專利名稱：用于ptz圓頂攝像機(jī)的隱私區(qū)域算法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及搖攝傾斜變焦(PTZ，Pan Tilt Zoom)圓頂攝像機(jī)(dome camera)。具體而言，本發(fā)明涉及在PTZ圓頂攝像機(jī)上定義和保留隱私區(qū)域(privacy zone)ο
背景技術(shù)：
搖攝傾斜變焦(PTZ)圓頂攝像機(jī)在運(yùn)行期間旋轉(zhuǎn)、傾斜和變焦，以提供對(duì)區(qū)域的 監(jiān)視。這些PTZ攝像機(jī)提供在屏幕、監(jiān)視器或者其它顯示設(shè)備上所顯示的圖像。在攝像機(jī) 運(yùn)行時(shí)，經(jīng)常需要遮蔽該攝像機(jī)視場(chǎng)內(nèi)的“隱私區(qū)域”，或者特定區(qū)域或?qū)ο?。舉例來(lái)說(shuō)，在 酒店大堂中，隱私區(qū)域可以包括諸如游泳池或衣帽間或更衣室之類的對(duì)象。在PTZ攝像機(jī)的運(yùn)行過(guò)程中，其旋轉(zhuǎn)和變焦特性使得對(duì)象隨著由該攝像機(jī)所顯視 的區(qū)域的改變而看上去“移動(dòng)”穿過(guò)屏幕或者顯示設(shè)備。因此，當(dāng)攝像機(jī)執(zhí)行搖攝、傾斜操 作時(shí)，要被遮蔽的對(duì)象(或多個(gè)對(duì)象)“移動(dòng)穿過(guò)”屏幕，并且在變焦操作時(shí)，對(duì)象還“放大 和/或縮小”。圖1示出了當(dāng)攝像機(jī)的傾斜角為0時(shí)的現(xiàn)有技術(shù)場(chǎng)景。在此低傾斜角下，要 被隱藏的對(duì)象和隱私區(qū)域都看上去水平地移動(dòng)穿過(guò)屏幕。然而，在較高傾斜角(一般來(lái)說(shuō) 大于45度)下，對(duì)象看上去弧形地移動(dòng)穿過(guò)屏幕并向該屏幕下移動(dòng)。圖2示出了當(dāng)攝像機(jī) 傾斜角為70度時(shí)的現(xiàn)有技術(shù)場(chǎng)景。在此，隱私區(qū)域仍然水平地移動(dòng)穿過(guò)屏幕，但對(duì)象看上 去弧形地移動(dòng)。因此，與使用低傾斜角時(shí)一樣，對(duì)象不被隱私區(qū)域連續(xù)地遮蔽。如今市場(chǎng)上的已知PTZ圓頂與攝像機(jī)組合在該圓頂攝像機(jī)運(yùn)行在較高傾斜角下 時(shí)并不能良好地處理隱私區(qū)域。由于PTZ攝像機(jī)旋轉(zhuǎn)的幾何性質(zhì)的原因，在較高傾斜角下， 真實(shí)對(duì)象并不會(huì)像在較低傾斜角下那樣水平地移動(dòng)穿過(guò)屏幕，而是遵循曲線路徑。舉例來(lái) 說(shuō)，Honeywell KD6i圓頂就沒(méi)有解決這個(gè)問(wèn)題，并且當(dāng)把Sony攝像機(jī)和KD6i圓頂和在一 起使用時(shí)，如果所定義的隱私區(qū)域的任何部分、甚至是一個(gè)尖端(tip)與被顯示的新的或 下一攝像機(jī)屏幕重疊，則整個(gè)視頻屏幕變成空白。這種重疊導(dǎo)致屏幕突然變?yōu)榭瞻装橛幸?頻的完全丟失，并且用戶在移動(dòng)操縱桿時(shí)往往會(huì)不知所措和感到迷惑，這是因?yàn)樗蛩?于僅看見(jiàn)完全空白的監(jiān)視器屏幕而不知道攝像機(jī)正在注視何處。類似地，由于上述問(wèn)題，Honeywell Orbiter圓頂和許多其它制造商的圓頂都由于 上述問(wèn)題的原因而不能在較高傾斜角下正確地計(jì)及隱私區(qū)域。目前，還不存在如下的簡(jiǎn)單 等式和解決方案其可以由沒(méi)有浮點(diǎn)支持的低端處理器來(lái)執(zhí)行以獲得為了糾正上述問(wèn)題實(shí) 時(shí)所需的更新率。因此，需要一種系統(tǒng)和方法來(lái)保留隱私區(qū)域，使得對(duì)象在攝像機(jī)的各種搖 攝/傾斜/變焦條件下總是得以遮蔽。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明有利地提供一種裝置，通過(guò)該裝置，可以保留PTZ攝像機(jī)上的隱私區(qū)域，使 得該攝像機(jī)的視野內(nèi)的對(duì)象總是被遮蔽或覆蓋。被開(kāi)發(fā)出以解決這個(gè)問(wèn)題的算法是以幾何學(xué)為基礎(chǔ)的，該算法旨在記住被定義為空間中的區(qū)域的隱私區(qū)域，由4條射線標(biāo)記，所述4條射線接觸標(biāo)記區(qū)域的四個(gè)拐角并且具 有絕對(duì)搖攝和傾斜角坐標(biāo)。該隱私區(qū)域最初由屏幕上的具有已知像素坐標(biāo)的矩形來(lái)定義。 為了按照絕對(duì)角坐標(biāo)來(lái)記住隱私區(qū)域，屏幕像素坐標(biāo)被轉(zhuǎn)化成角坐標(biāo)。然后，當(dāng)攝像機(jī)移動(dòng) 并且準(zhǔn)備顯示新的屏幕時(shí)，要遮蔽的對(duì)象在該新屏幕上被定位。通過(guò)把原隱私區(qū)域的絕對(duì) 角坐標(biāo)轉(zhuǎn)化成像素坐標(biāo)來(lái)進(jìn)行對(duì)對(duì)象的定位以及顯示其隱私區(qū)域。此外，多個(gè)隱私區(qū)域可以被顯示在一個(gè)攝像機(jī)屏幕上。還提供了用于執(zhí)行對(duì)多個(gè)隱私區(qū)域的顯示，以及用于預(yù)測(cè)攝像機(jī)的運(yùn)動(dòng)的算法。根據(jù)接下來(lái)的描述和以及根據(jù)權(quán)利要求書(shū)，本發(fā)明的前述以及其它對(duì)象、方面、特 征、優(yōu)點(diǎn)，將變得更加顯而易見(jiàn)。


