CN1404696A - 用于摄像机监视系统的监视设备 - Google Patents

Abstract

一种用于摄像机监视系统的监视设备，该监视设备由微处理器控制并包括装设的图象消隐单元以建立保密带，其中监视设备的视频图象被部分或全部消隐以使操作者的观察变得模糊的。保密带是通过指定图象的三角形区域建立的。

Description

用于摄像机监视系统的监视设备

本发明的背景

本发明涉及监视设备，并特别涉及用于摄像机监视系统的监视设备。

当今，摄像机监视系统使用各种监视装置监视场所。典型的这些监视装置是采用摄像机和透镜组件的视频监视装置。这种组件通常由固定安装在位置处的一外壳支撑。该外壳常常是由塑料或其它材料制成的圆罩封闭起来的。

监视装置的摄像机和透镜组件定义了一视轴，该组件沿其观察场所的图象或场景。摄像机和透镜组件的透镜把观察到的图象传送到摄像机的摄像管，在这里图象被转换为电信号。然后这一信号被传送到中心场所的监视器供摄像机监视系统操作者观察。

一般来说，在视频监视装置中的摄像机和透镜组件包括一个或多个可移动的部件，这些部件的位置控制着组件的一个或多个状态。还装有调节机构(例如，电动机，电动机驱动电路和传动装置)，用于调节可移动部件的位置，以便修改或改变组件的对应的状态。

以这种方式被控制的组件的特性是上述的组件视轴。在外壳中支撑该组件的可移动支架允许视轴在俯仰方向(一般是垂直方向)俯仰，并在摇移方向(摇移是水平方向)摇移。

除了组件的摇移和俯仰状态之外，由可移动部件控制的组件的其它状态是组件透镜部分的各种状态。典型的这些状态是透镜组件的所谓聚焦，变焦和光圈。

U.S.专利5,801,770公开了以上类型的监视设备，其中监视设备包括固定外壳或平台及可旋转安装在固定壳体上的二阶平台摄像机和透镜组件可回转安装在可旋转平台上。这允许通过平台的旋转进行视轴的摇移，以及通过摄像机和透镜组件的回转进行视轴的俯仰。

在770专利的系统中，在编程软件控制之下的微处理器配置在固定外壳上，并提供对摇移电动机和俯仰电动机的控制，这些电动机分别驱转平台和使摄像机与透镜组件绕枢轴回转。微处理器还与支持监视设备和中心场所之间双向通信的通信信道连接。

如上指出，在这一类型的系统中，对应于被观察到的图象的视频电信号被传送到中心场所。在这一场所，该信号提供给再生并显示该图象的监视器。此外，这种类型的系统已经被进一步修改，使得文本材料能够与被观察的图象一同包含在的监视器上。这是通过在设备中包含文本叠加单元而实现的。也是在微处理器和编程软件控制下的这一单元向对应于被观察的图象电信号添加了菜单信息和实时状态信息，即文本信息，使得文本信息与视频一同再生并显示在操作者的监视器上。

在以上类型的视频监视设备中，常常希望能够在中心场所防止被观察的图象一定的区域在监视器上再生和显示。为防止被称为保密带的这些区域的显示的一个提议是掩盖视频监视设备。特别地，可对设备的防护圆罩施加不透明的胶带以便从视野掩盖保密带。

能够理解，向监视设备的防护圆罩施加胶带是麻烦而费时的过程。此外，与胶带掩盖的保密带相邻的图象观察区域易于散焦，降低了视频图象的清晰度。这种状态还需要监视设备比所需更多地执行自动聚焦算法。虽然还可以使用遮光板代替胶带，但它们有类似的缺陷。

因而，本发明的目的是要以一种可避免以上缺陷的方式提供以上类型的监视设备中的保密带。

本发明的另一目的是要在以上类型的监视设备中提供易于建立和改变保密带。

本发明的又一目的是使用现有的部件在以上类型的监视设备中提供保密带同时限制成本。

本发明的概述

根据本发明的原理，在上述类型的监视设备中是通过向设备结合一种图象消隐单元实现以上和其它目的的。图象消隐单元的作用在于修改对应于观察的图象的视频电信号，使得部分或全部模糊或消隐对应于一个或多个预选择的保密带的图象区域或部分。根据本发明，采用设备的微处理器控制单元和设备的软件编程控制图象消隐单元。这种控制是基于与保密带位置相关的摇移，俯仰和变焦坐标实现的。

