專利名稱：智能型圖像處理閉路電視攝像機裝置及其操作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種攝像機，其自身即可對所攝取的圖像進行數(shù)字圖像處理而達到圖像監(jiān)視、移動物體自動檢測追蹤與清晰識別的目的。
背景技術：
閉路電視(CCTV)監(jiān)控系統(tǒng)是安全技術防范體系中的一個重要組成部分，普遍實施于公共場所、住宅防盜與重要場合上，是一種對于圖像攝錄、處理與監(jiān)視的綜合系統(tǒng)，通過其中的遙控攝像機及周邊輔助設備直接觀看被監(jiān)視場所的一切情況，同時，電視監(jiān)控系統(tǒng)還可以與各種防盜報警系統(tǒng)等其它安全技術防范體系聯(lián)合運行，使其防范能力更加強大，能及時發(fā)現(xiàn)事故的隱患，如發(fā)現(xiàn)犯罪行為、預防破壞，減少事故等。
閉路電視系統(tǒng)能在人們無法直接觀察的場合，適時真實地反映被監(jiān)視控制對象的畫面，這已成為人們在現(xiàn)代化管理中監(jiān)控的一種有效的監(jiān)視工具，通過閉路電視系統(tǒng)，僅需一人在控制中心操作就可觀察許多區(qū)域，甚至遠距離區(qū)域的獨特功能，如圖1所示為已知技術下的一個實施例。
已知的閉路電視攝像機如圖1所示的15a，15b，15c等，可通過無線或有線的方式與遠程的監(jiān)控系統(tǒng)連接，如遠程的監(jiān)視器11與錄像系統(tǒng)13。已知技術中，以固定或可定時轉動方式的閉路電視攝像機將所攝錄的圖像，包括聲音文件，以模擬方式傳至遠程監(jiān)控中心，而影音資料可來自不同位置的攝像機15a，15b，15c，監(jiān)控中心人員可通過監(jiān)視器11分割畫面以利于觀看監(jiān)視，再用錄像系統(tǒng)13將畫面錄制在影帶或各種存儲媒體上。
也可以通過圖像分割系統(tǒng)把一臺監(jiān)視器的畫面分割以同時顯示4個到16個不等的攝像機的圖像，只需一人就能夠同時監(jiān)視多個場所的現(xiàn)場情況。
已知技術中錄像系統(tǒng)13所錄制的分割的監(jiān)視圖像因分辨率被多個畫面分享，并不能清晰地反應被拍攝物體，從而嚴重影響事后對事件的解析，且攝像機大多以固定轉動的方式拍攝，留有許多拍攝時間及空間的死角，并不能確切掌握發(fā)生的事件的重點，且監(jiān)視器中所播放的圖像亦不能自動告知監(jiān)視人員現(xiàn)場特殊情況。
請參閱臺灣專利TW421394號所述的自動追蹤監(jiān)式裝置，如圖2所示的追蹤系統(tǒng)架構，其中中央處理器20連接多個周邊裝置，如負責固定/跟隨/掃描式拍攝等模式的系統(tǒng)設定模塊21；通過一無線影音發(fā)射模塊23連接天線22，以收發(fā)無線信號；通過攝像機設定模塊24連接一攝像機27，并通過連接伺服馬達26控制攝像機27的轉向；進一步還連接有兩組紅外線檢測組件25’，25”，中央處理器20會依據(jù)兩紅外線檢測組件檢測被攝物的移動，通過伺服馬達26與攝像機設定模塊24控制攝像機27動作來拍攝。
此已有技術單純以兩紅外線檢測組件的互補來檢測被攝物，僅針對位于畫面中央的圖像做追蹤，并不能有效針對被攝物的行為進行判斷，甚至不能有效提示監(jiān)視人員可疑之處。