借助于本發(fā)明的非限制性的說(shuō)明性實(shí)施例，參考所標(biāo)記的附圖，在下面的詳細(xì)描述中進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，其中在整個(gè)附圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相同部分。然而，應(yīng)當(dāng)理 解，此發(fā)明并不限于所示出的精確布置和手段。附圖圖1是攝像機(jī)角度為0時(shí)的現(xiàn)有技術(shù)示意圖；圖2是攝像機(jī)角度為70度時(shí)的現(xiàn)有技術(shù)示意圖；圖3示出了隱私區(qū)域的絕對(duì)角坐標(biāo)；圖4示出了角坐標(biāo)到像素坐標(biāo)的映射；圖5示出了按照像素的對(duì)屏幕的X，Y坐標(biāo)映射；圖6是圖像平面的根據(jù)攝像機(jī)焦點(diǎn)的3D視圖；圖7示出了圖像平面上的具有搖攝和傾斜角的任意點(diǎn)(XI，Yl)；圖8是圖像平面的橫截面，其中將該圖像平面表示成單條線；以及圖9示出了如何按照絕對(duì)角坐標(biāo)來(lái)找出當(dāng)前屏幕的界限。
具體實(shí)施例方式提供了定義和保留PTZ圓頂攝像機(jī)的隱私區(qū)域這一問(wèn)題的一種發(fā)明性解決方案。 該攝像機(jī)的視頻顯示或屏幕有四組絕對(duì)角坐標(biāo)，一組定義該屏幕的一個(gè)拐角。為了遮蔽該 攝像機(jī)的視頻顯示上的對(duì)象并且使該對(duì)象在該攝像機(jī)搖攝、傾斜和變焦時(shí)保持隱藏，可以 建立具有可調(diào)的高度和寬度的隱私區(qū)域或者矩形，使得其將覆蓋要保持隱藏的對(duì)象。最初， 可以通過(guò)將矩形片(patch)放置在屏幕上來(lái)定義隱私區(qū)域。該矩形片的四個(gè)拐角在該屏幕 上具有像素坐標(biāo)。隱私區(qū)域算法將像素坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成角坐標(biāo)。一旦定義了隱私區(qū)域，該攝像 機(jī)就可以自由移動(dòng)，即在搖攝、傾斜以及還有變焦動(dòng)作中旋轉(zhuǎn)。對(duì)于由攝像機(jī)在任何時(shí)間點(diǎn)的移動(dòng)所產(chǎn)生的每個(gè)新的屏幕或者視頻顯示，有必要 知道要遮蔽的對(duì)象的角坐標(biāo)，并且如果該對(duì)象處于視頻顯示中，則有必要通過(guò)在該對(duì)象上 重新劃出遮蔽區(qū)域或者空白矩形/四邊形來(lái)創(chuàng)建新的隱私區(qū)域。為了創(chuàng)建所述新的隱私區(qū) 域，必須確定將這個(gè)新的區(qū)域定位在該新的屏幕上而且還對(duì)應(yīng)于以前定義的隱私區(qū)域的像 素坐標(biāo)。因此，以前定義的隱私區(qū)域的絕對(duì)角坐標(biāo)必須被轉(zhuǎn)換成該新的屏幕的像素坐標(biāo)，并 且然后遮蔽區(qū)域可以被重新劃出。可能發(fā)生如下情況先前定義的3D隱私區(qū)域空間可能與當(dāng)前屏幕顯示完全重疊、部分重疊或者不重疊。在前兩種情況下，遮蔽區(qū)將在屏幕上被示出，而在后一個(gè)事件中，當(dāng) 前屏幕將沒(méi)有隱私區(qū)域。圖3示出了隱私區(qū)域的四個(gè)拐角的像素坐標(biāo)和角坐標(biāo)。搖攝角(Θ)是攝像機(jī)光 軸的方位角，傾斜角(Φ)是攝像機(jī)光軸相對(duì)于地平面的仰角。變焦位置(zoom position) 定義了水平視場(chǎng)(Hrav)。為了找出隱私區(qū)域，有必要確定每個(gè)拐角的絕對(duì)角坐標(biāo)(θ1ρ，Φ1ρ)，(Θ2Ρ，Φ2Ρ)， (Θ3Ρ，Φ3Ρ)，(Θ4ρ，Φ4Ρ)(以度為單位)，其中所述絕對(duì)角坐標(biāo)對(duì)應(yīng)于指示隱私區(qū)域的四個(gè)拐 角的上述四個(gè)像素(χ，γ)坐標(biāo)。因此，需要一種可以將屏幕上的任何像素位置XI，Yi轉(zhuǎn)化 成絕對(duì)角坐標(biāo)(θ1Ρ，Φ1Ρ)的函數(shù)，使得(θ1Ρ，Φ1Ρ)=函數(shù)(搖攝角，傾斜角，變焦位置，XI， Yl)。