專利名稱：全景監(jiān)視設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及全景成像設(shè)備的領(lǐng)域，尤其用于影像監(jiān)視。
背景技術(shù)：
在本領(lǐng)域內(nèi)，以非常大的角度成像的各種不同的方法是公知的。
因為其制造費用的高昂以及很難用軟件再處理方法校正其像差，使用非球面透鏡的方法是不令人滿意的。
鏡的使用是同樣公知的，其需要利用光學或軟件變形處理來解決變形問題。
作為示例，PCT專利申請WO 9506303說明了一種用來監(jiān)視空間的監(jiān)視系統(tǒng)，其包括單個攝像機和圓拱形凸面鏡。攝像機相對于鏡以這樣一種方式被裝配，即鏡面的大部分處于攝像機的視場內(nèi)。鏡具有這樣一種外形，即來自大部分空間的輻射光被圓拱形鏡反射至攝像機的成像面上。優(yōu)選地，圓拱形鏡是以圓形方式對稱的，并且其對稱軸線對準攝像機的光軸。通常，攝像機為電子攝像機，其包括在其成像面高度上具有電荷耦合器件的傳感器。由攝像機產(chǎn)生的處理后的空間圖像以圓形的或平坦的圖像形式顯示在監(jiān)視屏幕上。用來處理電子攝像機的圖像的系統(tǒng)可以包括一種用來檢測出運動的算法，該算法在空間的整個預定區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)運動時發(fā)出警報。
另一個專利申請WO 9750252A1涉及一種對全景成像的設(shè)備，該設(shè)備在360°范圍內(nèi)即時地捕獲全景的圖像。根據(jù)其各實施例之一，該成像設(shè)備包括捕獲周圍全景的光的凸面鏡、校正散光的像散透鏡、使用光會聚于單一點的物鏡、使極化格式(polar format)的圖像會聚成二維平面圖像的平場透鏡以及用來捕獲圖像的機構(gòu)，該機構(gòu)捕獲周圍全景的二維的、優(yōu)化的環(huán)形圖像。該全景成像設(shè)備還包括用來顯示和分配全景圖像的各種不同的系統(tǒng)。特別地，所述這些系統(tǒng)包括一種裝置以及一種過程，使得以這樣一種方式數(shù)字化實現(xiàn)矩形投影中的二維環(huán)形圖像的幾何變換，即全景圖像能根據(jù)如印刷圖像和電視圖像的傳統(tǒng)過程而被顯示出來。
所述方案預期用于360°范圍成像，但其所產(chǎn)生的圖像用在影像監(jiān)視中效果很差。
實際上，這種全景圖像無法取得對所覆蓋視場的細節(jié)的正確理解，并且因而無法實現(xiàn)高效的影像監(jiān)視。
使用具有正常視場(normal field)的攝像機來掃描被檢測空間的影像監(jiān)視方案是同樣公知的。該方法會得到滿意的圖像，但其缺點是在掃描時留有非可視化的區(qū)域。每個要被檢查的區(qū)域僅僅被可視化非常有限的時間，其小于陰影時間(shadow time)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種小型全景影像監(jiān)視設(shè)備，其避免了前面所說明的各種不同方法的缺點。
為此，根據(jù)其最一般的含義，本發(fā)明涉及一種影像監(jiān)視設(shè)備，包括利用攝像機形成全景圖像以及采集全景圖像的光學裝置，該攝像機將影像信息傳送至遠程觀察站；其特征在于，該影像監(jiān)視設(shè)備還包括采集裝置，該采集裝置通過包括在全景成像視場內(nèi)的非全景張角來采集圖像，該采集裝置的定向是根據(jù)于全景圖像中的所感興趣的檢測區(qū)域相對于全景光學裝置的視場而控制的。