CCTV攝像機的使用已有相當長的時間，但是目前CCTV攝像機的功能僅限于將傳感器透過鏡頭取得的圖像數(shù)據(jù)加以簡單的處理轉換成模擬的NTSC或是PAL等TV信號輸出至后端的主控裝置錄存，并在TV上監(jiān)看拍攝到的圖像。一般CCTV監(jiān)視系統(tǒng)基于成本及系統(tǒng)復雜度的考慮，造成如下的缺點1.每部CCTV攝像機都有一定的監(jiān)看范圍，導致拍攝到的入侵物體偏小不易辨識；2.同時一定數(shù)量的攝像機也會透過多任務器的集成將圖像呈現(xiàn)在同一部監(jiān)視TV (例如16分割或是9分割)，導致原本每部攝像機每秒30張全屏幕的速度經過多任務器后僅余2～3張1/16的畫面錄存，極有可能錯失關鍵畫面；3.加上模擬信號隨傳輸距離而衰減的特性，導致接收噪聲多，圖像模糊。
近年來數(shù)字圖像的技術一日千里，針對上述CCTV攝像機的缺點，本發(fā)明提出將數(shù)字圖像處理技術應用在CCTV攝像機的裝置，可以有效解決CCTV原有的問題，同時以比圖像處理更進一步的圖像分析技術，達到CCTV攝像機自身所無法做到的移動物體自動檢測追蹤功能。
以改善已有技術所公開的監(jiān)視攝像機對被攝物的行動掌握能力有限，或受限于錄像系統(tǒng)的不足而影響事后解析的目的，本發(fā)明所提到的攝像機自身即配置具有數(shù)字圖像處理、壓縮、存儲及放大能力的模塊，立即或稍后還原成模擬或數(shù)字的電氣信號形式進行傳送或回放，也能針對所攝取到的圖像進行移動圖像分析及移動圖像追蹤，以達到有效的圖像監(jiān)視與清晰識別的目的。

發(fā)明內容
本發(fā)明涉及一種智能型圖像處理閉路電視(CCTV)攝像機裝置與操作方法，該攝像機自身包括對攝取的圖像進行數(shù)字圖像處理、壓縮、存儲及放大的功能，并于立即或稍后還原成模擬或數(shù)字的電氣信號形式進行傳送或回放，還可以針對所攝取的圖像進行移動圖像分析及移動圖像追蹤，以自帶的圖像處理能力達到圖像放大監(jiān)視與清晰識別的目的。
該智能型圖像處理閉路電視攝像機裝置內含有一高度集成的超大型圖像集成電路系統(tǒng)單芯片，其中包括有多個主要單元圖像傳感器處理單元－－控制并調整圖像傳感器輸出的信號、彩色圖像處理單元－－接收圖像傳感器輸出的信號，轉換圖像格式并進行圖像品質調整、移動圖像分析及追蹤單元－－分析前后張圖像找出追蹤物體移動向量、圖像壓縮解壓縮單元－－對靜態(tài)或動態(tài)圖像進行壓縮及解壓縮動作，以便進行存儲或回放、中央處理單元－－協(xié)調控制整個系統(tǒng)操作、存儲媒體控制單元－－控制圖像信號在各類存儲媒體上的寫入及讀出、外部控制單元－－輸出或接受控制信號與外部組件或系統(tǒng)溝通，例如控制鏡頭或是接受主控臺的操作、模擬圖像信號傳輸接口－－轉換圖像成模擬格式并對外輸出，例如NTSC或PAL信號、數(shù)字圖像信號傳輸接口－－轉換圖像成各種數(shù)字傳輸格式并對外輸出，例如USB接口或有線無線網絡接口。
該智能型圖像處理閉路電視攝像機的操作方法步驟包括有拍攝步驟；圖像處理；圖像對比；自動追蹤；圖像放大步驟；壓縮存儲步驟；圖像回放步驟；以及傳送步驟。


圖1為已知技術的閉路電視系統(tǒng)示意圖；圖2為已知技術閉路電視追蹤系統(tǒng)架構示意圖；圖3為本發(fā)明智能型圖像處理閉路電視系統(tǒng)示意圖；圖4為本發(fā)明智能型圖像處理閉路電視攝像機架構示意圖；圖5為本發(fā)明智能型圖像處理閉路電視攝像機操作流程圖；圖6為本發(fā)明的物體追蹤實施例的流程圖。
附圖標記說明11監(jiān)視器13錄像系統(tǒng)15a，15b，15c攝像機16電路20中央處理器21系統(tǒng)設定模塊22天線23無線影音發(fā)射模塊24攝像機設定模塊26伺服馬達25’，25”紅外線檢測單元27攝像機31監(jiān)視器32影音記錄系統(tǒng)33傳輸媒介37被攝物40遠程監(jiān)控中心41圖像傳感器43鏡頭45存儲媒體47遠程主控臺401圖像傳感器處理單元