一旦建立了隱私區(qū)域，PTZ圓頂攝像機(jī)就可以執(zhí)行搖攝、傾斜和變焦操作，并且該 攝像機(jī)能夠從當(dāng)前位置發(fā)生改變，以便顯示新的屏幕。在任何時(shí)刻，對(duì)于新的屏幕而言已知 的信息為搖攝角、傾斜角和變焦位置。當(dāng)新的屏幕被顯示時(shí)，隱私區(qū)域必須在該新的屏幕上 被重新劃出。因此，成為必要的是在新的屏幕上確定對(duì)應(yīng)于隱私區(qū)域四個(gè)拐角的絕對(duì)角坐 標(biāo)(θ1ρ，Φ1Ρ)，(Θ2Ρ，Φ2Ρ)，(Θ3Ρ, Φ3Ρ)，(Θ4Ρ，Φ4Ρ)的四個(gè)像素坐標(biāo)(Χ1，Υ1)，(Χ2，Υ2)， (Χ3，Υ3)，(Χ4，Υ4)。因此，需要一種能將任何絕對(duì)角坐標(biāo)(Θ1Ρ，Φ1Ρ)轉(zhuǎn)化成屏幕上的相應(yīng) 像素位置XI，Yl的反函數(shù)，使得(ΧΙ,ΥΙ)=反函數(shù)(搖攝角，傾斜角，變焦位置，Θ1Ρ，Φ1Ρ)。圖4圖示了 將隱私區(qū)域的四個(gè)拐角的隱私角坐標(biāo)(Θ1Ρ，Φ1Ρ)(Θ2Ρ，Φ2Ρ)(Θ3Ρ， Φ3Ρ) (Θ4Ρ，Φ4Ρ)轉(zhuǎn)化成像素坐標(biāo)(XI，Yl) (Χ2，Υ2) (Χ3，Υ3) (Χ4，Υ4)。然而，可能的是根據(jù) 攝像機(jī)相對(duì)于原隱私區(qū)域位置的定向(即攝像機(jī)視野已經(jīng)移動(dòng)多遠(yuǎn))，新的屏幕可能不包 含四個(gè)拐角或點(diǎn)中的一個(gè)或者多個(gè)。隨后給出根據(jù)攝像機(jī)幾何進(jìn)行幾何計(jì)算和推導(dǎo)確切關(guān)系的細(xì)節(jié)。提供了像素坐標(biāo) 到絕對(duì)角坐標(biāo)函數(shù)的推導(dǎo)，并且然后提供了絕對(duì)角坐標(biāo)到像素坐標(biāo)反函數(shù)的推導(dǎo)。圖5示出了包含高為“H”個(gè)像素、寬為“W”個(gè)像素的隱私區(qū)域或者盒子的視頻屏 幕。水平像素的總數(shù)被示為HpiX_total，以及垂直像素總數(shù)被示為VpiX_total。隱私區(qū)域 的像素坐標(biāo)(X1P，YlP)，(X2P，Y2P)，(X3P，Y3P)，(X4P，Y4P)計(jì)算如下XlP = X2P = Hpix_total/2-ff/2X4P = X3P = Hpix_total/2+ff/2YlP = Y4P = Vpix_total/2-H/2Y2P = Y3P = Vpix total/2+H/2在確定了像素坐標(biāo)之后，進(jìn)行從像素坐標(biāo)(X，Y)到絕對(duì)角坐標(biāo)(θρ O1)的轉(zhuǎn)化。圖6示出了圖像平面的根據(jù)攝像機(jī)焦點(diǎn)的3D視圖。在圖6中，PQRS 610為圖像平面。AB 620是從焦點(diǎn)600劃到圖像平面610中心630的線。點(diǎn)C 640處于該圖像平面的右中端。線 650,660為點(diǎn)B 630,C 640在水平平面670上的垂直投影。角BAC 680為水平視場(chǎng)Hrav。根 據(jù)定義，任何點(diǎn)的傾斜角Φ為其與垂直平面所成的角，并且通過(guò)作一條到水平平面的垂線 且找出該投影與搖攝參考方向所成的角來(lái)找出搖攝角Θ。在圖6中，點(diǎn)B 630為圖像平面 的中心并且它具有坐標(biāo)( ，Φ)、即攝像機(jī)的搖攝角和傾斜角。另外，圖6示出了角BAD(即 傾斜角Φ)和角XAD(即搖攝角θ)。對(duì)于點(diǎn)C 640，圖6示出了角CAE(即傾斜角Φ》和角XAE(即搖攝角G1),并且圖示了 角XAD+角DAE= Θ + ΘΗ。 上面已經(jīng)討論，已知的參數(shù)為搖攝角、傾斜角(Θ，Φ)，水平視場(chǎng)(Hfqv)，以及遠(yuǎn)離 中心的像素?cái)?shù)Dpixles (其根據(jù)像素坐標(biāo)確定)。已知的還有在直角三角形ABC中，Sin Hfov = BC/AC = Dpixels/AC (1)Cos Hfov = AB/AC = R pixels/AC (2)在直角三角形BDA中，SinO = BD/AB = BD/Rpixels(3)以及，在直角三角形AEC中，SinO1 = CE/AC.(4)由于CE = BD,因此得到SinO1 = BD/AC(通過(guò)代入(4)得到)。因此，SinO1= BD/AC = (R pixels SinO)/AC(通過(guò)代入(3)得到)= (R pixels/AC) SinO= (Cos Hfov) SinO (通過(guò)代入⑵得到)因此，SinO1= Cos Hfov SinO，并且O1 = Sin inv(Cos Hfov SinΦ)(5)下面有必要按照如下方式找出G1 = Θ + ΘΗ，其中θ是已知的。為了確定 ΘΗ，在直角三角形ADE中，DE = BC = Dpixels,因此Sin ΘΗ = DE/AE = BC/AE = Dpixels/AE.(6)在直角三角形AEC中，CosO1 = AE/ACAE = AC CosO1.