，啟動散焦測距；獲取雲臺攝像機攝取的離焦模糊圖像；基於散焦測距原理，利用離焦模糊圖像對攝像機與監控場景的距離進行估測；根據估測所得的監控場景與雲臺攝像機的距離控制雲臺攝像機自動變倍。本發明提供的方法根據監控場景的實際需要自動設置變倍參數，應用更加靈活；用此方法控制雲臺攝像機自動變倍，無需通過檢測目標的實際大小進行變倍控制，簡化了目標跟蹤算法的複雜度，使目標跟蹤更易於實現，提高了監控人員的工作效率；對景物採集散焦程度不同的圖像，估計出景物到攝像機的距離，避免了大量圖像信息的採集和存儲，實用性較高。
文檔編號H04N5/232GK102231798SQ20111017228
公開日2011年11月2日 申請日期2011年6月24日 優先權日2011年6月24日
發明者張羽 申請人:天津市亞安科技電子有限公司