CN103168461B - 用于支持摄像机的调焦的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于支持配备有手动焦点调节装置的用于提供数字图像内容的摄像机、尤其是智能摄像机的调焦的装置，其中设置有用于根据对手动焦点调节装置的操作来确定摄像机的焦点值的装置和用于基于所确定的焦点值向使用者显示调焦信息的装置。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于支持配备有手动焦点调节装置的用于提供数字图像内容的摄像机、尤其是智能摄像机的调焦的装置、配备有这类装置的摄像机以及用于提供调焦信息的方法。
背景技术
“智能摄像机”理解为不仅可以摄取图像而且本身还可以处理和/或解释图像的光学***。智能摄像机除了图像摄取电路之外，例如可以作为智能的和自主的光学***从所摄取的图像中滤出并且处理应用特定的信息以及基于所述信息做出决定。
经常用在监视任务范畴内的智能摄像机通常由具有视频处理单元(VideoContent Analysis：视频内容分析)的摄像机壳体和可取下的镜头组成。根据应用可以使用不同的镜头(广角镜头、长焦镜头或变焦镜头)。在安装新的镜头之后通常必须手动地对其调焦。对此，在智能摄像机中，智能摄像机通常通过网络连接、例如通过以太网或WLAN与计算机(例如笔记本电脑)连接。随后，在将镜头调节到最佳焦点上期间，可以在笔记本电脑上观察摄像机图像。
例如在DE 23 61 286 A1中公开可在这类智能摄像机中使用的具有可变焦距的调焦装置或摄取镜头。用于镜头的电机式调焦的自动方法(即自动调焦方法)例如由DE 69207 043 T2和EP 0 508 897 B1已知。然而，在使用固定安装的、静态的摄像机的监视任务中，优选更加成本有利的、没有自动调焦功能的镜头。因此，手动的镜头在此尤其具有优点，因为通常仅仅在安装摄像机时一次性地调节镜头，并且随后在焦点位置方面不再改变所述镜头。
在智能摄像机***中的焦点调节时——其中例如在笔记本电脑上使用摄像机图像的外部显示以便精确清晰地调节焦点，需要将屏幕持久地保持在眼中，以便实现最佳的清晰度结果。然而，在摄像机以大的距离、例如以大的高度安装在天花板上或在其他难以到达的位置上的情形中，几乎不能实现摄像机图像的同时鉴定和镜头的调整。经常不存在以下可能性：在这类情形中以摄像机的视距放置计算机、例如笔记本。
因此，存在对用于支持相应摄像机、尤其是智能摄像机的调焦的装置的需求，所述装置可以用于仅仅具有手动的焦距调节装置的摄像机上。
发明内容
在所述背景下，本发明建议一种用于支持配备有手动焦点调节装置的用于提供数字图像内容的摄像机、尤其是智能摄像机的调焦的装置，所述摄像机用于提供数字图像内容，其中，所述装置包括用于根据对所述手动的焦点调节装置的操作确定所述摄像机的焦点值的装置和用于基于所确定的焦点值向使用者显示调焦信息的装置，其中，所述调焦信息包括用于调整所述焦点调节装置的指令。本发明还建议一种配备有这类装置的用于借助手动的焦点调节装置提供数字图像内容的摄像机。本发明还建议一种用于在使用根据本发明的装置或根据本发明的摄像机的情况下提供聚焦信息方法，所述方法包括：根据对手动的焦点调节装置的操作确定所述摄像机的焦点值，以及基于所确定的焦点值向使用者显示调焦信息，其中，所述调焦信息包括用于调整所述焦点调节装置的指令。有利的构型是从属权利要求以及后续描述的主题。
通过根据本发明的措施简化和显著加速例如智能摄像机上的手动调焦。为此，例如使用在智能摄像机中已有的微处理器，以便分析图像的清晰度。例如，摄像机上的一个或多个发光二极管信令化清晰度调节过程的状态并且向使用者提供有关焦点位置或清晰度调节的反馈。优选地，在本发明的范畴内，还可以直接在摄像机图像内实现声音信令化或大面积的可视化，从而在笔记本电脑设置在远处的情况下(例如，在传统的摄像机调节方法的范畴内)也可以识别摄像机的清晰度状态。在后一种情况中，以下可以认为是有利的：在此不需要附加的硬件，然而仍然需要外部的图像显示。
在相应的智能摄像机内通常运行微处理器，所述微处理器分析通过摄像机提供的视频数据并且提取其他信息(例如在移动探测的范畴内)。在清晰度调节过程期间使用微处理器，以便检查摄像机图像的焦点。为此，在智能摄像机上实现合适的图像处理例程，如以下进一步阐述的那样。相应的算法或处理例程仅仅需要智能摄像机上小的存储能力和计算能力，并且其不仅可以在安装模式中(例如用于在特定条件下调节相应的摄像机)加载而且可以用于其他的应用。
