TWI592015B - 多鏡頭攝影機及監視系統 - Google Patents

Description

多鏡頭攝影機及監視系統

本發明係有關一種攝影機，尤其是一種多鏡頭攝影機。

由於人力成本持續增加，愈多人傾向採用監視系統來進行保全工作，以便在有限人力資源之下，取得最周全的保護。一般監視系統中通常必須裝設多台攝影機或是廣角攝影機，以便涵蓋廣大的監視範圍。但是攝影機的數量多會提升監視系統的成本，而廣角鏡頭又會造成影像的變形，並不符合現在監視系統的需求。

因此，如何在最節省成本的狀態下，使攝影機的功效更提升，取得大範圍、高解析度的監視影像，實為本領域人員積極努力的目標方向。

有鑑上述的各種需求，本發明提供一種可以解決上述問題的多鏡頭攝影機。

在一實施例中，多鏡頭攝影機包括多個鏡頭模組、致動機構及控制器。每一個鏡頭模組中包含影像感測器及鏡頭。每個鏡頭具有固定焦距。不同鏡頭之間的固定焦距相異。當鏡頭模組被驅動時，係個別擷 取對應視野的影像並輸出對應影像訊號。致動機構耦接於該些鏡頭模組，當致動機構被驅動時連動該些鏡頭模組在一預定場景範圍掃描。控制器可以控制並驅動該致動機構與該些鏡頭模組，並接收與處理該些對應影像訊號而輸出。

在一多鏡頭攝影機實施例中，各別鏡頭模組係拍攝不同方位的對應視野。

在一多鏡頭攝影機實施例中，當拼接單一鏡頭模組至少部分對應視野的影像係涵蓋一全景區域，控制器係拼接對應該全景區域的該些對應影像訊號而輸出一全景影像訊號。

在一多鏡頭攝影機實施例中，多鏡頭攝影機至少可以輸出兩張相異焦距的全景影像訊號。

在一多鏡頭攝影機實施例中，控制器拼接該些對應影像訊號係依據對應影像訊號之對應固定焦距進行外插、內插後進行拼接而輸出該全景影像訊號。

在一多鏡頭攝影機實施例中，其中二個相鄰的對應視野的影像訊號係具有一影像重疊區域。

在一多鏡頭攝影機實施例中，致動機構上的鏡頭模組係依據焦距大小順序排列。

在一多鏡頭攝影機實施例中，多鏡頭攝影機更包含至少二焦距相異之該些鏡頭模組向相同方位依序拍攝，並輸出至少二對應影像訊號。

本發明亦提供一種可以解決上述問題的一種監視系統，包括至少一上述之多鏡頭攝影機及主機。其中，多鏡頭攝影機的控制器處理 該些對應影像訊號，並且將該些對應影像訊號輸出到主機，主機接收該些輸出的對應影像訊號。

在一監視系統的實施例中，每一鏡頭模組係拍攝不同方位的對應視野。

在一監視系統的實施例中，當拼接單一鏡頭模組至少部分該些對應視野的影像係涵蓋一全景區域，該主機係拼接對應該全景區域的該些對應影像訊號而輸出一全景影像訊號。

在一監視系統的實施例中，主機至少輸出兩張相異焦距的全景影像訊號。

在一監視系統的實施例中，主機拼接該些對應影像訊號係依據對應影像訊號之對應固定焦距進行外插、內插後進行拼接而輸出該全景影像訊號。

在一監視系統的實施例中，其中二個相鄰的對應視野的影像訊號係具有一影像重疊區域。

在一監視系統的實施例中，該致動機構上的鏡頭模組係依據焦距大小順序排列。

在一監視系統的實施例中，其中更包含至少二焦距相異之該些鏡頭模組向相同方位依序拍攝，並輸出至少二對應影像訊號。

10‧‧‧多鏡頭攝影機

11~11C‧‧‧鏡頭模組

110~110C‧‧‧鏡頭

112~112C‧‧‧影像感測器

12‧‧‧致動機構

13‧‧‧控制器

20~27‧‧‧對應視野的影像

200~207‧‧‧影像重疊區域

2‧‧‧監視系統

20‧‧‧主機

[第1圖]係本發明一實施例之多鏡頭攝影機系統方塊圖；[第2A~B圖]係本發明一實施例之多鏡頭攝影機立體示意圖；[第3圖]係本發明一實施例之鏡頭對應影像範圍示意圖；[第4A~B圖]係為本發明另一實施例之多鏡頭攝影機立體示意圖； [第5A~D圖]係本發明一實施例之鏡頭模組排列方式示意圖；及[第6圖]係本發明一實施例之監視系統方塊圖。