在以下公开的本发明的实施例中，使用监视设备的文本叠加单元作为图象消隐单元。具体来说，文本叠加单元由微处理器和软件编程控制，产生对应于半或非透明字符块的文本叠加信号，这些字符块定义了对应于保密带的图象。当这一叠加信号添加到对应于被观察的图象的视频信号时，不透明的图象区被叠加到被观察的图象区域上，并全部或部分地消隐相关的观察图象区。于是这些区域(保密带)变得模糊，且不再能辨别或看见。根据本发明，这些图象区或保密带是基于定义图象的三角形消隐区域建立的。

又根据本发明，中心场所的操作者能够与监视设备通信以建立消隐图象区域。这些消隐区域是基于监视设备的摇移，俯仰和变焦信息建立的，并作为非透明文本块字符存储在RAM存储器中。在监视设备观察场景时，它们由微处理器和编程软件从RAM存储器调用，并提供给把消隐区与视频图象信息组合在一起的文本叠加单元。

在本发明的另一方面，当图象通过保密带消隐变得模糊时，还使监视设备适用于产生用于在监视器上观察的方位角和仰角信息，向操作者提供摇移和俯仰移动的方向。

附图的简要说明

在参照附图阅读了以下详细说明时，本发明的以上及其它特征和方面将更为清晰，其中：

图1示出采用具有根据本发明的原理的保密带监视设备的一种摄像机监视系统；

图2是图1的监视设备更为详细的框图；

图3对图1的监视设备示出编程显示；

图4图示出对于图1的监视设备所建立的保密带的方式；

图5示出具有如图4中建立的保密带的图1的监视设备的视频图象；以及

图6-9示出用于产生保密带的进一步的示例性材料。

详细说明

如图1所示，摄像机监视系统包括具有控制板3和监视器4的操作者控制台2。信号在控制台2和多个监视装置6之间通过通信信道5传送。

监视装置6每一个包含一个摄像机和添加组件7。每一摄像机和透镜组件7观察远离操作者场所的场所8的区域，并在视场(FOV)7A且沿组件的视轴7B。每一图象由各摄像机和透镜组件7转换为视频电信号，该信号通过图象信道5提供给操作者控制台2的监视器4。

如所示，每一监视装置6包括包括一上外壳9，固定安装在场所8，摄像机和透镜组件7安装在其中。一个圆罩形盖11封闭外壳的开口端，且特征是允许光通过，使得装入的组件7能够观察该场所。

图2更详细示出摄像机和透镜组件7的部件的框图。如所示，该组件包括能够作为外壳9的一部分形成的固定平台或固定框架21。二阶平台22可旋转安装在平台21上。平台22支撑具有机动透镜组件24视频摄像机块23。后一部件沿公共轴线安装并定义了上述的FOV 7A和组件的视轴7B。电源和各种其它控制信号从固定平台21通过滑环组件25形成通路。滑环组件25包括电刷块/转子接触组件，该组件允许旋转平台自由旋转，而不必担心直接连线变扭曲。

固定平台21上第一印刷电路板包括微处理器单元(MPU)26，随机访问存储器(RAM)27，FLASH存储器28，电动机控制和驱动电路29A，编码器31，通信接口电路32及电源33。驱动电路29A驱动摇移电动机29，这引起平台22旋转运动并这样引起该组件视轴7B的摇移。

第二印刷电路板装设在旋转平台22上。这一电路板提供俯仰电动机41和编码器42的连接器接口。电动机控制电路29A还通过滑环组件25提供用于驱动俯仰电动机41的驱动信号，用于使平台22俯仰并提供该组件的视轴的俯仰。视频摄像机块23包括聚焦，变焦和光圈电路，用于驱动对应的电动机以控制透镜24从而组件的聚焦，变焦和光圈状态。

通信接口32通过信道5提供操作者控制台2和装置6之间双向的、串行的通信。基于操作者在控制台的输入命令被送入装置6。这一输入能够由操纵杆或X-Y控制器3A或由开关控制器3B进行。

MPU 26处理命令并接收来自操作者控制台2的高速数据(通过通信接口32)，把命令重新格式化并转发到旋转平台22上的电动机控制器29A和视频块23。从而它控制块23的视频摄像机的摇移和俯仰操作，以及透镜24的聚焦，变焦和光圈操作。

平台21的印刷电路板还支持文本叠加单元43，来自视频摄像机块23的视频电信号在发送到操作者控制台2供在监视器4上显示之前通过该单元。该文本叠加单元在装置6的微处理器26和软件编程的控制之下，产生包含文本图象信息的电信号并把该文本电信号添加到视频电信号上。其结果是所需的文本图象被叠加在视频图象上，以便使操作者在监视器上可看。这些文本图象可以包含组件的菜单信息和实时状态信息。