402彩色圖像處理單元403移動圖像分析及追蹤單元404圖像壓縮解壓縮單元405存儲媒體控制單元406中央處理單元407外部控制單元409模擬圖像信號傳輸接口411數(shù)字圖像信號傳輸接口400CCTV攝像機控制系統(tǒng)單芯片具體實施方式
本發(fā)明涉及一種智能型圖像處理閉路電視(CCTV)攝像機裝置與操作方法，在CCTV攝像機中設置一高度功能集成數(shù)字圖像控制芯片(SOC)，使攝像機自身包括對攝取的圖像進行數(shù)字圖像處理能力，且可針對所攝取的圖像進行移動圖像分析及移動圖像追蹤放大，以自帶功能就能達到圖像監(jiān)視與清晰識別的目的。
請參閱本發(fā)明圖3所示的閉路電視攝影系統(tǒng)的一個實施例。圖中所示的閉路電視系統(tǒng)是由一對一的連接方式連接攝像機與遠程監(jiān)視系統(tǒng)，以達到遠程監(jiān)視、控制、錄像存儲及回放等功能，本發(fā)明CCTV攝像機經過有線或無線手段的傳輸媒介33連接遠程的監(jiān)視器31，除攝像機本身可以數(shù)字方式在自身記錄媒體存儲影音數(shù)據(jù)外，還可由一影音記錄系統(tǒng)32以數(shù)字或模擬方式存儲。
而本發(fā)明的被攝物移動自動檢測追蹤功能，是以分析前后張圖像的差異來判別，在拍攝過程中，攝像機除將圖像數(shù)據(jù)傳輸至監(jiān)控中心外，自身也隨時針對已存儲的前一張數(shù)字圖像與當下所拍攝的圖像做比較，若物體有所移動，如圖標中的被攝物37走動或其它改變，即針對此被攝物做追蹤放大等拍攝動作，以提示監(jiān)視人員作有效處理。更因其以數(shù)字圖像方式傳輸與存儲，并不會因模擬傳輸過程的干擾或是畫面分割攝錄模式導致圖像分辨率變差的問題發(fā)生。
本發(fā)明的CCTV攝像機自身可對于所攝取的圖像，進行數(shù)字圖像處理/壓縮/存儲/放大，并可于立即或稍后還原成模擬或數(shù)字的電氣信號形式進行傳送或回放。其中攝像機中的數(shù)字圖像處理是以如CCD或CMOS傳感器等數(shù)字圖像攝取組件取得原始象素或影音數(shù)據(jù)，經過自動曝光(AutoExposure)、自動白平衡(Auto White Balance)、套色(Interpolation)、色彩空間轉換(RGB to YCbCr)、圖像銳化(Sharpen)等處理，以取得良好品質的數(shù)字數(shù)據(jù)，并提供數(shù)字壓縮與存儲。
而所謂的自動曝光(Auto Exposure)是指在不同的環(huán)境光源亮度下，攝像機必須自動調整曝光的時間，評估亮度是否適當，可以調整整個畫面每個象素的亮度平均值，實際實施以落于115至125之間為標準，但不限于此，從而使得在任何環(huán)境光源亮度下均可得到良好的圖像品質。各功能說明如下自動白平衡(Auto White Balance)是為人眼在不同色調的光源下所見的畫面，會自動對光源色調作補償，使同一物體在不同光源下見到幾乎相同的顏色，但是CCD或是CMOS傳感器并不會自動補償，因此必須要靠自動白平衡的運算來補償，使拍攝到的圖像不會出現(xiàn)偏向某一個顏色的色偏情形，而顯示出如同人眼看見的圖像。
套色(Interpolation)是數(shù)字圖像攝取組件透過許多攝像晶元來攝取每一象素的圖像信號，但每一攝像晶元所攝取的圖像信號中并非包含有每一象素的色彩三原色(紅、綠、藍，RGB)，而是以濾光器讓個別攝像晶元記錄單一顏色，再以水平及垂直排列的方式分別間隔分色排列，不同數(shù)字圖像攝取組件可能會有不同的排列方式。當數(shù)字圖像攝取組件取得初步圖像，我們需要做套色的運算來將每一個象素的另外兩個原色計算出來，如此才能得到完整的數(shù)字圖像。