第1圖係為本發明一實施例之多鏡頭攝影機系統方塊圖。多鏡頭攝影機10可以包括多個鏡頭模組11~11C。在本實施例中設置有四組鏡頭模組，分別是鏡頭模組11、鏡頭模組11A、鏡頭模組11B及鏡頭模組11C。

各個鏡頭模組11包含鏡頭110及影像感測器112，鏡頭110具有固定焦距。具有固定焦距的鏡頭(俗稱定焦鏡頭)擁有質量輕、體積小、光學成像質素高，最重要是低成本的優勢。同時，相較於變焦鏡頭，定焦鏡頭因只有一個焦距，因此僅需要較少的鏡片，從而使定焦鏡頭的色差也獲得改善。大部份鏡頭廠商都以下列的焦距製作定焦鏡頭：2.8公釐(mm)、3.6公釐、4公釐、6公釐、8公釐、12公釐、16公釐、25公釐、35公釐、50公釐及75公釐。本發明所使用鏡頭的固定焦距可以由上列其中擇一，但不以此為限。

在本實施例中的鏡頭110的焦距為2.8公釐、鏡頭110A的焦距為8公釐、鏡頭110B的焦距為25公釐及鏡頭110C的焦距為75公釐。換言之，各鏡頭之間的固定焦距皆不相同，不同焦距會產生不同的取景效果。

第2A圖係為本發明一實施例之多鏡頭攝影機立體示意圖。多鏡頭攝影機10包括有致動機構12，上述該些鏡頭模組皆耦接於致動機構12上，當致動機構12被驅動時連動該些鏡頭模組在一預定場景範圍掃描。在此實施例中，致動機構12呈柱狀，並且可以被驅動而進行轉動，各別鏡 頭會隨致動機構12進行360度的轉動，也以依需求在設定的角度之間左右擺盪。在其他的實施例中，致動機構12也可以採用軌道方式在預定場景範圍內運作。

第2B圖係為本發明一實施例之多鏡頭攝影機立體示意圖。在此實施例中，鏡頭110、鏡頭110A、鏡頭110B及鏡頭110C分別耦接於致動機構12上。各別鏡頭分別面向四個方向。致動機構12呈短柱狀。在另一實施例中致動機構12也可以呈盤狀以承載鏡頭(圖未示)，或其他可以轉動並承載鏡頭之樣式，並不以上舉例為限。

在第2B圖的實施例中，鏡頭110、鏡頭110A、鏡頭110B及鏡頭110C在同一水平面上排列，並且可以同時擷取各對應視野的影像。各鏡頭之間的對應視野影像範圍有部分重疊，各鏡頭之對應視野集合係涵蓋一全景影像。

換言之，預定場景範圍可以是一個360度的全景範圍，也可以依需求設定角度。預定場景範圍是指在致動機構12被驅動的範圍內，其上耦接的鏡頭所能夠掃描或拍攝到的範圍。致動機構12的作動可以是連續的，也可以是間歇的，依據使用人的需求進行設定。致動機構12的作動時序可以配合鏡頭的拍攝視野或拍攝頻率進行調整。

第3圖係本發明一實施例之鏡頭對應影像範圍示意圖。以鏡頭110為例，當鏡頭110位於第一角度時，鏡頭110擷取對應視野的影像20，並輸出第一對應影像訊號(圖未示)。當鏡頭模組11隨著致動機構12轉動到第二角度時，鏡頭110擷取一對應視野的影像21，並輸出第二對應影像訊號(圖未示)。當鏡頭模組11隨著致動機構12轉動到第三角度時，鏡 頭110擷取一對應視野的影像22，並輸出第三對應影像訊號(圖未示)。並以此類推完成整體預定場景範圍的取景。