如所提到的那样，通过微处理器进行的分析的结果借助发光二极管在壳体上和/或以声学方式在壳体中信令化和/或以屏幕上功能(On-Screen-)的形式写到摄像机图像上或嵌入摄像机图像中。
根据本发明建议的措施的显著优点是清晰度调节过程的简化，以便尽管显示可能性有限也确保镜头的非常精确的调节。
本发明的其他的优点和构型从说明和附图中得出。
显然，以上提到的和后续还待解释的特征不仅可以以分别说明的组合而且可以以其他组合使用或单独使用，而不脱离本发明的范畴。
附图说明
根据附图中的实施例示意性地表示并且接下来参考附图详细描述本发明。
图1示出在本发明的范畴中使用的智能摄像机。
图2示出用于根据本发明的特别优选的实施方式来显示调焦信息的装置。
图3A至3E示出根据本发明的特别优选的实施方式的调焦的步骤。
具体实施方式
图1中示出可以在根据本发明的方法的范畴中使用的智能摄像机。
摄像机具有摄像机壳体10和镜头11。摄像机通过未示出的连接装置与外部的分析处理和/或显示装置(同样未示出)连接，所述连接装置也可以以WLAN装置或其他无线传输装置的形式构造。相应的摄像机通常具有焦点调节轮111、光圈调节装置112以及用于改变焦距(变焦调节)的调节装置113，所述焦点调节轮用于调节摄像机焦点。
图2中示出用于根据本发明的特别优选的实施方式的用于显示调焦信息的装置并且根据调焦信息在四个不同的显示状态中以201至204表示。
相应的显示装置例如具有分别安置有发光二极管(LED)的透明区域210、220、230。在关闭的状态201中，显示装置210、220、230中的任何一个都不发光。在第二调节模式中，通过(在图中阴影表示的)箭头的发光通知使用者：必须在第一方向上、例如向右旋转相应的摄像机的焦点轮111(参看图1)。如果基于根据本发明提供的用于确定焦点值的装置识别到需要焦点轮在相反的方向上的旋转，则这在显示状态203中通过相反的箭头210的发光来通知用户。如果清晰度值已经达到例如自动地逐渐增大的阈值之上，则这在此通过矩形220的发光向使用者显示。
因此，以一个或多个发光二极管的形式提供成本有利的信号输出装置，其也可以通过声学信号发生器支持和/或取代。此外，附加地或替代地，进行相应的屏幕上可视化(On-Screen-Visualisierung)。如图2中所示，视觉信号输出也可以简化如下：取消“方向箭头”210、230，或使用仅仅一个显示相反方向上的所需旋转的“换向箭头”。
接下来根据图3A至3E中所示的图像描述优选的调焦的过程。在此以下可以认为是特别有利的：调焦过程相应于使用者在可见的摄像机图像的情况下也使用的直观的、迭代的过程。在此，在每个步骤中移动焦点环超出最大清晰度的区域，其中在每个步骤中进一步细化所述区域的扩展，也就是说，增大阈值，从所述阈值起图像被识别为“清晰的”。轮上的移动由此随着每个步骤变得更小和更慢，直至仅仅在最大清晰度的点周围最小地移动所述轮。用于确定焦点值的装置例如使用输入图像上的梯度计算(见图3A至3E中的相应子图1)，其中梯度的绝对值的总和用于分析。例如在本发明的范畴内可以使用焦点识别***，如同在WO 2008/063811 A1中描述的那样，其中清晰度值转换成波形。
图3A中示出以下情形：焦点调节位于左侧止挡处。使用者例如在安装开始时进行这类调节，或摄像机自动地到达这类位置。例如可以借助摄像机上的物理开关或通过发给摄像机的软件指令开始用于清晰度调节的安装过程。在所述状态中的控制显示相应于图2的显示状态202。图3A的子图1中示出在这种状态中获得的(不清晰的)摄像机图像。子图2示出梯度图像，其中相应地转换在子图1中出现的边缘。由于所获得的图像的不清晰性，探测不到任何边缘。在子图3中，在y轴上描绘边缘图像2中的梯度值在时间上或相对于x轴上的各个采样时刻的总和，由此获得对于每个调节时刻的清晰度的品质度量。
在图3B中，基于图2中的显示状态202，通过使用者向右旋转焦点调节轮。如在子图3中示出的那样，清晰度的品质度量提高，因为在边缘图像2中部分地探测到边缘。所述方法连续地计算清晰程度并且分析相应的曲线变化。如果没有超过最大值，则图2的显示保持在显示状态202中。
在图3C中，基于位于显示状态202中的用于显示关于可在子图3中看到的清晰度最大值的调焦信息的装置，镜头已经转出，由此摄像机图像1的清晰度恶化并且相应地梯度图像2恶化。如果达到这类状态，则用于显示调焦信息的装置转换到显示状态203上，由此通知：应在相反的方向上、在这种情况下即应向右移动焦点轮11。基于由此获得的最大值，确定清晰度的第一粗略阈值(例如，最大值的3/4)。如果聚点度量位于所述阈值范围之上，则显示装置在显示状态204中发光。