而色彩空間轉換(RGB to YCbCr)是指將套色后以RGB表示的每一點經過運算轉換改成以YCbCr來表示，其中Y代表亮度，CbCr代表彩度，由于人類眼球對于亮度變化遠較彩度敏感，經過轉換后可以舍棄部分彩度數(shù)據(jù)，減少數(shù)據(jù)量；另外后續(xù)的圖像處理如銳化、柔化及壓縮等，主要是針對亮度數(shù)據(jù)做運算。
其中所謂的圖像銳化(Sharpen)是在數(shù)字圖像經過套色處理后會有圖像模糊情形，銳化處理透過運算，加強物體邊緣線條，以提高圖像的整體銳利度。
數(shù)字圖像壓縮區(qū)分為單張圖像及連續(xù)圖像，單張圖像壓縮將來自攝像機的數(shù)字圖像，利用人類對于顏色、圖像細節(jié)的不同敏感度，透過各種轉換運算，保留較敏感數(shù)據(jù)，舍棄人眼無法分辨的色彩差異及圖像細節(jié)，以達到壓縮數(shù)據(jù)量的目的；前述處理過的圖像數(shù)據(jù)，以統(tǒng)計編碼方式來表示圖像數(shù)據(jù)，可將數(shù)據(jù)量再進一步減少。對于連續(xù)圖像的壓縮，除了前述對單張圖像的壓縮方法外，比較前后張圖像的變化，計算出區(qū)域移動量，以編碼移動量代替編碼圖像本身，更可以大幅提高壓縮比。
圖像存儲是指圖像經過圖像處理及壓縮后，將結果的數(shù)字數(shù)據(jù)轉換成對應的格式，存放在各種數(shù)字存儲裝置內，這些裝置包含DRAM(SDRAM、DDRAM)、閃存(Flash Memory)、存儲卡(Memory Card)、硬盤機(HardDisk Drive)及數(shù)據(jù)光盤(CD-R/RW，DVD)等。
圖像放大是指針對所取得的數(shù)字圖像，增加全部或局部的分辨率，以利對于目標物體圖像的辨認；提高分辨率所增加的點，由通過其周邊相關點運算而得，以插補點方式加入原有圖像，經過放大的圖像，再加以銳化(Sharpen)或柔化(Smooth)處理，以提高圖像品質。
本發(fā)明的系統(tǒng)架構如圖4的最佳實施例所示。
圖中所示為一CCTV攝像機控制裝置400與其周邊的連接關系，其中所述為本發(fā)明的CCTV攝像機自身的各功能模塊，取代已有技術中單純攝影功能的攝像機，且因各功能模塊是集成地超大型圖像集成電路系統(tǒng)單芯片(SOC)，如本圖所公開的CCTV攝像機控制裝置400，使本發(fā)明所述的智能型圖像處理閉路電視攝像機能通過自身即達到各種圖像處理，并不受限監(jiān)控中心的設備，更可維持影音畫面質量。
圖4所示為CCTV攝像機的系統(tǒng)架構圖，主要組件為一超大型圖像集成電路系統(tǒng)單芯片(SOC)，其中包含數(shù)個功能模塊，個別功能模塊受中央處理器控制；1.圖像傳感器處理單元401——對外連接圖像傳感器41，控制傳感器透過鏡頭43接收光學圖像以調整對焦、曝光并轉換成數(shù)字信號；2.彩色圖像處理單元402——接受圖像傳感器處理單元401的數(shù)字圖像信號，進行套色、自動白平衡、銳利化、色彩空間轉換等處理以取得更佳的圖像品質；3.移動圖像分析及追蹤單元403——接收彩色圖像處理單元402的數(shù)字信號，并對本裝置攝取的連續(xù)數(shù)字圖像進行運算對比，檢測出物體的移動及移動的方位和速度，并透過外部控制單元407控制鏡頭43做水平、垂直移動，以及光學或數(shù)字放大，以取得入侵物體最清晰的畫面。