(7)在直角三角形ABC中，Dpixels/AC = Sin Hfov 或者 AC = Dpixels/Sin Hfov因此，AE= (Dpixels/Sin Hrav)CosO1 (通過(guò)代入(7)得到)另外，將AE代入(6)，SinθΗ = Dpixels/AE = Dpixels/((Dpixels/Sin Hfov)CosO1)或者Sin h = Sin HfovZCosO1因此ΘΗ = Sin inv(Sin HravZCosO1)(8)回想到θ i = θ + θ H，，得到= θ+Sin inv (Sin HfovZCoso1)(通過(guò)代入(8)得到)(9)重寫等式(5)，得到O1 = Sin inv (Cos Hfov SinΦ)(5) 上面的等式(9)和(5)示出了在C點(diǎn)的角坐標(biāo)(G1, O1)按照已知參數(shù)(θ，Φ) (即攝像機(jī)的搖攝角和傾斜角，以及水平視場(chǎng)Hfw)的關(guān)系。上面的關(guān)系所針對(duì)的是視場(chǎng)的水平端點(diǎn)上的點(diǎn)C。
可以擴(kuò)展上面的等式以找出圖像平面上的任意像素(X，Y)的角坐標(biāo)(θρ Φ)。 圖7示出了圖像平面，其中在該圖像平面上存在任意點(diǎn)(XI，Υ1)，需要找出其角坐標(biāo)(Θ” Φ》。如圖所示，在中心處的傾斜角Φ由Φ+δ Φ來(lái)代替，其中δ Φ為相對(duì)于中心的增量 角，以反映像素在距中心Yl距離處。如圖6所示，角BAC(其等于Hfw)由角EAF或者δ G1 來(lái)代替。因此找出δ Φ和δ θ工是必要的。圖8示出了從焦點(diǎn)P700劃到圖像平面的中心 Q720的一條垂線PQ710。SQ 730為沿著垂直視場(chǎng)Vfqv 740的像素。根據(jù)定義Vfqv =縱橫比*HFQV，其中縱橫比為3 4或者0.75。在三角形PQR和PQS中，Tan δ Φ = QR/PQ = Yl pixels/PQ 并且(10)Tan Vfov = QS/PQ = Vpixels/PQ(11)其中Vpixels為總垂直像素的一半，例如，對(duì)于400*240像素的屏幕，Vpixels = 240/2 = 120 像素。將等式(10)除以(11)，我們有Tan δ Φ/Tan Vfov = Ylpixels/Vpixels,Tan δ Φ = Tan VF。v*(Yl pixels/Vpixels)，解出 δ Φ，得到δ Φ = Tan inv(Tan VF0V*(Y1 pixels/Vpixels)) (12)類似的，δ Θ與HpiXels、HFQV和距中心的距離Xl有關(guān)，因此δ Θ = Tan inv (Tan Hfov* (XI pixels/Hpixels)) (13)其中Hpixels為總水平像素的一半，例如，對(duì)于400*240像素的屏幕，Hpixels = 400/2 = 200 像素。再次參考圖7，在距垂直軸距離小或者δ Φ小的情況下，角度δ θ和δ θ 1幾乎 相等。因此，可以按照如下推導(dǎo)出進(jìn)一步的幾何計(jì)算在三角形AEF中，Tan δ Θ 1 = EF/AE在三角形ABD中，Tan δ Θ = BD/ABCos δ Φ = ΑΒ/ΑΕTan δ Θ 1 = EF/AE由于 EF = BD,所以Tan δ Θ 1 = BD/AE = BD/AB*AB/AE= Cos δ O^Tan δ Θ，并且δ Θ 1 = Tan inv (Cos δ O^Tan δ Θ)(14)最后，經(jīng)過(guò)修改的等式(5)和(9)變?yōu)镚1= Θ + Θη = Θ+Sin inv (Sin δ Θ !/CosO1)(15)O1 = Sin inv(Cos δ Θ 1 Sin(0+ δ Φ))(16)
當(dāng)隱私區(qū)域被確定時(shí)，上面的等式(13，14)可以用于找出所定義的隱私區(qū)域的四 個(gè)絕對(duì)角位置。每一對(duì)像素坐標(biāo)被相應(yīng)地變換成絕對(duì)角坐標(biāo)，使得(X1P，YlP) — (Θ1ΡΦ1Ρ).(Χ2Ρ，Υ2Ρ) — (Θ2ΡΦ2Ρ).(Χ3Ρ，Υ3Ρ) — (Θ3ΡΦ3Ρ).(Χ4Ρ，Υ4Ρ) — (Θ4ΡΦ4Ρ).一旦建立了隱私區(qū)域，則當(dāng)攝像機(jī)移動(dòng)和執(zhí)行搖攝、傾斜和/或者變焦時(shí)，該隱私 區(qū)域可以在“新”的屏幕(即該攝像機(jī)移動(dòng)以后所顯示的屏幕)上被重新劃出。這時(shí)，隱私 區(qū)域角坐標(biāo)為已知。必須找出這些角坐標(biāo)在新的屏幕上的定位或者位置，并且重新劃出隱 私區(qū)域，也就是說(shuō)，必須確定對(duì)應(yīng)于角位置的像素坐標(biāo)。因此，下面將推導(dǎo)出可以將任何絕 對(duì)角坐標(biāo)(Θ1Ρ，Φ1Ρ)轉(zhuǎn)化成該屏幕上的相應(yīng)像素位置XI，Yl的反函數(shù)。因?yàn)橐阎?1= + 11，所以θΗ= r (從G1減去搖攝角θ以得到ΘΗ)。