根据本发明的原理，监视装置6还适于定义和建立对应于要从视图中掩蔽的所需保密带的被观察的视频图象的区域。在这些区域中，视频图象部分或全部地被消隐，使得其充分地模糊而使观察控制台2的监视器4上的视频图象的操作者不可看见或辨别。更具体来说，这些区域通过MPU 26及其软件编程与图象消隐单元配合而建立，该单元在本实施例中是由文本叠加单元43形成的。

能够理解的是，文本叠加单元43由于其能够在视频图象上叠加文本图象，因而能够起到消隐出现文本的区域中的视频图象的作用。使用由该单元产生的半或非半透明或透明的字符块，能够建立使视频图象区域着色或消隐的半或非半透明或透明的形状。把这些消隐区域放置在对应于保密带的视频图象上，视频图象在这些区域中将部分或全部模糊化，从而将从视域掩蔽保密带中的任何视频图象。

使用这种能力，MPU 26及其软件编程能够控制文本叠加43以建立并维护所需的保密带。这是基于监视装置6的摇移，俯仰和变焦状态，及关于定义了保密带的被观察的图象区域的信息实现的。

图4示出对于监视器4上被观察的视频图象这种保密带51的建立。在建立保密带51中，操作者采用图3中所示的程序显示。

这是通过操作者首先在圆罩配置菜单61A中选择警告/区域/原位/PZ项，并在警告/区域/原位/PZ 61B显示中选择程序保密带项进行的。然后操作者选择在警告/区域/原位/PZ 61C中的添加保密带项。如果出错编程保密带显示61D没有出现指示最大数带已经被定义或者聚焦太远而没有对被观察的图象定义这种带，则出现新的保密带显示61E指示操作者定义带。

特别地，如图4所示，操作者标出三个顶点定义所需的保密带的外边限。具体来说，编程软件在屏幕中心显示十字准线。操作者摇移并俯仰监视装置6，直到十字准线被置于定义保密带的第一顶点的位置。然后操作者指令软件编程保存该顶点(VI)。然后操作者对于其它两个顶点(V2，V3)重复这一操作。使用三角形，因为这一形状提供了为环绕一个区域最少个数的定义点。

当定义了所有三个顶点且除非出现出错编程保密带显示61F指示保密带太小或太大或聚焦远时，操作者可从屏幕除去十字准线。基于这一信息，编程软件构成保密性并存储在快闪存储器28中。特别地，如图4所示，通过有最宽角的顶点对三角形最长边的反射，软件对于保密带构成平行四边形的形状。由平行四边形定义的被观察的图象区域的坐标作为保密带信息存储在快闪存储器一表中。当监视装置6观察视频图象时需要这些数据，以确定需要成为半或全不透明的文本叠加单元43的文本字符块，以便消隐对应于保密带视频图象。

更具体来说，在图1的系统操作期间，在监视装置6正在由操作者摇移和俯仰时，编程软件首先确定对于监视装置是否已经使任何保密带有效并被定义。如果操作者已经时保密带有效并定义有保密带，则这时软件编程检验当前观察坐标以确定保密带是否要用来消隐视频图象的一区域。对此，软件编程比较存储在快闪存储器28中的保密带的坐标与当前显示的图象FOV。如果一个或多个保密带落入当前FOV，则编程软件标记那些保密带为可见。

如果任何保密带被标记为可见，则对于相关保密带坐标检验文本叠加单元的文本字符块的位置。任何确定所定义的保密带的坐标是否围绕一个或多个文本字符块。对于落入所定义的保密带坐标内的每一文本字符块或文本块的一部分，文本叠加单元43改变块的属性从透明到部分或全不透明。

对于图4中建立的保密带，其结果是阻挡了由该带定义的视频图象。这示于图5中。

在监视装置继续摇移，俯仰和/或变焦时，编程引起摇移，俯仰和/或变焦坐标的变化被监视。具体来说，编程引起从电动机编码器31和42获得当前摇移和俯仰的角度。从视频摄像机块23还获得变焦的大小。然后软件编程把该数据从监视装置安装的X-Y坐标空间转换为摄像机的FOV坐标。然后软件编程比较当前数据与以前保存的数据，并如果有任何变化，则新的数据被存储并计算不同的FOV。

然后由软件编程采用FOV的改变重新定义文本字符块，该字符块定义一个或多个保密带。具体来说，对于摇移角度的变化文本字符块被向右或向左移动，而对于俯仰角度的变化则向上或下移动。对于变焦大小的变化还要改变块的尺寸。这就保持文本字符块在保密带的适当的图象区域，并防止操作者观看这一区域。在监视装置继续被操作时这一过程被重复，以保持保密带总是被掩盖。

