一種大範圍的環境監控裝置的製作方法
2023-07-08 04:01:51 5
專利名稱：一種大範圍的環境監控裝置的製作方法
技術領域：
本新型涉及一種環境監控裝置，特別是涉及一種應用於計算機的視頻擷取裝置上，可通過計算機可執行程序驅動及控制，進行基於參考框比較的大範圍環境監控裝置。
背景技術：
在計算機上裝設視頻擷取裝置提供各種視頻相關應用，已是一種既有的發展趨勢。
其中，將視頻擷取裝置連接網際網路後當成網絡攝像頭(WEB CAM)是一種常見普遍的應用，然而隨著環境安全意識的逐漸抬頭，也開始有許多人利用計算機上所裝設的視頻擷取裝置應用在周圍環境的監控上。
過去一般的環境監控，大多是通過專業的攝像監控裝置搭配計算機可執行程序來實現的，其主要的技術手段就是通過攝像監控裝置所擷取的視頻畫面來進行各項畫面特徵的比較，經過計算機可執行程序參考先後擷取地視頻畫面的變化，來判斷視頻畫面是否發生環境異常現象，然後提供必要的環境監控警示。
但是，由於專業的攝像監控系統往往在硬體的部分非常昂貴，所以並非所有的人都能夠負擔得起，因此利用計算機上價格相對較為便宜的視頻擷取裝置來取代專業攝影監控裝置實現環境監控，便成為越來越多人所選擇的最佳取代方案。
然而，傳統計算機上的視頻擷取裝置存在有先天上的限制，即視角限制問題，一般來說此種視頻擷取裝置所能夠擷取的視頻畫面角度大約為左右範圍50度，所以超過50度以外的環境便可能成為在環境監控上的安全死角，造成環境監控上的漏洞，特別是在對大範圍環境監控的應用上。
此外，傳統的環境監控都是以整個視頻畫面來進行比較的，因此對於整個計算機資源的耗費程度是相當大的，再加上比較的視頻畫面過於龐大，因此在判斷視頻畫面的變化時就非常容易產生誤判的情況，特別是當視頻畫面中所產生的變化非常細微時，所比較出來的變化率可能無法滿足提出環境監控警示的門檻條件，造成潛在的環境安全危機，換句話說就是利用整個視頻畫面作為比較的做法其在環境監控的效果上可能會有所不足。
因此，要如何有效運用計算機可執行程序來驅動並控制計算機的視頻擷取裝置，並且通過計算機可執行程序採取較佳的比較邏輯，使計算機上的視頻擷取裝置可實現對大範圍環境監控並且提高環境監控的效果，是目前所有進行相關技術領域應用發展的從事者們所努力的目標所在。
發明內容
本實用新型所要解決的技術問題在於提供一種基於參考框比較的大範圍環境監控裝置，能夠利用計算機可執行程序來驅動並控制計算機的視頻擷取裝置(PC CAMERA)，通過將大範圍環境先擷取成一個以上參考框來與後續擷取的一個以上對應擷取框進行比較的方式，達到實現大範圍環境監控的目的。
為了實現上述目的，本實用新型提供了一種大範圍的環境監控裝置，其特點在於，包括一計算機系統；及一與該計算機系統相接的視頻擷取裝置；該計算機可控制該視頻裝置於同一路徑上進行往復的運動；該擷取裝置於一正向擷取方向擷取至少N個參考框；該擷取裝置於一反向擷取方向擷取至少M個擷取框；其中該N個參考框的數量及大小與該M個擷取框的數量及大小相同，且該M個擷取框的位置皆對應於其中一N個參考框；該擷取裝置可於該正向擷取方向擷取至少N個擷取框，且其大小及位置對應於該正向擷取方向的N個參考框；其中該擷取框分別與一對應位置的參考框進行比較，若其中的變化大於一門檻值，即表示一變化擷取框，該計算機並產生一控制信號。
上述監控裝置，其特點在於，該控制信號至少控制以下任一的裝置作動警示裝置、儲存裝置、網絡通訊裝置。