Sin ΘΗ = Sin δ θ 1/CosΦ丨(通過(guò)代入等式(15)得到)，因此δ Θ1 = Sin Inv(Sine^CosO1)(17)根據(jù)等式(13)可以推導(dǎo)出Xl pixel Distance = Hpixels氺(Tan δ Θ /Tan Hfov)Xl pixel = Xl pixel Distance+X center offset (18)因?yàn)楦鶕?jù)等式(16)，由于O1 = Sin inv(Cos δ Θ1 Sin(0+δ Φ))，所以 Φ 1 是 已知的，其是該點(diǎn)的仰角Sin(0+ δ Φ)) = SinO1ZCos δ Θ 1(Φ+ δ Φ)) = Sin inv(Sin01/Cos δ Θ 1)Φ，即當(dāng)前的傾斜角，也是已知的。δ Φ = Sin inv(Sin01/Cos δ Θ 1)-Φ(19)類似的，利用等式(12)我們推導(dǎo)出Yl pixel Distance = Vpixels* (Tan δ Φ/Tan Vfov)Yl pixel = Yl pixel Distance+Y center offset (20)當(dāng)隱私區(qū)域被確定時(shí)，上面的等式(18，20)可以用于得到所定義的隱私區(qū)域的四 個(gè)像素坐標(biāo)。每一對(duì)絕對(duì)角坐標(biāo)都被相應(yīng)地變換成像素坐標(biāo)，使得(θ1ρΦ1ρ) — (X1P，YlP)(Θ2ΡΦ2Ρ) — (Χ2Ρ，Υ2Ρ)(Θ3ΡΦ3Ρ) — (Χ3Ρ，Υ3Ρ)(Θ4ΡΦ4Ρ) — (Χ4Ρ，Υ4Ρ).因此等式13、14、18和20可以用于確定隱私區(qū)域的適當(dāng)定位或位置，使得無(wú)論P(yáng)TZ圓頂攝像機(jī)如何運(yùn)行，遮蔽區(qū)都保持被遮蔽。在優(yōu)選的實(shí)施例中，使用這些公式，隱私區(qū)域 可以以高達(dá)每秒二十次(50毫秒)的頻度被更新?？梢允褂肗GD (下一代圓頂)固件來(lái)實(shí)施本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述NGD固件能同 時(shí)定義32個(gè)隱私區(qū)域并在屏幕上顯示最多8個(gè)隱私區(qū)域。如果8個(gè)以上隱私區(qū)域是有效 的，則基于優(yōu)先級(jí)選擇顯示8個(gè)。該實(shí)施例可以利用Honeywell NGD圓頂來(lái)進(jìn)行，HoneywellNGD圓頂是高速圓頂，其能夠以每秒480度的速度以及每秒3840度的加速度運(yùn)動(dòng)，其在小于 1秒鐘的時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)化成360度角旋轉(zhuǎn)。因此，隱私區(qū)域更新必須足夠快地進(jìn)行，以使得遮蔽 矩形/四邊形能夠跟蹤要覆蓋的對(duì)象并且在任何速度下都不滯后。運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)以及變焦預(yù)測(cè) 可以用于抵消快速運(yùn)動(dòng)和變焦的影響。接下來(lái)的步驟將概述如何在處理器中實(shí)時(shí)更新多個(gè) 隱私區(qū)。
在步驟1，在該過(guò)程的開(kāi)始，在知道當(dāng)前的變焦、搖攝、傾斜值的情況下將當(dāng)前屏幕 的四個(gè)拐角轉(zhuǎn)化為角坐標(biāo)。所使用的角分辨率可以是1/20(^度，也就是說(shuō)，每個(gè)計(jì)數(shù)對(duì)應(yīng) 于0. 005度。在步驟2，檢查每個(gè)隱私區(qū)域，以獲悉其是否與屏幕有任何重疊以至于該隱私區(qū)域 應(yīng)當(dāng)顯示在該屏幕上。如果特定隱私區(qū)域與屏幕有重疊，則設(shè)置此隱私區(qū)域的hit_flag為 TRUE0為了執(zhí)行該檢查，對(duì)于每個(gè)隱私區(qū)域的四個(gè)拐角點(diǎn)，檢查該點(diǎn)是否落入當(dāng)前屏幕 內(nèi)。如圖9所示，在屏幕的范圍內(nèi)存在梯度，其中屏幕底部具有與屏幕頂部相比較寬的搖攝 角，也就是說(shuō)， 2到Θ3將是Θ的最大梯度。類似地，傾斜角也具有在屏幕范圍內(nèi)的梯度， 其中最大梯度處于O1到。5范圍內(nèi)。為了確定隱私區(qū)域是否與當(dāng)前的屏幕重疊，只要執(zhí)行以下比較就足夠了。1)確定是否θ2 <= θ1ρ到θ4ρ<= θ 3，也就是說(shuō)，檢查以獲悉θ1ρ到θ4ρ的任 何角度是否落在Θ2Θ3之間的區(qū)間內(nèi)。(一個(gè)或多個(gè)拐角點(diǎn)是否處于屏幕左底部搖攝角與 右底部搖攝角之間？)2)確定是否O1 <= Φ1ρ到Θ4ρ<= Φ5，也就是說(shuō)，檢查以獲悉Φ1ρ到Φ4ρ的任 何角度是否落在①工與。5之間的區(qū)間內(nèi)。(一個(gè)或多個(gè)拐角點(diǎn)是否處于屏幕左頂部?jī)A斜 角與底部中心傾斜角之間？)如果以上針對(duì)θ和Φ的條件不滿足，也就是說(shuō)隱私區(qū)域θ lp到θ4ρ和Φ1ρ到Φ4ρ 沒(méi)有落在屏幕搖攝或傾斜梯度界限內(nèi)，則該隱私區(qū)域與當(dāng)前屏幕不重疊，并且把hit_flag 設(shè)置為FALSE。