CN1190952C - 可自动调整镜头光圈及检测物体移动的数字影像监控*** - Google Patents

Abstract

一种可自动调整镜头光圈及检测物体移动的数字影像监控***，是针对交通设施、家庭或公司在录影监控上的需要所提出，搭配镜头及CCD摄影机的影像捕捉卡持续对摄影的对象捕捉数字影像，并将所捕捉到的影像由影像明亮度—反射比分解单元来分解转换成明亮度及反射比等两个部分的频谱，提供影像明亮度变化检测单元来分析连续两张影像的明亮度频谱变化量，并以此变化量来控制镜头光圈的放大或缩小，另外也提供物体移动检测单元来分析连续两张影像的反射比频谱变化量，以判断影像画面中的物体是否有移动的现象，不致误判物体移动的情况。

Description

可自动调整镜头光圈及检测物体移动的数字影像监控***

技术领域

本发明涉及一种数字影像监控***，尤指一种可自动调整镜头光圈及检测物体移动的数字影像监控***。

背景技术

一般影像监控***，在交通执法单位常用拍摄到的车辆影像来做为证实驾驶人违规的依据；在金融机构的保安措施中，也利用监控摄影机所拍摄到的影像来追查盗领等犯罪行为；在百货商场内，也会采用监控摄影机来防范顺手牵羊的行为，其应用的范围可谓非常的广泛，因此有不少厂商钻研于此。

目前市面上简易的影像监控***，一般只具备单纯的录影功能，功能较强的影像监控***，则能判断影像画面是否有变化，若影像画面内的灰阶值(Gray level)变化大于一临界值(Threshold)则启动录影储存或发出警报，但是这些***无法排除因光线明亮度的变化所造成的影像画面内的灰阶值变化。因此，当光线的明亮度有变化或光圈有放大缩小时，***即会误判为影像画面内的物体有移动的现象。

由此可见，现今厂商研制的影像监控***仍有枝术上无法突破的缺失，而有待加以技术上的突破改良。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种数字影像监控***，能分别检测光线明亮度的变化及物体的移动变化，不致误判物体移动的情况，此外还具有自动调整镜头光圈及自动检测物体移动的功能。

为达到上述发明目的，本发明的数字影像监控***主要包括：镜头、CCD摄影机、影像捕捉卡(Frame grabber)、影像明亮度一反射比分解单元(Illumination-reflectance decomposition)、影像明亮度变化检测单元及物体移动检测单元。借由影像捕捉卡摄取影像画面中感兴趣区域部份，再经由影像明亮度一反射比分解单元将影像画面分解转换成明亮度频谱及反射比频谱资料，提供影像明亮度变化检测单元作为检测光线明亮度的变化以控制镜头光圈大小，以及物体移动检测单元作为检测物体的移动变化以判断物体是否有移动的技术。

也就是说，本发明提供了一种可自动调整镜头光圈及检测物体移动的数字影像监控***，包括：至少一摄影机；至少一镜头；一影像捕捉卡及至少一存储装置，该影像捕捉卡持续对摄影的对象捕捉数字影像；其特征在于还包括：一影像明亮度-反射比分解单元，其接收该数字影像，并将该数字影像分解转换成明亮度频谱数据和反射比频谱数据；一影像明亮度变化检测单元，与该影像明亮度-反射比分解单元相连，并接收其分解转换的明亮度频谱数据，再与该影像明亮度变化检测单元中的一存储装置中存储的前一数字影像的明亮度频谱数据进行比较，计算前后两数字影像的明亮度频谱差异值，并与一第一临界值进行比较，以自动调整镜头光圈；和一物体移动检测单元，与该影像明亮度-反射比分解单元相连，并接收其分解转换的反射比频谱数据，再与该物体移动检测单元中的另一存储装置中存储的前一数字影像的反射比频谱数据进行比较，计算前后两数字影像的反射比频谱差异值，并与一第二临界值进行比较，以判断物体是否有移动。