本實用新型還提供一種與一計算機系統相接的大範圍環境監控裝置，其特徵在於，包括一視頻擷取裝置，其中該視頻裝置於同一路徑上進行往復的運動；該擷取裝置可於一正向擷取方向擷取並儲存至少N個參考框；該擷取裝置於一反向擷取方向擷取至少M個擷取框；該N個參考框的數量及大小與該M個擷取框的數量及大小相同，且該M個擷取框的位置皆對應於其中一N個參考框；其中，該擷取裝置另於該正向擷取方向擷取至少N個擷取框，且其大小及位置對應於該正向擷取方向的N個參考框；其中該擷取框分別與一對應的參考框進行比較，若其中的變化大於一門檻值，即表示一變化擷取框，該計算機並產生一控制信號。
上述監控裝置，其特點在於，該控制信號至少可控制以下任一或其組合的裝置作動警示裝置、儲存裝置及網絡通訊裝置。
本實用新型的功效，在於能夠利用計算機可執行程序來驅動並控制計算機的視頻擷取裝置(PC CAMERA)，通過將大範圍環境先擷取成一個以上參考框來與後續擷取的一個以上對應擷取框進行比較，達到實現大範圍的環境監控。
以下結合附圖和具體實施例對本實用新型進行詳細描述，但不作為對本實用新型的限定。
圖1為本實用新型基於參考框比較的大範圍環境監控方法的運作示意圖；圖2a至圖2c為本實用新型中基於參考框比較的大範圍環境監控方法的運作流程圖；圖3為本實用新型的裝置結構圖；及圖4為本實用新型的流程圖。
其中，附圖標記10參考框範圍20第一擷取位置25第一擷取方向30第二擷取位置35第二擷取方向40參考框50反向擷取框60正向擷取框70計算機系統80視頻擷取裝置91警示裝置
92儲存裝置93網絡通信裝置具體實施方式
本新型提出一種可進行大範圍環境的監控裝置，其主要通過在具有視頻擷取裝置的計算機上，通過計算機可執行程序驅動並控制視頻擷取裝置，利用擷取參考框40及擷取框(包括反向擷取框50以及正向擷取框60)的方式來進行比較，以實現對大範圍環境的監控。
圖1用來說明本實用新型的運作，其描述的運作概念大致如下首先，通過計算機可執行程序驅動視頻擷取裝置進行一連串參考框40的搜集儲存，以作為後續比較參考基準使用。
請先參考圖1的中間部分，為擷取參考框的運作示意，此時視頻擷取裝置將接受計算機可執行程序的控制，從第一擷取位置20沿著第一擷取方向25開始進行參考框40的搜集儲存，直到視頻擷取裝置移動到第二擷取位置30為止，每個擷取的參考框40的實際大小，即參考框範圍10，與視頻擷取裝置每次所能夠擷取的最大畫面的大小相同。所儲存的參考框40數量，則可能會根據不同視頻擷取裝置所能夠移動的水平、垂直或是弧線範圍大小不同，以及不同視頻擷取裝置的參考框範圍10大小不同而有所不同。
完成整個環境的參考框40儲存之後，便開始可以進行擷取框的擷取比較程序。此時，請參考圖1上半部分，由於視頻擷取裝置位於第二擷取位置30，因此此時將從第二擷取位置30沿著第二擷取方向35開始進行擷取框的擷取比較程序，此時由於第二擷取方向35正好與第一擷取方向25相反，因此我們也可稱此擷取比較程序為「反向擷取比較」程序，而每個所被擷取的擷取框也可稱為「反向擷取框」50，其大小等同於前述的參考框範圍10。
整個反向擷取比較程序，採取將對應位置的參考框40與反向擷取框50作逐一比較的方式來進行的，當完成一次擷取比較之後實時判斷是否產生超出預期的變化，然後才會繼續進行下一次擷取比較，直到視頻擷取裝置回到第一擷取位置20為止。由於是反向擷取比較程序，因此整個擷取反向擷取框50與參考框40進行比較的對應位置關係，可以通過如下表示式表示(反向擷取框1，參考框n)、(反向擷取框2，參考框n-1)…(反向擷取框n-1，參考框2)及(反向擷取框n，參考框1)。
當視頻擷取裝置位於第一擷取位置20時，此時請參考圖1下半部分，視頻擷取裝置將再沿著第一擷取方向25繼續進行擷取比較的程序，而此時由於第一擷取方向25與原先所儲存的參考框40擷取方向相同，因此我們可稱此擷取比較程序為「正向擷取比較」程序，而每個所被擷取的擷取框也可稱為「正向擷取框」60，其大小等同於前述的參考框範圍10。