本單元上預置「移動圖像分析及移動圖像追蹤」算法，可以分為三個模塊(在此實施例中并未顯示于圖中，但仍可使所屬技術領域中具有通常知識者，能據(jù)以實施)改變檢測模塊(change detection)、移動追蹤模塊(Motiontracking)和攝像機控制模塊(camera control)。改變檢測模塊負責移動物體檢測；追蹤模塊負責追蹤優(yōu)先判定的移動物體；攝像機控制模塊負責控制攝像機水平、垂直移動以追蹤目標物體，并放大圖像至適合大小。各模塊功能詳述如下其中改變檢測模塊是在攝像機能夠轉動前提下，由于攝影的圖像中所有物體都會因為攝像機的移動而造成整張圖像都在移動的假象，因而采用源自于移動補償(motion compensation)的算法以達到及時且可靠的改變檢測。首先將每張圖像切割成許多小的移動區(qū)塊，針對前后張圖像個別的區(qū)塊進行圖像差異的比較以取得個別區(qū)塊的移動向量。在計算得到每個小區(qū)塊的移動向量(Motion vector)之后，我們采取這些區(qū)域的移動向量中間位數(shù)為整體移動向量。通過整體移動向量對整個圖像作移動補償，我們可以得到整個移動物體的向量移動區(qū)塊圖。
移動追蹤模塊是在眾多移動區(qū)塊中找出優(yōu)先判定的移動物體，首先將改變檢測模塊得到的向量移動區(qū)塊圖連接成數(shù)個移動區(qū)域，由于屬于同一個移動物體的不同移動部份彼此都會有重迭的部份，因此我們可以合理地將這些重迭的部份再組合成為一個大的移動部份，針對這個移動部分可以形成一個追蹤窗口，利用此窗口提供的移動物體信息如移動向量、追蹤目標在過去圖像的位置和大小等，協(xié)助持續(xù)追蹤該物體。
而攝像機控制模塊則在一旦目標物體鎖定后，依據(jù)目標物體的位置，控制模塊水平或者垂直移動攝像機使得目標物體總能在顯示模塊的中心位置。本模塊具有人工智能，能由使用者設定，依據(jù)移動物體的大小比例、重點部位或其它設定，本模塊將透過外部控制單元407自動啟動光學或是數(shù)字放大功能，將移動物體整體或是重點(如頭部)放大，以取得更清晰圖像，做更進一步的識別。
1.圖像壓縮解壓縮單元404——將移動圖像分析及追蹤單元403對圖像處理后的靜態(tài)或動態(tài)圖像進行壓縮及解壓縮動作，以便進行存儲或回放；2.中央處理單元406——連接此攝像機控制裝置400各個單元，控制芯片內各個功能模塊，協(xié)調整個系統(tǒng)操作；3.存儲媒體控制單元405——存儲媒體控制單元405連接存儲媒體45，中央處理單元406通過控制圖像信號在各種存儲媒體上進行寫入及讀出，在on-line作為系統(tǒng)操作時暫存內存控制或是off-line圖像存儲媒體控制；4.外部控制單元407——輸出或接受中央處理單元406的控制信號，并與外部組件或系統(tǒng)溝通，例如控制鏡頭43完成對焦、放大、垂直及水平移動或是接受遠程主控臺47的操作進行回放或是手動控制鏡頭等動作；5.模擬圖像信號傳輸接口409——電性連接中央處理單元406，將信號轉換圖像成模擬格式并對外輸出至遠程主控臺47，例如NTSC或PAL信號；6.數(shù)字圖像信號傳輸接口411——電性連接中央處理單元406，通過轉換圖像成各種數(shù)字傳輸格式并對外輸出遠程主控臺47，例如USB接口或有線無線網絡接口；圖5為本發(fā)明智能型圖像處理閉路電視攝像機的實施例操作流程圖。