由上可知，本发明可分别检测光线明亮度的变化及物体的移动变化，不致误判物体移动的情况，确可弥补目前厂商所无法突破的技术。

以下是有关本发明实施例的详细说明及其附图，以可进一步说明本发明的技术内容及其目的功效。

附图说明

图1为本发明的数字影像监控***方框图；

图2为影像明亮度变化检测单元的动作流程图；以及

图3为物体移动检测单元的动作流程图。

具体实施方式

如图1所示，本***主要由CCD摄影机1及镜头2、影像捕捉卡3、影像明亮度一反射比分解单元4、影像明亮度变化检测单元5、物体移动检测单元6所组成。搭配镜头2及CCD摄影机1的影像捕捉卡3持续对摄影的对象捕捉数字影像；接着将所捕捉到的影像由影像明亮度-反射比分解单元4来分解转换成明亮度及反射比等两个部分的频谱；接下来以影像明亮度变化检测单元5来分析连续两张影像的明亮度频谱变化量，并以此变化量来控制镜头光圈的放大或缩小；并以物体移动检测单元6来分析连续两张影像的反射比频谱变化量，以判断影像画面中的物体是否有移动7的现象。其中影像明亮度-反射比分解单元4原理叙述如下：

假设影像画面的解析度为M*N个像素(Pixel)，且在座标位置(x，y)的像素的灰阶值为以g(x，y)，0＜x＜M+1，0＜y＜N+1；g(x，y)的值可直接从CCD摄影机1的输出值来读取。若座标位置(x，y)的像素的明亮度为i(x，y)、反射比为r(x，y)，则g(x，y)＝i(x，y)*r(x，y)，i(x，y)的值及r(x，y)的值无法从CCD摄影机1的输出值来读取。影像明亮度一反射比分解单元4首先对整张影像的所有像素做自然对数的运算，即

g’(x，y)＝ln g(x，y)

         ＝ln i(x，y)+ln r(x，y)

         ＝i’(x，y)+r’(x，y)

       0＜x＜M+1，0＜y＜N+1；

接着对整张影像做快速傅利叶转换，即

G’(u，v)＝F[g’(x，y)]

         ＝F[i’(x，y)]+F[r’(x，y)]

         ＝I’(u，v)+R’(u，v)

       0＜u＜M+1，0＜v＜N+1；

I’(u，v)＝F[i’(x，y)]，R’(u，v)＝F[r’(x，y)]。

从上式中我们可以得知G’(u，v)＝I’(u，v)+R’(u，v)，即影像的灰阶值取自然对数后再做快速傅利叶转换，等于影像明亮度取自然对数后做快速傅利叶转换加上影像反射比取自然对数后做快速傅利叶转换，也就是频谱G’(u，v)等于频谱I’(u，v)加上频谱R’(u，v)。I’(u，v)的数值大部分都位于低频，R’(u，v)的数值大部分都位于高频。因此，我们接着用频谱G’(u，v)的低频部分来权充I’(u，v)，以这种方式得到I’(u，v)的近似值I”(u，v)；并用频谱G’(u，v)的高频部分来权充R’(u，v)以这种方式得到R’(u，v)的近似值R”(u，v)。以下是以公式来定出I”(u，v)及R”(u，v)的值

If 0＜u＜M/2 AND 0＜v＜N/2，I”(u，v)＝G’(u，v)；

Otherwise，I”(u，v)＝0

If u＞M/2 AND v＞N/2，R”(u，v)＝G’(u，v)；

otherwise，R”(u，v)＝0

如此我们便可以利用影像明亮度-反射比分解单元4得到分解转换后的明亮度频谱I”(u，v)及反射比频谱R”(u，v)。

如图2所示，是影像明亮度变化检测单元5的动作流程图，从影像明亮度-反射比分解单元4接收到目前影像的明亮度频谱new_I”(u，v)，并与存储装置52前一张影像的明亮度频谱old_I”(u，v)做计算前后两张影像的明亮度频谱差异51的运算，以得到差值ΔI”：

$\mathrm{\Δ}{I}^{\′\′}=\frac{1}{M*N}\underset{u=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}\underset{v=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}(\mathrm{new}\_I^{\′\′}(u,v)-\mathrm{old}\_I^{\′\′}(u,v))$