整個正向擷取比較程序，與前述反向擷取比較程序相似，不同的地方在於因為是正向擷取比較程序，整個擷取正向擷取框60與參考框40比較的對應位置關係，更改為如下方式來進行(正向擷取框1，參考框1)、(正向擷取框2，參考框2)…(正向擷取框n-1，參考框n-1)及(正向擷取框n，參考框n)。
當在任何一次的擷取比較過程中，發現原先所建立的參考框40與擷取框之間(包括反向擷取框50以及正向擷取框60)出現變化，且變化的程度已經超過預先所設定的變化率門檻值時，則該計算機即可發出一控制信號，以控制一警示裝置、儲存裝置或網絡通信裝置等的作動，便能及時確保所監控環境的安全。
有關第一擷取位置20、第一擷取方向25、第二擷取位置30及第二擷取方向35的部分，主要是通過計算機可執行程序所事先定義的，本實用新型也不作任何限制並同時作以下的說明事實上，第一擷取位置20和第二擷取位置30兩者用來表示視頻擷取裝置最大可移動範圍的兩端，假設第一擷取位置20代表視頻擷取裝置可移動範圍的最左端，則第二擷取位置30代表視頻擷取裝置可移動範圍的最右端。而第一擷取方向25則代表自第一擷取位置20移動至第二擷取位置30的方向(即由左至右)，第二擷取方向35則代表自第二擷取位置30移動至第一擷取位置20的方向(即由右至左)。
圖2a至圖2c為本實用新型所揭露的裝置運用的方法的運作流程圖，用以進一步說明本實用新型所運用的具體流程步驟。
首先，步驟100，進行計算機可執行程序與視頻擷取裝置的初始化程序。關於計算機可執行程序的部分，包括設定視頻擷取裝置可擷取的參考框範圍10(大小等同於視頻擷取裝置每次可擷取的最大畫面的大小)，建立變化率門檻值及更新條件值。
其中，更新條件值用來決定更新所儲存的參考框40的時機。更新條件值可以是一個預定更新時間，當運作到達一定時間時進行更新參考框40的程序；或者更新條件值也可以是一個預定到達次數，當視頻擷取裝置移動到某一擷取位置達到幾次之後開始進行更新參考框40的程序；更新條件值也可以是一個預定比較次數，當擷取比較次數到達幾次之後開始進行更新參考框40的程序，在本新型中對此部分並未做任何限定。至於視頻擷取裝置的初始化，步驟110，則由計算機可執行程序驅動視頻擷取裝置至第一擷取位置20。
完成初始化之後，步驟120，便開始依照第一擷取方向25，驅動視頻擷取裝置依次以所設定的參考框範圍10大小來擷取一個以上參考框40進行儲存，這些參考框將作為後續進行比較時的參考基準依據，整個參考框擷取程序將持續進行到當視頻擷取裝置移動到第二擷取位置30時結束，步驟130，過程中計算機可執行程序會持續判斷視頻擷取裝置是否已經到達第二擷取位置30？如果沒有，則繼續執行步驟120的部分繼續擷取參考框40。
當視頻擷取裝置到達第二擷取位置30時，此時開始前述的反向擷取比較程序，步驟140，此時計算機可執行程序將依照第二擷取方向35，驅動視頻擷取裝置依次以所設定的參考框範圍10來擷取一個以上反向擷取框50，每次擷取一個反向擷取框50之後，步驟150，計算機可執行程序便會判斷是否已經到達第一擷取位置20？如果沒有，則會進入到圖2b中步驟A的部分，進行反向擷取比較程序。
在圖2b的步驟A中，則包含下列細部流程步驟。首先，因為是反向擷取比較程序，因此第一個反向擷取框50必須和最後一個參考框40進行比較，步驟141，因此將自第一擷取方向25的最末端開始依次讀取所儲存的參考框40進行比較，以圖1為例作說明，即是進行(反向擷取框1，參考框n)之間的比較；步驟142，比較參考框40與反向擷取框50之間的變化，比較變化的方式可以使用現有技術來實現，如色彩變化、明亮度變化等；步驟143，然後判斷兩者之間的變化是否已經超過預先所設定的變化率門檻值？如果有，步驟144，則根據設定的環境監控警示方式生成並發出環境監控警示，完成一次擷取比較之後則通過步驟B重新回到圖2a中的步驟140，繼續擷取下一個反向擷取框50進行比較，相反如果沒有超過預定的變化率門檻值時，則跳過發出環境監控警示的步驟144，直接進入到步驟B的部分。