正如所见，能够由文本显示微芯片形成的文本叠加单元43必须支持字符背景透明性或不透明性属性。这要求可逐个字符地打开或关闭这一属性。单元43还必须支持字符颜色或边界属性，使得不论它们的背景透明性设置如何，字符都要保持可见状态。此外，单元43的屏上显示最好能够完全并均匀地掩盖视频图象的整个区域。字符的尺寸还必须提供适当的粒度，以便允许有选择地掩盖视频帧的一些部分。取决于所使用的视频格式，单元的单个字符的尺寸大概应当小于16乘以16象素。

还可能希望文本叠加单元43能够支持多文本页。然而如果该单元一个时间只能显示一个文本页，则可以在MPU 26的软件编程中模拟出虚拟文本页。特别如果希望系统1在监视器4要同时显示文本信息和简化的图形，就就可能是需要。此外，通过分开文本和图形相关代码，在软件编程中多虚拟页的使用可以大大简化编程。

虚拟显示页的使用还有助于把叠加单元43加于视频图象上的信息，分离为不同的不相关的层次。然后这些层或页能够由良定的分离编程的组件在存储器中独立地产生。当所有页面由编程建立时，构成最后组合的页面并复制到叠加单元。

图6图示出最简单的情形，其中组合页面由两个页面建立；第一个只包含文本(符号)，而第二个只包含图形(属性)。为了生成对应于保密带的图象区域的字符块，属性页面是所使用的页面。

如上所指出，当监视装置6摇移，俯仰及变焦时，单元43对应于保密带的的字符块相对于视频图象呈现固定状态。在装置6摇移和俯仰时，它们左右上下移动，以及在该装置进出伸缩时，放大和缩小。为了保证这些，由软件编程使用三维(“3D”)向量模型描述并存储每一字符块的位置和尺寸。此外，如上所指出，对于组合块的标记形状是扁的三角形，然后通过软件从这些三角形构成更复杂的形状。每一三角形由其顶点坐标定义。

更具体来说，在3D空间中，位置由从公共中心点出发的3D向量定义。对于固定安装到固定平台上的摄像机和透镜组件7，中心是摄像机的焦点。由于固定的平台从来不动，从焦点起物体的距离是不考虑的，且所有向量能够被认为大小为1。结果是，我们被留在半径为1中心在摄像机焦点处的球面。表示空间区域的三角形包裹在球面周围。为了简化并加速计算，三角形确实可以看作是扁平的(图7)。这些三角形用作为定义文本叠加单元的字符块的任意形状的构建块。

特别地，对于当前的摇移和俯仰角度，计算一旋转矩阵并施加到表示该形状的三角形向量。旋转矩阵把视场的坐标系变换为附加在摄像机的系统。然后，监视器显示表中的每一字符需要计算类似的向量。在字符三角形中心的向量点，其原点是摄像机的焦点。对于装置6，使用其摇移和俯仰功能，通过规定其三个点易于定义新的三角形。如上所指出，操作者以放置在监视器中心的目标符号瞄准三角形的顶点。

如果MPU 26没有浮点能力，或可用带宽低于用来进行计算的整数运算操作的需要，这可能对三角形的大小加各种限制。具体来说，可能无法保持足以支持小的或“狭窄”的三角形的良好的计算精确性。换言之，可能变得重要的是，要保证操作者不定义其任何两个顶点之间的角度距离小于0.5度的三角形。屏幕中心的目标标记能够用来向操作者提供关于能够向何处放置有效的顶点的反馈。例如，当目标被放置在太靠近另一顶点使其为无效之点而要放置到一新的顶点时，目标能够闪耀或以不同的颜色显示。

在现实的图象中，有比三角形更多的矩形物体。因而监视系统的一般操作者使用基于矩形或平行四边形的形状会感觉更舒服。因此，如上所指出，软件编程以自动产生伴随的三角形而形成一平行四边形补充了每一新定义的三角形。产生第二个三角形最自然的方式看来是当最宽角度的顶点对三角形最长的边被反射时的这种方式(图8)。这一方法允许只需要用户定义三个点即可生成三角形或平行四边形。

从图3和程序保密带显示61C可见，系统编程允许特定的和所有保密带被删除。当需要删除特定的保密带时，选择显示61C中删除特定的带项。然后显示61C指示操作者把目标标记或十字准线引领到定义要被删除的保密带的字符块。当十字准线位于这一带时，操作者启动变焦功能删除该带。