将ΔI”值导入判断是否差异大于第一临界值？53流程中，若ΔI”的值较预设的第一临界值小，则不输出差异值54信号至镜头2；也即镜头光圈不需改变。若ΔI”的值较预设的第一临界值大，则将差异值54信号输出至镜头2，由镜头2根据此数值来放大或缩小光圈。

图3所示是物体移动检测单元6的动作流程图，从影像明亮度-反射比分解单元4接收到目前影像的反射比频谱new_R”(u，v)，并与存储装置62前一张影像的反射比频谱old_R”(u，v)做计算前后两张影像的反射比频谱差异61的运算，以得到差值ΔR”：

$\mathrm{\Δ}{R}^{\′\′}=\sqrt{\frac{1}{M*N}\underset{u=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}\underset{v=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}[\mathrm{new}\_R^{\′\′}(u,v)-\mathrm{old}\_R^{\′\′}(u,v){]}^2}$

将ΔR”值导入判断是否差异大于第二临界值？63流程中，若ΔR”的值较预设的第二临界值小，则表示影像画面中的物体无移动64；若ΔR”的值较预设的第二临界值大，则表示影像画面中的物体有移动65。

本发明所提供的可自动调整镜头光圈及检测物体移动的数字影像监控***，与已知技术相互比较具有下列优点：

1.可将影像分解转换成明亮度及反射比等两部分的频谱，并据以分别检测光线明亮度的变化及物体的移动变化，不致误判物体移动的情况。

2.对摄取的影像画面可同时从2组或2组以上的CCD摄影机及镜头抓取影像画面。

3.影像捕捉卡可被设定成只对影像画面中的感兴趣区域分解转换成明亮度频谱及反射比频谱，并据以分别检测感兴趣区域中光线明亮度的变化及物体的移动变化，以控制镜头光圈及检测物体是否有移动。

上述详细说明是针对本发明的一可行实施例的具体说明，并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明所作的等效实施或变更，均应包含于本发明专利要求的保护范围中。

Claims (5)

1、一种可自动调整镜头光圈及检测物体移动的数字影像监控***，包括：至少一摄影机；至少一镜头；一影像捕捉卡及至少一存储装置，该影像捕捉卡持续对摄影的对象捕捉数字影像；其特征在于还包括：

一影像明亮度-反射比分解单元，其接收该数字影像，并将该数字影像分解转换成明亮度频谱数据和反射比频谱数据；

一影像明亮度变化检测单元，与该影像明亮度-反射比分解单元相连，并接收其分解转换的明亮度频谱数据，再与该影像明亮度变化检测单元中的一存储装置中存储的前一数字影像的明亮度频谱数据进行比较，计算前后两数字影像的明亮度频谱差异值，并与一第一临界值进行比较，以自动调整镜头光圈；和

一物体移动检测单元，与该影像明亮度-反射比分解单元相连，并接收其分解转换的反射比频谱数据，再与该物体移动检测单元中的另一存储装置中存储的前一数字影像的反射比频谱数据进行比较，计算前后两数字影像的反射比频谱差异值，并与一第二临界值进行比较，以判断物体是否有移动。

2、如权利要求1所述的可自动调整镜头光圈及检测物体移动的数字影像监控***，其特征在于所述的影像捕捉卡只对影像画面中的感兴趣的区域分解转换成明亮度频谱及反射比频谱，并据以分别检测感兴趣区域中光线明亮度的变化及物体的移动变化，以控制镜头光圈及检测物体是否有移动。

3、如权利要求2所述的可自动调整镜头光圈及检测物体移动的数字影像监控***，其特征在于所述的影像画面是借由影像捕捉卡从CCD摄影机及镜头抓取影像画面。

4、如权利要求2所述的可自动调整镜头光圈及检测物体移动的数字影像监控***，其特征在于所述的影像画面可同时从2组或2组以上的CCD摄影机及镜头抓取影像画面。

5、如权利要求1所述的可自动调整镜头光圈及检测物体移动的数字影像监控***，其特征在于所述的存储装置是以检测物体是否有移动作为是否储存影像的依据。

Images