有利地，采集裝置由沿至少一個旋轉(zhuǎn)軸線可移動的附加攝像機構(gòu)成。
根據(jù)一種改型，采集裝置由沿兩個垂直的旋轉(zhuǎn)軸線可移動的附加攝像機構(gòu)成。
根據(jù)優(yōu)選的實施方式，全景圖像形成裝置包括至少一個具有對稱軸和彎曲截面的鏡，并且采集裝置由沿該鏡的對稱軸線可移動的附加攝像機構(gòu)成。
全景圖像形成裝置優(yōu)選包括在其中心處穿孔的具有凹截面的環(huán)形主鏡，該主鏡將主圖像反射在第二鏡上，第二鏡為圓形的、凹的并且具有與光軸共軸的橢圓外形；該設(shè)備還包括數(shù)字圖像掃描儀，其布置在光軸上用來接收由第二鏡反射的第二圖像。
根據(jù)特別的實施方式—全景圖像形成裝置包括設(shè)在第二鏡和圖像傳感器之間的光圈；—全景圖像形成裝置包括具有雙曲線截面的圓形主鏡；—全景圖像形成裝置包括凹的、橢圓形第二鏡；—全景圖像形成裝置的圖像傳感器在后面布置在一個與主鏡相交的橫向平面上；—全景圖像形成裝置的第二鏡為具有橢圓截面的鏡；—全景圖像形成裝置包括第二鏡，所述第二鏡由具有橢圓截面外形的凹形罩形成，從而確保主鏡沿圓環(huán)在傳感器上的聚焦。
有利地，全景圖像形成裝置包括至少一個索引孔，所述索引孔安置在由非全景采集裝置所掃描的視場內(nèi)。
根據(jù)一種改型，該設(shè)備還包括布置在圓冠部上的索引孔，所述圓冠部與采集全景圖像的裝置同軸；以及第二索引孔，其布置在一個包含采集全景圖像的裝置的軸線的平面上。
根據(jù)特別的實施方式，該設(shè)備還包括觀察站以及電路；所述觀察站包括用來瞄準全景圖像中感興趣區(qū)域的裝置，所述電路根據(jù)瞄準裝置所提供的信息來控制非全景攝像機的角位置。
根據(jù)有利的實現(xiàn)方式，瞄準裝置包括用來觀察全景圖像的觸摸屏。
根據(jù)另一種改型，該設(shè)備還包括觀察站以及電路；所述觀察站包括分析全景圖像的裝置，其發(fā)送表示全景圖像中感興趣區(qū)域的位置的信息；所述電路根據(jù)分析裝置所提供的信息來控制非全景攝像機的角位置。
根據(jù)一種特別的實施方式，該分析裝置是用來檢測全景圖像的局部變化的裝置。


參看下面針對與非限制性實施例相對應(yīng)的附圖所作描述，將可更好地理解本發(fā)明，其中圖1說明了根據(jù)本發(fā)明設(shè)備的示范實施例在軸向截面中的視圖。
圖2說明了根據(jù)本發(fā)明設(shè)備的透視圖。
圖3和圖4說明了沿徑向平面的局部截面的視圖。
圖5說明了根據(jù)本發(fā)明設(shè)備所得到的圖像的視圖。
具體實施例方式
圖1說明了用來實現(xiàn)帶有對稱中軸線10的全景成像設(shè)備的一個示范實施例，該成像視場為圓柱形并且在徑向平面內(nèi)具有大約70°的開度(opening)。
該設(shè)備包括具有環(huán)形形狀和凹截面的主鏡1。該鏡具有一個中心穿孔。主鏡1向與主鏡1同軸排列的位于自全景視場上游的第二鏡2反射光線。第二鏡由具有橢圓截面外形的凹形罩形成，從而確保主鏡1沿圓環(huán)在傳感器4上的聚焦。
第二鏡2向目鏡3反射光線，目鏡3由一個或多個透鏡構(gòu)成且?guī)в屑墒焦馊?integrated diaphragm)。圖像傳感器4，如數(shù)字攝像機，接收由目鏡調(diào)整后的環(huán)形圖像并且發(fā)出數(shù)字信號。該數(shù)字信號然后經(jīng)確保校正變形的圖像處理軟件來處理。