否則，隱私區(qū)域可能重疊，并且需要進(jìn)行從角坐標(biāo)到像素坐標(biāo)的轉(zhuǎn)化。在步驟3，檢查與當(dāng)前的屏幕重疊的隱私區(qū)域的數(shù)目。如果有8個(gè)以上隱私區(qū)域 的hit_flag設(shè)置為TRUE，則一些隱私區(qū)域必須被除去，這是因?yàn)樵谄聊簧巷@示的隱私區(qū)域 不能超過(guò)8個(gè)。通過(guò)設(shè)置hit_flag為FALSE來(lái)在只有八個(gè)隱私區(qū)域具有等于TURE的hit_ flag的任何時(shí)刻以前移除最低優(yōu)先級(jí)的隱私區(qū)域。然后只有八個(gè)隱私區(qū)域?qū)⒃谄聊簧媳粍?出。對(duì)于隱私區(qū)域的當(dāng)前屏幕映射，進(jìn)一步考慮到Hit_f lag為TURE的隱私區(qū)域，并且不再 考慮Hit_flag為FALSE的隱私區(qū)域。在步驟4，使用像素映射(以及在步驟2所轉(zhuǎn)化的像素坐標(biāo))劃出隱私區(qū)域。對(duì)每 個(gè)區(qū)域進(jìn)行矩形填充。上面步驟的處理是計(jì)算密集的，并且需要有限的時(shí)間來(lái)完成。另外，在計(jì)算結(jié)束 時(shí)，攝像機(jī)可能已經(jīng)移動(dòng)，使得屏幕搖攝、傾斜、和/或變焦坐標(biāo)可能已經(jīng)發(fā)生變化。因此， 所計(jì)算的值將對(duì)應(yīng)于提前20毫秒以前有效的屏幕，這意味著存在如下風(fēng)險(xiǎn)所計(jì)算的隱私 區(qū)域可能總是稍微滯后于屏幕上的實(shí)際對(duì)象。為了糾正這個(gè)問(wèn)題，可以通過(guò)預(yù)測(cè)在新的隱私位圖將被更新的間隔(例如20ms)的結(jié)尾時(shí)的搖攝和傾斜位置以及將這些預(yù)測(cè)值用于隱私區(qū)域定位計(jì)算來(lái)補(bǔ)償攝像機(jī)的運(yùn)動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施例中，使用下面的運(yùn)動(dòng)等式來(lái)進(jìn)行預(yù)測(cè)coF = coj+a t9 - tC^f +B "OJjtrwj -o/ + 2a8其中角度單位為弧度/秒，速度單位為弧度/秒2并且其中a-角加速度wl-初始角速度最終的角速度0-角位移t-時(shí)間間隔(這里為0. 02s)此外，可以使用變焦查找表來(lái)進(jìn)行變焦移動(dòng)補(bǔ)償。盡管已在特定實(shí)施例中描述了本發(fā)明，但應(yīng)當(dāng)理解，不應(yīng)當(dāng)將本發(fā)明解釋成受這 樣的實(shí)施例限制，而是應(yīng)當(dāng)根據(jù)下面的權(quán)利要求書(shū)來(lái)解釋本發(fā)明。
權(quán)利要求
一種用于在PTZ圓頂攝像機(jī)上保留隱私區(qū)域的方法，所述方法包括在攝像機(jī)顯示屏上對(duì)要遮蔽的對(duì)象進(jìn)行定位；疊加已知的矩形以遮蔽所述對(duì)象，所述矩形有四個(gè)拐角，每個(gè)拐角都具有像素坐標(biāo)；將所述像素坐標(biāo)中的每一個(gè)轉(zhuǎn)化成絕對(duì)角坐標(biāo)；移動(dòng)所述攝像機(jī)并且顯示第二攝像機(jī)視圖/屏幕；以及如果所述對(duì)象處于所述第二攝像機(jī)視圖/屏幕上，則將所述絕對(duì)角坐標(biāo)中的每一個(gè)轉(zhuǎn)化成像素坐標(biāo)，創(chuàng)建具有所轉(zhuǎn)化的像素坐標(biāo)的新形成的矩形，并且顯示所述新形成的矩形以遮蔽所述對(duì)象。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中移動(dòng)所述攝像機(jī)包括使所述攝像機(jī)搖攝、使所述 攝像機(jī)傾斜以及使所述攝像機(jī)變焦中的至少一個(gè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中移動(dòng)所述攝像機(jī)包括預(yù)測(cè)所述攝像機(jī)的搖攝位置 以及所述攝像機(jī)的傾斜位置中的至少一個(gè)。