当在显示中选择删除所有带时，显示61H呈现指示这一选择，以确保操作者知晓该删除。然后操作者能够继续进行带的删除或消除。

可以看到，当定义一个或多个保密带的文本叠加单元43的字符块覆盖了整个的监视器时，操作者可能容易失去定向。为了避免这一点，监视装置6的软件编程进而还适合于提供屏上方向指示器，表示装置的方位(摇移)和高度(俯仰)。方向指示器以度表示当前方位角和仰角，并能够由操作者选择图3中所示的屏上文本显示61I中的方向指示器线相邻的On项而被启动。

如在图9所见，方位角在监视器的顶边中间示出并在东向以度(0-359)度量。熟知的方位角点以大写字母(N代表0，NE代表45，等)示出，否则使用数字。朝向两个最近的熟知点的方位角方向在屏幕的左上和右上角指示。

通过在显示61B中选择设置北位置能够重新对北位置编程。如在显示61J中所见，装置6摇移到新的北位置。然后操作者操作变焦功能以设置这一位置。

高度在监视器中表示在屏幕的左手侧。这也表示在图9中。

在所有的情形下，应当理解，以上的说明配置只是许多可能的具体实施例的示例。根据本发明的原理在不背离本发明的精神和范围情形下，能够易于设计出众多和各种其它配置。

Claims (19)

1.一种用于摄像机监视系统的监视设备，该监视设备包括：

摄像机和透镜组件，能够摇移，俯仰和变焦，所述摄像机和透镜组件产生对应于所述摄像机和透镜组件视场中图象的输出视频信号；

图象消隐单元，接收所述输出视频信号，并把所述所述输出视频信号修改为所述图象的部分或全部消隐的部分之一，所述图象的所述消隐部分对应于预选择的保密带。

2.根据权利要求1的设备，还包括：

控制单元，用于响应所述摄像机和透镜组件的摇移，俯仰和变焦状态的一个或多个控制图象消隐单元。

3.根据权利要求2的设备，其中：

所述控制单元控制所述摄像机和透镜组件选择摇移，俯仰和变焦状态的一个或多个。

4.根据权利要求2的设备，其中：

所述控制单元响应来自远方场所的操作者的信号，该远方场所具有用于显示所述图象的监视器。

5.根据权利要求4的设备，还包括：

用于向远方场所传输所述修改的输出视频信号的接口。

6.根据权利要求3的设备，其中：

所述控制单元包括微处理器，存储器和软件编程，软件编程用于在引起所述控制单元控制所述摄像机和透镜组件及所述图象消隐单元中指令所述微处理器。

7.根据权利要求6的设备，其中：

所述存储器包括用于基于所述摄像机和透镜组件的摇移，俯仰和变焦状态建立所述保密带的信息。

8.根据权利要求7的设备，其中：

所述信息是通过指定所述图象的一个或多个三角形区域以定义保密带而建立的。

9.根据权利要求8的设备，其中：

所述信息是通过指定所述图象的一个三角形区域建立的，由此自动指定互补三角形区域以定义一平行四边形形状的保密带。

10.根据权利要求7的设备，其中：

所述图象消隐单元由文本叠加单元形成，用于在视频输出信号上提供文本叠加信号。

11.根据权利要求10的设备，其中：

所述文本叠加信号包括部分透明的和不透明的文本叠加字符，消隐它们所位于的视频图象区域。

12.根据权利要求11的设备，其中：

存储在所述存储器中的所述信息包括定义对应于所述保密带的所述文本叠加字符块的信息。

13.根据权利要求12的设备，其中：

一个或多个所述文本叠加字符块定义了通过组合三角形区域形成的所述图象的区域。

14.根据权利要求12的设备，其中：

所述微处理器和软件编程产生关于所述摄像机和透镜组件方位角和仰角的信息，用于与对应于所述修改的输出视频信号的图象一同显示。

15.根据权利要求1的设备，其中：

所述图象消隐单元通过文本叠加单元形成，用于在输出视频信号上提供文本叠加信号。

16.根据权利要求15的设备，其中：

所述文本叠加信号包括部分透明的和不透明的文本叠加字符，消隐它们所位于的视频图象区域。

17.根据权利要求16的设备，其中：

所述文本叠加字符块对应于所述保密带。

18.根据权利要求17的设备，其中：

文本叠加字符的所述块的一个或多个定义了通过组合三角形区域形成的所述图象区域。

19.根据权利要求1的设备，还包括：

用于产生关于所述摄像机和透镜组件的方位角和仰角的信息的单元，该信息与对应于所述修改的视频信号的图象一同显示。

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