系統(tǒng)開始；1.拍攝步驟——可自身依照設定的程序進行拍攝，或是定點等待，或是由遠程經模擬或數(shù)字方式以無線或有線手段遙控攝像機透過圖像傳感器處理單元取得數(shù)字圖像(步驟S501)；2.圖像處理步驟——將攝錄到的圖像通過彩色圖像處理單元作如套色、白平衡、清晰化、銳利化或消除噪聲等處理(步驟S503)；3.圖像對比步驟——由攝像機內的移動圖像分析及追蹤單元進行圖像對比，以存儲在暫存內存的圖像與當下攝錄的圖像作差異判別(步驟S505)；4.自動追蹤步驟——當對比后發(fā)現(xiàn)被攝物有移動的狀態(tài)，則攝像機啟動自動追蹤(auto-tracking)模式，移動鏡頭針對移動圖像作對焦、拍攝等動作(步驟S507)；5.圖像放大步驟——對被追蹤的移動物體作數(shù)字或光學放大(步驟S509)；6.壓縮存儲步驟——將所攝錄的圖像以數(shù)字方式壓縮存儲至存儲媒體(步驟S511)7.圖像回放步驟——對存儲在存儲媒體上的數(shù)字圖像進行解壓縮，轉換成為可立即播放的模擬或數(shù)字信號格式(步驟S513)；8.圖像傳送步驟——將數(shù)字圖像實時或稍后以無線或有線手段傳送至遠程主控臺，可在遠程主控臺的監(jiān)視器作放大、回放畫面的動作，以提示監(jiān)控人員作相關措施(步驟S515)；本步驟告一段落，其中該多個步驟并不以上述的步驟順序為限制。
本發(fā)明所述的攝像機本體中設置的移動圖像分析及追蹤單元，為該閉路電視攝像機自身對于所攝取的圖像進行分析；以及移動圖像追蹤裝置，為該閉路電視攝像機自身對于所攝取的圖像進行圖像追蹤。
圖6所述的流程為本發(fā)明的物體追蹤最佳實施例，其中包括有物體移動檢測、物體追蹤與攝像機控制等三個主要步驟，其中敘述如下步驟本追蹤步驟實施例開始；步驟S601估計該物體的移動行為，通過本發(fā)明閉路電視攝像機自帶的影音暫存功能，由其中暫存圖像的前后圖框(frame)關系來估計物體移動行為；步驟S603建立該物體的移動向量，以上述前后圖框建立物體移動向量(motion vector)，如根據(jù)第n圖框與第n-1圖框的相互關系建立其中移動向量；步驟S605根據(jù)該移動向量補償估計物體移動行為，即以前后圖框給予其估計值作補償(motion compensation)；步驟S607由以上的移動估計來建立一移動物體檢測圖像(MovingComponent Map，MCM)，隨時以存儲至一存儲媒體的移動物體檢測圖像數(shù)據(jù)進行更新，并由物體的移動向量關系建立一關聯(lián)性圖像，如以移動圖像的圖像邊界(edge)來界定移動圖像的移動范圍與周遭事物的關系等；
步驟S609隨時以其移動向量(621)與之前存儲至存儲媒體的MCM數(shù)據(jù)(623)進行該移動物體檢測圖像(MCM)的更新；步驟S611通過上述的移動物體檢測圖像執(zhí)行一型態(tài)演算方法(Morphological Method)；步驟S613分析該移動物體與其關聯(lián)對象的關系，根據(jù)上述步驟的型態(tài)演算方法進行移動物體與其關聯(lián)對象的分析；步驟S615由移動物體與其關聯(lián)對象的分析建立一追蹤數(shù)據(jù)(625)，并隨時以分析數(shù)據(jù)更新該追蹤數(shù)據(jù)(625)，以達到本發(fā)明的移動物體追蹤目的；步驟S617當進行本發(fā)明移動物體的追蹤，產生攝像機追蹤控制信號控制本發(fā)明的閉路電視攝像機的拍攝與圖像處理行為。
在本裝置自圖像傳感器取得圖像的過程中，為了得到較好的圖像品質，將會立即進行一連串的圖像處理，這些處理的目的在于將信號數(shù)字化、取得正確的亮度、避免在不同色調光來源下的色彩偏差、讓圖像更清晰以及得到更高的壓縮比。在圖像處理完成后，除了轉換輸出與模擬CCTV兼容的信息外，同時會將這些數(shù)字數(shù)據(jù)透過壓縮的方式，將數(shù)據(jù)量減少，然后存儲在與系統(tǒng)連接的數(shù)字存儲媒體上。這些存儲的數(shù)字數(shù)據(jù)可以直接由媒體讀出，也可以在裝置接收到主控端的命令后立即轉換成模擬信號傳送回主控端。