當視頻擷取裝置未到達第一擷取位置20前，計算機可執行程序會將每次擷取的反向擷取框50與對應位置的參考框40進行比較，以判斷反向擷取框50與參考框40之間的變化與變化率門檻值的關係，決定是否要發出環境監控警示。
因此，上述步驟140及步驟150的部分，會持續進行到視頻擷取裝置到達第一擷取位置20為止。緊接著繼續進行前述之正向擷取比較程序，步驟160，此時計算機可執行程序將依照第一擷取方向25，驅動視頻擷取裝置依次以所設定的參考框範圍10來擷取一個以上正向擷取框60，每次擷取一個正向擷取框60之後，步驟170，計算機可執行程序便會判斷是否已經到達第二擷取位置30？如果沒有，則會進入到圖2c中步驟C的部分，進行正向擷取比較程序。
在圖2c的步驟C中，則包含下列細部流程步驟。首先，因為是正向擷取比較程序，因此第一個正向擷取框60必須和第一個參考框40進行比較，步驟161，因此將自第一擷取方向25的最頭端開始依次讀取所儲存的參考框40進行比較，同樣以圖1為例作說明，即是進行(正向擷取框1，參考框1)之間的比較；步驟162，比較參考框40與正向擷取框60之間的變化；步驟163，然後判斷兩者之間的變化是否已經超過預先所設定的變化率門檻值？如果有，步驟164，則根據設定的環境監控警示方式生成並發出環境監控警示，完成一次擷取比較之後則通過步驟D重新回到圖2a中的步驟160，繼續擷取下一個正向擷取框60進行比較，反之如果沒有超過預定的變化率門檻值時，則跳過發出環境監控警示的步驟164，直接進入到步驟D的部分。
當視頻擷取裝置未到達第二擷取位置30前，計算機可執行程序會將每次擷取的正向擷取框60與對應位置的參考框40進行比較，以決定正向擷取框60與參考框40之間的變化與變化率門檻值的關係，進而決定是否要發出環境監控警示。
上述步驟140至步驟170的部分將會持續循環地進行，但是為了確保整個環境監控的品質，有必要在達到特定的更新條件之下對之前所儲存的參考框40進行更新，步驟180，因此計算機可執行程序會在步驟170之後判斷是否滿足上述更新條件值？，如果滿足則回到步驟120重新擷取參考框40，否則便繼續進行步驟140至步驟170的部分。
事實上，步驟180中關於更新條件值判斷時間點的部分，可以依照計算機可執行程序不同的開發條件進行調整，以符合環境監控的需要，本實用新型並未作任何限定。
有關環境監控警示的部分，則可以依照實際需要來處理，如計算機可執行程序可通過連結至一電子郵件伺服器的方式，來發送電子郵件作為環境監控警示；或者也可以通過連結至一簡訊伺服器的方式，用簡訊來進行環境監控警示；或者也可以通過計算機可執行程序本身在計算機的屏幕上顯示一個窗口信息來進行環境監控顯示，此部分本實用新型也不作任何限制。
因此，通過本新型所提出的監控裝置，將可以有效改善以往計算機上視頻擷取裝置所存在的視角限制問題，實現大範圍環境的實時監控，並且能夠以較精確的環境監控方式來實現實時的環境監控。
而以圖3來說明本新型的大範圍的環境監控裝置包括有計算機系統70及一與計算機系統70相接的視頻擷取裝置80。計算機系統70可控制視頻擷取裝置80在同一路徑上進行往復的運動，並且視頻擷取裝置80可在一正向擷取方向擷取至少N個參考框，並可在一反向擷取方向擷取至少M個擷取框，其中N個參考框的數量及大小是與M個擷取框的數量及大小相同，且M個擷取框的位置都可對應於其中一N個參考框，且視頻擷取裝置80可在正向擷取方向擷取至少N個擷取框，且其大小及位置對應於正向擷取方向的N個參考框，而擷取框分別與一對應位置的參考框進行比較，若其中的變化大於一門檻值，即表示一變化擷取框，計算機系統70並產生一控制信號，以進而控制警示裝置91、儲存裝置92、網絡通信裝置93的一個或其組合。