4.一種用于在具有四個(gè)拐角的PTZ圓頂攝像機(jī)屏幕上保留和顯示一個(gè)以上隱私區(qū)域 的方法，所述方法包括對(duì)于每個(gè)隱私區(qū)域，確定用于遮蔽對(duì)象的矩形，其中所述矩形具有四個(gè)拐角，每個(gè)拐角 都具有像素坐標(biāo)，并且將所述像素坐標(biāo)轉(zhuǎn)化成絕對(duì)角坐標(biāo)； 把所述攝像機(jī)屏幕的四個(gè)拐角轉(zhuǎn)化成角坐標(biāo)；對(duì)于每個(gè)隱私區(qū)域，確定所述隱私區(qū)是否處于所述攝像機(jī)屏幕上，并且如果所述隱私 區(qū)域處于所述攝像機(jī)屏幕上，則選擇要顯示的不超過(guò)最大允許數(shù)目個(gè)隱私區(qū)域；以及對(duì)于要顯示的多個(gè)隱私區(qū)域，將所述絕對(duì)角坐標(biāo)中的每一個(gè)轉(zhuǎn)化成像素坐標(biāo)，創(chuàng)建具 有所轉(zhuǎn)化的像素坐標(biāo)的新形成的矩形，并且顯示所述新形成的矩形來(lái)遮蔽所述對(duì)象。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中基于優(yōu)先級(jí)進(jìn)行選擇。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的方法，其中使用具有參數(shù)的函數(shù)來(lái)進(jìn)行像素坐標(biāo)到 絕對(duì)角坐標(biāo)的轉(zhuǎn)化，所述參數(shù)至少包括水平視場(chǎng)、垂直像素、水平像素，以及攝像機(jī)光軸角度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的方法，其中使用公式進(jìn)行像素坐標(biāo)到絕對(duì)角坐標(biāo)的 轉(zhuǎn)化δ Φ = Tan inv(Tan VF0V*(Y1 pixels/Vpixels)) δ Θ =Tan inv (Tan Hfov* (XIρ ixels/Hpixels))= Θ+Sin inv (Sin δ Θ !/CosO1)以及 O1 = Sin inv (Cos δ Θ 1 Sin(0+ δ Φ))其中 Hfw =水平視場(chǎng) VFOV = 0. 75*HFOVVpixels =垂直像素總數(shù)的一半 Hpixels =水平像素總數(shù)的一半 Θ=攝像機(jī)光軸的方位角 Φ=攝像機(jī)光軸的仰角。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的方法，其中使用具有參數(shù)的函數(shù)進(jìn)行絕對(duì)角坐標(biāo)到 像素坐標(biāo)的轉(zhuǎn)化，所述參數(shù)具有至少包括水平視場(chǎng)、垂直像素、水平像素，以及攝像機(jī)光軸角度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的方法，其中使用公式進(jìn)行絕對(duì)角坐標(biāo)到像素坐標(biāo)的 轉(zhuǎn)化Xl pixel = (Hpixels* (Tan δ Θ /Tan Hfov) ) +X center offset Yl pixel = (Vpixels*(Tan δ Φ/Tan Vfov))+Y center offset，其中 Hfw =水平視場(chǎng) Vfov = 0. 75*HfovVpixels =垂直像素總數(shù)的一半 Hpixels =水平像素總數(shù)的一半 Θ=攝像機(jī)光軸的方位角 Φ=攝像機(jī)光軸的仰角
10.一種制作的產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)可使用的介質(zhì)，其具有包含在其上的計(jì)算機(jī)可讀程序代碼裝置以用于在PTZ圓 頂攝像機(jī)上保留隱私區(qū)域，所述制作的產(chǎn)品中的所述計(jì)算機(jī)可讀程序代碼裝置包括 用于在攝像機(jī)顯示屏上定位要遮蔽的對(duì)象的計(jì)算機(jī)可讀程序代碼； 用于疊加用于遮蔽所述對(duì)象的已知矩形的計(jì)算機(jī)可讀程序代碼，所述矩形有四個(gè)拐 角，每個(gè)拐角都具有像素坐標(biāo)；用于將所述像素坐標(biāo)中的每一個(gè)轉(zhuǎn)化成絕對(duì)角坐標(biāo)的計(jì)算機(jī)可讀程序代碼； 用于移動(dòng)所述攝像機(jī)以及顯示第二攝像機(jī)視圖/屏幕的計(jì)算機(jī)可讀程序代碼；以及 一種計(jì)算機(jī)可讀程序代碼，其用于如果所述對(duì)象處于第二攝像機(jī)視圖/屏幕上，則 將所述絕對(duì)角坐標(biāo)中的每一個(gè)轉(zhuǎn)化成像素坐標(biāo)；創(chuàng)建具有所轉(zhuǎn)化的像素坐標(biāo)的新形成的矩 形；以及顯示所述新形成的矩形以遮蔽所述對(duì)象。
11.如權(quán)利要求10所述的產(chǎn)品，其中移動(dòng)所述攝像機(jī)包括使所述攝像機(jī)搖攝，使所述 攝像機(jī)傾斜，以及使所述攝像機(jī)變焦中的至少一個(gè)。
12.如權(quán)利要求10所述的產(chǎn)品，其中移動(dòng)所述攝像機(jī)包括預(yù)測(cè)所述攝像機(jī)的搖攝位置 以及所述攝像機(jī)的傾斜位置中的至少一個(gè)。