本裝置無須借助任何外在設備或裝置來檢測物體侵入，純粹依據(jù)所拍攝的圖像加以運算分析來偵察得知物體的入侵，并根據(jù)此來判斷入侵物體的移動方向及速度，控制本裝置移動鏡頭，將入侵物體始終置于拍攝圖像的范圍之內。同時依所裝設的鏡頭有無光學變焦功能，本裝置將自動選擇采用光學變焦或是數(shù)字放大的方式，使入侵物體整體或是監(jiān)視重點處盡可能占滿拍攝圖像范圍，以取得入侵物體最清晰的圖像。
綜上所述，本發(fā)明提出的一種智能型圖像處理閉路電視攝像機裝置與操作方法，其自身包括對攝取的圖像進行數(shù)字圖像處理能力，且可針對所攝取的圖像進行移動圖像分析及移動圖像追蹤，以自帶功能就能達到圖像監(jiān)視與清晰識別的目的，實為一不可多得的發(fā)明物品，極具產業(yè)上的實用性、新穎性及創(chuàng)造性，完全符合發(fā)明專利申請要件，故依法提出申請，敬請詳查并授予本案專利，以保障發(fā)明者權益。
但以上所述僅為本發(fā)明的較佳可行實施例，而不是以此來限制本發(fā)明的專利范圍，故凡是運用本發(fā)明說明書及圖示內容所作出的等效結構變化，均包含于本發(fā)明的權利保護范圍內。
權利要求
1.一種智能型圖像處理閉路電視攝像機裝置，自身包括對攝取的圖像進行數(shù)字圖像處理能力，而且可針對所攝取的圖像進行移動圖像分析及移動圖像追蹤，以自帶的功能就能達到圖像監(jiān)視與清晰識別的目的，該裝置包括有一高度集成的超大型圖像集成電路系統(tǒng)單芯片，其中至少包括有一圖像傳感器處理單元，對外連接一圖像傳感器，控制該圖像傳感器使其能夠透過一鏡頭接收光學圖像以調整對焦、曝光并轉換成數(shù)字信號；一彩色圖像處理單元，用來接收圖像傳感器處理單元的數(shù)字圖像信號，進行套色、自動白平衡、銳利化、色彩空間轉換等處理以取得更佳的圖像質量；一移動圖像分析及追蹤單元，用來接收彩色圖像處理單元的數(shù)字信號，對該裝置攝取的連續(xù)數(shù)字圖像進行運算對比，檢測出物體的移動及其移動的方位及速度，并透過外部控制單元控制鏡頭做水平、垂直移動，以及光學或數(shù)字放大，以取得入侵物體最清晰的畫面；一圖像壓縮解壓縮單元，用來對移動圖像分析及追蹤單元圖像處理后的靜態(tài)或動態(tài)圖像進行壓縮及解壓縮處理，以便進行存儲或回放；一中央處理單元，用來接收自圖像壓縮解壓縮單元的圖像信號，并連接該裝置的各個單元，控制芯片內各個功能模塊，協(xié)調整個系統(tǒng)操作；一存儲媒體控制單元，用來接收自中央處理單元的圖像信號，控制圖像信號在各類存儲媒體上的寫入及讀出，包含on-line作為系統(tǒng)操作時暫存內存控制及off-line圖像存儲媒體控制；一外部控制單元，用來輸出或接受中央處理單元的控制信號，并與外部組件或系統(tǒng)溝通，通過控制鏡頭完成對焦、放大、垂直及水平移動或是接受主控臺的操作進行回放或是手動控制鏡頭等動作；一模擬圖像信號傳輸接口，電性連接該中央處理單元，以轉換圖像成模擬格式并對外輸出；以及一數(shù)字圖像信號傳輸接口，電性連接該中央處理單元，以轉換圖像成各種數(shù)字傳輸格式并對外輸出。
2.如權利要求1所述的智能型圖像處理閉路電視攝像機裝置，其中根據(jù)外部控制單元接收一遠程主控臺的控制信號。
3.如權利要求1所述的智能型圖像處理閉路電視攝像機裝置，其中該圖像傳感器可為電荷耦合裝置(CCD)或CMOS傳感器。