續參考第1圖，多鏡頭攝影機10的控制器13用以控制並驅動致動機構12與該些鏡頭模組11~鏡頭模組11C，並接收與處理該些對應影像訊號而輸出。控制器13內預寫有驅動程式，驅動程式至少包括有致動機構12的控制方式與鏡頭模組11~鏡頭模組11C的拍攝時序，該驅動程式可以依需求進行覆寫，以使多鏡頭攝影機10達到最佳效能。同時控制器13可以包括有記憶體用以儲存對應影像訊號，並且依需求將該些對應影像訊號輸出，或暫存以待提取。

在一實施例中，各別鏡頭模組係拍攝不同方位的對應視野，如第2圖。第4A~4B圖係為本發明另一實施例之多鏡頭攝影機立體示意圖。在第4A圖中，致動機構12的一側耦接有鏡頭110和鏡頭110A，相對應的另一側則耦接有鏡頭110B和鏡頭110C，此種排列方式可以縮減致動機構12的高度，有助減少多鏡頭攝影機10的整體體積。再參考第4B圖，全部鏡頭皆排列在致動機構12的同一側，此種排列方式讓所有鏡頭在同一時序向同一方向取得影像，有利於在後續影像處理時的效能。各種不同的排列方式可以依實際使用需求而改變，不以上述實施例為限。

第5A~5D圖係本發明一實施例之鏡頭模組排列方式示意圖。由第5A及5B圖可以了解，在不同實施例中鏡頭的數量至少為二以上，甚至更多亦可。實施時可依系統需求和多鏡頭攝影機10的尺寸大小而訂，不以本案實施例為限。由第5C及5D圖可以了解，相同數量的鏡頭可以依不同的角度進行排列。實施時鏡頭數量與致動機構之間的接合方式相當多元化，不以本案實施例為限。

在一實施例中，多鏡頭攝影機10的單一鏡頭模組會輸出一對應的全景影像訊號。續參考第3圖，以鏡頭110為例。在此實施例中，鏡頭110分別取得8個對應視野的影像20~27，對應視野的影像20~27係涵蓋一全景區域，並且對應視野的影像20~27分別對應輸出第一到第八的對應影像訊號。控制器13係拼接對應該全景區域的第一到第八對應影像訊號而輸出一個全景影像訊號(圖未示)。可知，當多鏡頭攝影機10包括有4個鏡頭模組時，便會輸出4個相異焦距全景影像訊號。

如同第3圖所示，二個相鄰的對應視野的影像訊號係具有一影像重疊區域。對應視野的影像20與對應視野的影像21之具有影像重疊區域200，對應視野的影像21與對應視野的影像22之具有影像重疊區域201，以此類推。在8個對應視野的影像20~27之具有影像重疊區域200~207。當多鏡頭攝影機10的控制器13拼接該些對應影像訊號時，係依據對應影像訊號之對應固定焦距進行外插、內插後進行拼接而輸出該全景影像訊號。

在一實施例中，二個焦距相異之鏡頭模組向相同方位依序拍攝，並輸出至少二對應影像訊號。一般在單一鏡頭模組的攝影機中，若需要變焦效果，會採用可變焦鏡頭來達到拉遠或拉近的效果。但是，單一變焦鏡頭在進行拉近(ZOOM IN)時，其拍攝角度變小，也就是會犧牲掉影像的部分訊息。在本實施例中，保全人員觀看以鏡頭110(焦距為2.8公釐)拍攝的較廣闊影像，可以從中輕易觀查到大空間中是否發生特殊狀況。當保全人員於影像中發現特殊狀況時，又無法在鏡頭110所拍攝的影像中，看到更多細節，此時可以切換到鏡頭110B(焦距為25公釐)在與鏡頭 110相同的方位所取得之近距離的影像。但同時間，鏡頭110仍就在作動中，也就是依然可以同時觀察大空間中的狀況。

在一實施例中，致動機構12上的鏡頭模組係依據焦距大小順序排列，排列順序由長焦段至短焦段，或由短焦段至長焦段。因此能夠在進行如上所述的變焦拍攝效果時，因為鏡頭排列順序能夠有效減少致動機構12轉動時間、距離。

第6圖係本發明一實施例之監視系統方塊圖。本發明另一實施例提供一監視系統2包括複數的多鏡頭攝影機10及主機20。監視系統2中多鏡頭攝影機10的數量，是依據監視範圍大小與地形狀況設置，也可以搭配其他型號攝影機。多鏡頭攝影機10與主機20可以是採用有線或無線的連接方式。