13.一種制作的產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)可使用的介質(zhì)，其具有包含在其上的計(jì)算機(jī)可讀程序代碼裝置以用于在具有四 個(gè)拐角的PTZ圓頂攝像機(jī)屏幕上保留一個(gè)以上隱私區(qū)域，所述制作的產(chǎn)品中的所述計(jì)算機(jī) 可讀程序代碼裝置包括一種可讀程序代碼，其用于對(duì)于每個(gè)隱私區(qū)域，確定用于遮蔽對(duì)象的矩形，所述矩形 有四個(gè)拐角，每個(gè)拐角具有第一像素坐標(biāo)；以及將所述第一像素坐標(biāo)轉(zhuǎn)化成絕對(duì)角坐標(biāo)； 用于將攝像機(jī)屏幕的四個(gè)拐角轉(zhuǎn)化成角坐標(biāo)的計(jì)算機(jī)可讀程序代碼； 一種計(jì)算機(jī)可讀程序代碼，其用于對(duì)于每個(gè)隱私區(qū)域，確定所述隱私區(qū)域是否處于所 述攝像機(jī)屏幕上；以及如果所述隱私區(qū)域處于所述計(jì)算機(jī)屏幕上，則選擇要顯示的不超過(guò) 最大允許數(shù)目個(gè)隱私區(qū)域；以及一種計(jì)算機(jī)可讀程序代碼，其用于對(duì)于要顯示的多個(gè)隱私區(qū)域，將所述絕對(duì)角坐標(biāo)中 的每一個(gè)轉(zhuǎn)化成像素坐標(biāo)；創(chuàng)建具有所轉(zhuǎn)化的像素坐標(biāo)的新形成的矩形；以及顯示所述新 形成的矩形以遮蔽所述對(duì)象。
14.如權(quán)利要求13所述的產(chǎn)品，其中基于優(yōu)先級(jí)進(jìn)行選擇。
15.如權(quán)利要求10-14任一項(xiàng)所述的產(chǎn)品，其中使用具有參數(shù)的函數(shù)進(jìn)行像素坐標(biāo)到 絕對(duì)角坐標(biāo)的所述轉(zhuǎn)化，所述參數(shù)具有至少包括水平視場(chǎng)、垂直像素、水平像素，以及攝像 機(jī)光軸角度。
16.如權(quán)利要求10-15任一項(xiàng)所述的產(chǎn)品，其中使用下面的公式進(jìn)行像素坐標(biāo)到絕對(duì) 角坐標(biāo)的所述轉(zhuǎn)換δ Φ =Tan inv(Tan VF0V*(Y1 pixels/Vpixels)) δ Θ =Tan inv (Tan Hfov* (XI pixels/Hpixels))= Θ+Sin inv (Sin δ Θ 1/Cos O1)以及 O1 = Sin inv (Cos δ Θ 1 Sin(0+ δ Φ))，其中 Hfw =水平視場(chǎng) Vfov = 0. 75*HfovVpixels =垂直像素總數(shù)的一半 Hpixels =水平像素總數(shù)的一半 Θ=攝像機(jī)光軸的方位角 Φ=攝像機(jī)光軸的仰角。
17.如權(quán)利要求10-16任一項(xiàng)所述的產(chǎn)品，其中使用具有參數(shù)的函數(shù)進(jìn)行絕對(duì)角坐標(biāo) 到像素坐標(biāo)的所述轉(zhuǎn)化，所述參數(shù)具有至少包括水平視場(chǎng)、垂直像素、水平像素，以及攝像 機(jī)光軸角度。
18.如權(quán)利要求10-17任一項(xiàng)所述的產(chǎn)品，其中使用下面公式進(jìn)行絕對(duì)角坐標(biāo)到像素 坐標(biāo)的所述轉(zhuǎn)換Xl pixel = (Hpixels* (Tan δ Θ /Tan Hfov) ) +X center offset Yl pixel = (Vpixels*(Tan δ Φ/Tan Vfov))+Y center offset，其中 HFOV =水平視場(chǎng) Vfov = 0. 75*HfovVpixels =垂直像素總數(shù)的一半 Hpixels =水平像素總數(shù)的一半 Θ=攝像機(jī)光軸的方位角 Φ=攝像機(jī)光軸的仰角。
全文摘要
本發(fā)明有利地提供一種裝置，通過(guò)該裝置，可以保留PTZ攝像機(jī)上的隱私區(qū)域，使得該攝像機(jī)的視野內(nèi)的對(duì)象總是被遮蔽或覆蓋。提出一種算法，其旨在記住被定義為空間中的區(qū)域的隱私區(qū)域，由四條射線標(biāo)記，所述4條射線接觸標(biāo)記區(qū)域的四個(gè)拐角并且具有絕對(duì)搖攝、傾斜角坐標(biāo)。該隱私區(qū)域最初由屏幕上的具有已知像素坐標(biāo)的矩形來(lái)定義，所述像素坐標(biāo)被轉(zhuǎn)化成角坐標(biāo)。然后，當(dāng)攝像機(jī)移動(dòng)并且準(zhǔn)備顯示新的屏幕時(shí)，隱私區(qū)域被疊加在要遮蔽的對(duì)象上。通過(guò)把原隱私區(qū)域的絕對(duì)角坐標(biāo)轉(zhuǎn)化成像素坐標(biāo)來(lái)進(jìn)行對(duì)對(duì)象的定位以及顯示其隱私區(qū)域。此外，多個(gè)隱私區(qū)域可以被顯示在一個(gè)攝像機(jī)屏幕上。
文檔編號(hào)H04N7/18GK101803384SQ200880106462
公開(kāi)日2010年8月11日 申請(qǐng)日期2008年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月13日
發(fā)明者A·馬里斯瓦米, M·戈皮納思 申請(qǐng)人:霍尼韋爾國(guó)際公司