而如圖4來說明對應於圖3的流程圖。其為與一計算機系統相接的環境監控方法，包括步驟200，提供視頻擷取裝置，並使得視頻擷取裝置可在同一路徑上進行往復的運動；步驟201，再提供視頻擷取裝置可在一正向擷取方向擷取並儲存至少N個參考框，視頻擷取裝置可在一反向擷取方向擷取至少M個擷取框，其中N個參考框的數量及大小與M個擷取框的數量及大小相同，且每一M個擷取框的位置都可對應於其中一N個參考框；步驟202，並且提供視頻擷取裝置在正向擷取方向擷取至少N個擷取框，且其大小及位置對應於該正向擷取方向的N個參考框；然後，步驟203，比較擷取框與一對應的參考框，若其中的變化大於一門檻值時，即表示一變化擷取框，該計算機並產生一控制信號，以控制警示裝置、儲存裝置及網絡通信裝置的一個或其組合。
當然，本實用新型還可有其他多種實施例，在不背離本實用新型精神及其實質的情況下，熟悉本領域的技術人員可根據本實用新型作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬於本實用新型權利要求的保護範圍。
權利要求1.一種大範圍的環境監控裝置，其特徵在於，包括一計算機系統；及一與該計算機系統相接的視頻擷取裝置；該計算機可控制該視頻裝置於同一路徑上進行往復的運動；該擷取裝置於一正向擷取方向擷取至少N個參考框；該擷取裝置於一反向擷取方向擷取至少M個擷取框；其中該N個參考框的數量及大小與該M個擷取框的數量及大小相同，且該M個擷取框的位置皆對應於其中一N個參考框；該擷取裝置可於該正向擷取方向擷取至少N個擷取框，且其大小及位置對應於該正向擷取方向的N個參考框；其中該擷取框分別與一對應位置的參考框進行比較，若其中的變化大於一門檻值，即表示一變化擷取框，該計算機並產生一控制信號。
2.根據權利要求1所述的監控裝置，其特徵在於，該控制信號至少控制以下任一的裝置作動警示裝置、儲存裝置、網絡通訊裝置。
3.一種與一計算機系統相接的大範圍環境監控裝置，其特徵在於，包括一視頻擷取裝置，其中該視頻裝置於同一路徑上進行往復的運動；該擷取裝置可於一正向擷取方向擷取並儲存至少N個參考框；該擷取裝置於一反向擷取方向擷取至少M個擷取框；該N個參考框的數量及大小與該M個擷取框的數量及大小相同，且該M個擷取框的位置皆對應於其中一N個參考框；其中，該擷取裝置另於該正向擷取方向擷取至少N個擷取框，且其大小及位置對應於該正向擷取方向的N個參考框；其中該擷取框分別與一對應的參考框進行比較，若其中的變化大於一門檻值，即表示一變化擷取框，該計算機並產生一控制信號。
4.根據權利要求3所述的監控裝置，其特徵在於，該控制信號至少可控制以下任一或其組合的裝置作動警示裝置、儲存裝置及網絡通訊裝置。
專利摘要本實用新型涉及一種具有大範圍的環境監控裝置的計算機系統，包括計算機系統；及與該計算機系統相接的視頻擷取裝置；計算機系統可控制該視頻裝置於同一路徑上進行往復的運動；擷取裝置可於正向擷取方向擷取至少N個參考框；擷取裝置可於反向擷取方向擷取至少M個擷取框；N個參考框的數量及大小與M個擷取框的數量及大小相同，且M個擷取框的位置都可對應於其中N個參考框；擷取裝置可於正向擷取方向擷取至少N個擷取框，且其大小及位置對應於正向擷取方向的N個參考框。本實用新型可通過計算機可執行程序驅動及控制，進行基於參考框比較的大範圍環境監控裝置。
文檔編號G06F9/00GK2796277SQ20052010735
公開日2006年7月12日 申請日期2005年5月25日 優先權日2005年5月25日
發明者蔣建誠 申請人:昆盈企業股份有限公司