4.如權利要求1所述的智能型圖像處理閉路電視攝像機裝置，其中該移動圖像分析及追蹤單元至少包括有一改變檢測模塊(change detection)、一移動追蹤模塊(Motion tracking)和一攝像機控制模塊(cameracontrol)。
5.如權利要求1所述的智能型圖像處理閉路電視攝像機裝置，其中可根據(jù)該數(shù)字圖像信號傳輸接口以無線或有線方式傳輸影音信號。
6.一種智能型圖像處理閉路電視攝像機的操作方法，其自身包括對攝取的圖像進行數(shù)字圖像處理能力，且可針對所攝取的圖像進行移動圖像分析及移動圖像追蹤，以自帶功能就能達到圖像監(jiān)視與清晰識別的目的，該方法步驟包括有進行拍攝步驟；進行圖像處理；進行圖像對比；進行自動追蹤；進行圖像放大步驟；進行壓縮存儲步驟；進行圖像回放步驟；以及進行傳送步驟。
7.如權利要求6所述的智能型圖像處理閉路電視攝像機的操作方法，其中該拍攝步驟可依照設定的程序進行拍攝，或是定點等待，或是由遠程經模擬或數(shù)字方式以無線或有線手段遙控攝像機。
8.如權利要求6所述的智能型圖像處理閉路電視攝像機的操作方法，其中該傳送步驟是以無線或有線方式傳輸影音信號。
9.如權利要求8所述的智能型圖像處理閉路電視攝像機的操作方法，其中該圖像對比步驟是用存儲在一暫存內存的圖像與當時攝錄的圖像作差異判別。
10.一種智能型圖像處理閉路電視攝像機的物體追蹤方法，其中包括有一移動物體的檢測、追蹤與攝像機控制等主要步驟，該方法步驟包括有估計該物體的移動行為，通過該智能型圖像處理閉路電視攝像機自帶的影音暫存功能，由其中暫存圖像的多個前后圖框(frame)關系來估計該物體移動行為；建立該物體的移動向量，根據(jù)多個前后圖框關系建立該物體的移動向量；建立該物體的移動物體檢測圖像(MCM)，以用來界定該物體的移動范圍與周遭事物的關系等；分析該移動物體與其關聯(lián)對象的關系，通過型態(tài)演算方法(Morphological Method)達成；建立追蹤數(shù)據(jù)，由該移動物體與其關聯(lián)對象的分析建立，并隨時通過該分析方法產生的數(shù)據(jù)更新該追蹤數(shù)據(jù)；以及進行該智能型圖像處理閉路電視攝像機的追蹤控制，以多個控制信號控制該閉路電視攝像機的拍攝與圖像處理操作。
11.如權利要求10所述的智能型圖像處理閉路電視攝像機的物體追蹤方法，其中在建立該物體的移動物體檢測圖像(MCM)步驟中，隨時以存儲至一存儲媒體的移動物體檢測圖像數(shù)據(jù)進行更新。
12.如權利要求10所述的智能型圖像處理閉路電視攝像機的物體追蹤方法，其中在建立該物體的移動向量步驟之后，進一步通過該移動向量補償估計該物體的移動行為。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種智能型圖像處理閉路電視(CCTV)攝像機裝置及其操作方法，可根據(jù)其中的數(shù)字圖像攝取組件使該攝像機自身可對所攝取的圖像進行數(shù)字圖像處理、壓縮、存儲及放大，并于立即或稍后還原成模擬或數(shù)字的電子信號形式進行傳送或回放，更可自身針對所攝取的圖像進行移動圖像分析及移動圖像追蹤，也能夠以自身圖像處理能力對所追蹤的圖像進行光學或數(shù)字圖像放大，以達到圖像監(jiān)視與清晰識別的目的。
文檔編號H04N5/232GK1758714SQ20041008557
公開日2006年4月12日 申請日期2004年10月10日 優(yōu)先權日2004年10月10日
發(fā)明者沈聯(lián)杰 申請人:倚強科技股份有限公司