现在用户在焦点轮上一直旋转，直到显示装置又熄灭并且用于相反的旋转(显示状态202)的标志发光。同时，算法再次确定清晰度最大值。通过现在更慢的旋转和每旋转角度由此更高的采样率可确定具有更大精度的最大值。
现在连续重复在子图3C和3D中示出的方法。在此，随着每次超过最大范围自动地继续向分别找到的最大值推移阈值，由此不断地减小旋转角度范围，在所述旋转角度范围中出现最大显示(显示状态204)。这迫使使用者以不断增大的精度旋转。当最大值范围变得如此小使得在轮上最小的移动已经足够熄灭(整体上在图3E中示出)显示装置(显示状态204)时，所述方法结束。
总之可以确定，通过根据本发明的措施能够实现摄像机的简化安装，而不需要图像再现。装配工可以直接在摄像机上(例如，借助发光二极管)识别：什么时候摄像机被最佳调节。由此可以将摄像机协调到例如更远距离处的导体上，而不必例如在笔记本电脑上鉴定传统上用于调节的显示。
如所解释的，声学信号输出可以内嵌在所描述的安装过程中并且可以支持或取代所描述的安装过程。这例如借助可变的音调、音列和/或声音间隔实现。恒定的声音可以信令化例如最佳值，并且变快的音列可以显示朝最佳值方向的目标引导，或者更慢的音列可以显示离开最佳值。
Claims (13)
1.一种用于支持配备有手动焦点调节装置(111)的摄像机的调焦的装置，所述摄像机用于提供数字图像内容，其特征在于，所述装置包括用于根据对所述手动的焦点调节装置(111)的操作确定所述摄像机的焦点值的装置和用于基于所确定的焦点值向使用者显示调焦信息(201，202，203，204)的装置(210，220，230)，其中，所述调焦信息(201，202，203，204)包括用于调整所述焦点调节装置(111)的指令：在第一方向上或在与所述第一方向相反的方向上操作所述焦点调节装置。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，用于显示所述调焦信息(201，202，203，204)的装置(210，220，230)被构造为发光显示装置。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，用于显示所述调焦信息的装置被构造为用于产生声学信号的装置。
4.根据权利要求1或2所述的装置，其中，用于显示所述调焦信息的装置被构造用于将焦点信息***通过所述摄像机提供的数字图像内容中。
5.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述调焦信息(201，202，203，204)包括清晰度值的显示。
6.根据权利要求1或2所述的装置，其中，当通过用于确定所述焦点值的装置确定的焦点值超过或低于至少一个阈值时，用于显示所述调焦信息(201，202，203，204)的装置(210，220，230)才显示所述调焦信息(201，202，203，204)。
7.根据权利要求1或2所述的装置，其中，用于确定所述焦点值的装置集成在摄像机处理器中。
8.根据权利要求1或2所述的装置，其中，用于确定所述焦点值的装置被构造用于确定所述数字图像内容中的边缘的边缘强度。
9.根据权利要求1所述的装置，其中，所述摄像机是智能摄像机。
10.根据权利要求1所述的装置，其中，用于显示所述调焦信息(201，202，203，204)的装置(210，220，230)被构造为发光二极管。
11.一种用于借助手动的焦点调节装置(111)提供数字图像内容的摄像机，其具有根据以上权利要求中任一项的用于支持调焦的装置。
12.根据权利要求11所述的摄像机，其中，所述摄像机是智能摄像机。
13.一种用于在使用根据权利要求1至10中任一项所述的装置或根据权利要求11或12所述的摄像机的情况下提供聚焦信息方法，所述方法包括：根据对手动的焦点调节装置(111)的操作确定所述摄像机的焦点值，以及基于所确定的焦点值向使用者显示调焦信息(201，202，203，204)，其中，所述调焦信息(201，202，203，204)包括用于调整所述焦点调节装置(111)的指令：在第一方向上或在与所述第一方向相反的方向上操作所述焦点调节装置。
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