在一實施例中，多鏡頭攝影機10的控制器13處理對應影像訊號，並且將對應影像訊號做中繼儲存後輸出到主機20。主機20接收到多鏡頭攝影機10所輸出的對應影像訊號。

在一實施例中，監視系統2中多鏡頭攝影機10之單一鏡頭模組至少部分對應視野的影像係涵蓋一全景區域，主機20係拼接對應該全景區域的該些對應影像訊號而輸出一全景影像訊號。在本實施例中，將於於影像的處理工作交由主機20進行，可以有效提升效能，減少多鏡頭攝影機10的控制器13的負擔。

在一實施例中，監視系統2的主機20拼接該些對應影像訊號係依據對應影像訊號之對應固定焦距進行外插、內插後進行拼接而輸出該全景影像訊號。

雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。

10‧‧‧多鏡頭攝影機

11~11C‧‧‧鏡頭模組

110~110C‧‧‧鏡頭

112~112C‧‧‧影像感測器

12‧‧‧致動機構

13‧‧‧控制器

Claims (11)

1. 一種多鏡頭攝影機包括：多個鏡頭模組，每一該鏡頭模組包含：一影像感測器及一鏡頭，其中每一該鏡頭具有一固定焦距，至少二個該些固定焦距相異，該些鏡頭模組被驅動時，係個別擷取一對應視野的影像並輸出一對應影像訊號；一致動機構，耦接於該些鏡頭模組，該致動機構被驅動時連動該些鏡頭模組在一預定場景範圍掃描；及一控制器，控制並驅動該致動機構與該些鏡頭模組，並接收與處理該些對應影像訊號而輸出。
2. 如請求項1所述之多鏡頭攝影機，其中每一該鏡頭模組在同一時刻係拍攝不同方位的對應視野。
3. 如請求項1所述之多鏡頭攝影機，其中拼接單一該鏡頭模組至少部分該些對應視野的影像係涵蓋一全景區域，該控制器係拼接該些至少部分影像之對應影像訊號而輸出一全景影像訊號。
4. 如請求項3所述之多鏡頭攝影機，更包含至少輸出兩張相異焦距的全景影像訊號。
5. 如請求項3所述之多鏡頭攝影機，其中該控制器拼接該些影像訊號係依據該些影像訊號之對應固定焦距進行外插、內插後進行拼接而輸出該全景影像訊號。
6. 如請求項1至5中任一項所述之多鏡頭攝影機，其中二個相鄰的對應視野的影像訊號係具有一影像重疊區域。
7. 如請求項1所述之多鏡頭攝影機，其中該致動機構上的鏡頭模組係依據焦距大小順序排列。
8. 一種多鏡頭攝影機包括：多個鏡頭模組，每一該鏡頭模組包含：一影像感測器及一鏡頭，其中每一該鏡頭具有一固定焦距，至少二個該些固定焦距相異，該些鏡頭模組被驅動時，係個別擷取一對應視野的影像並輸出一對應影像訊號；一致動機構，耦接於該些鏡頭模組，該致動機構被驅動時連動該些鏡頭模組在一預定場景範圍掃描；及一控制器，控制並驅動該致動機構與該些鏡頭模組，並接收與處理該些對應影像訊號而輸出，其中至少二焦距相異之該些鏡頭模組向相同方位依序拍攝，並輸出至少二對應影像訊號。
9. 一種監視系統，包括：一如請求項1、2、4、7、8中任一項所述之多鏡頭攝影機，其中該控制器處理該些對應影像訊號，並且將該些對應影像訊號做中繼儲存後輸出；及一主機，接收該些輸出的對應影像訊號。
10. 一種監視系統，包括：一如請求項1、2、7、8中任一項所述之多鏡頭攝影機，其中該控制器處理該些對應影像訊號，並且將該些對應影像訊號做中繼儲存後輸出；及 一主機，接收該些輸出的對應影像訊號，其中拼接單一該鏡頭模組至少部分該些對應視野的影像係涵蓋一全景區域，該主機係拼接該些至少部分影像之對應影像訊號而輸出一全景影像訊號。
11. 如請求項9所述之監視系統，其中二個相鄰的對應視野的影像訊號係具有一影像重疊區域。