主攝像機安置在與主鏡1相交的橫向平面上。
這確保了小型設(shè)備的實現(xiàn)。
附加攝像機11在主鏡1的盲點內(nèi)布置在第二鏡2的下方。該附加攝像機11為一個具有非全景視場的攝像機。為了可以瞄準全景成像設(shè)備的視場內(nèi)的任何區(qū)域，該附加攝像機11能夠被沿著與對稱軸線10相一致的旋轉(zhuǎn)軸線，以及沿著相垂直的旋轉(zhuǎn)軸線定向。
附加攝像機11提供詳細的圖像，該詳細的圖像允許在監(jiān)視屏幕上形成感興趣區(qū)域的放大圖像。
因而，全景區(qū)域的全局監(jiān)視可以在同一個屏幕或各獨立的屏幕上進行，并且可以對出現(xiàn)在全景圖像中感興趣的特定區(qū)域進行分析。
對感興趣區(qū)域的選擇由掌管監(jiān)視的操作者手工地或自動地來實現(xiàn)。
在第一實施例中，操作者具有一個瞄準裝置，該裝置令感興趣區(qū)域顯示在觀察全景圖像的屏幕上。該瞄準裝置由鼠標或同樣由觸摸屏以所公知的方式構(gòu)成。圖形指針與全景圖像的一個區(qū)域的重疊使得能夠?qū)崿F(xiàn)用來導航附加攝像機11的信息的計算。該信息控制一個或兩個補充旋轉(zhuǎn)軸線上的定向。攝像機11捕獲的圖像與感興趣區(qū)域的放大視圖相對應(yīng)，該放大視圖顯示在用來觀察全景圖像的屏幕上。該圖像能夠在同一或不同屏幕上觀察。該圖像的顯示并不刪除全景圖像的顯示，這使得操作者能繼續(xù)監(jiān)視整個區(qū)域并且檢測任何一個新的感興趣區(qū)域。
出現(xiàn)在視場中的靶區(qū)能提高全景圖像的相對位置以及放大后圖像的相對位置，所出現(xiàn)靶區(qū)的視場能夠被附加攝像機可視化。該靶區(qū)由一個或多個透明的或半透明的與所決定的位置相對應(yīng)的標記構(gòu)成。這些標記能夠指示顯示在全景圖像中感興趣區(qū)域，以實現(xiàn)詳細圖像的周期更新。
在這種自動化的方案中，附加攝像機11的方向由一個用來分析全景圖像的電路所控制，該電路通過圖像處理方法來檢測感興趣區(qū)域。通過全景圖像亮度或特征的局部變化，能夠決定各感興趣區(qū)域。
接著，計算裝置測定出所顯示出的感興趣區(qū)域的質(zhì)心，并且計算出關(guān)于附加攝像機11的位置與質(zhì)心位置的關(guān)系的信息。
一種半自動模式包括向操作者提出各所興趣的區(qū)域，并且僅僅在操作者確認了的情況下控制附加攝像機11的移動。
可通過圖形指針的自動出現(xiàn)或加亮感興趣區(qū)域來實現(xiàn)感興趣區(qū)域的提出。通過觸動確認鍵或?qū)⒏信d趣區(qū)域顯示在觸摸屏上來實現(xiàn)選擇。
圖2為一個透視圖，其說明了具有倒置截頭圓錐體的大體形狀的主鏡1，所述倒置截頭圓錐體由一條凹線沿圓形路徑移動而形成。主鏡1由開口8穿透。其放置在面對第二凹面鏡2的位置上，在所示本實施例中，第二凹面鏡2的直徑與主鏡1的直徑幾乎相同。
圖3、4說明了根據(jù)所圖2所示實施例的設(shè)備的光程。成像視場由具有大約75°的張角(angular opening)的圓冠部(circularcrown)形成。
圖5說明了根據(jù)本發(fā)明設(shè)備所記錄下來的圖像。
權(quán)利要求
1.一種影像監(jiān)視設(shè)備，包括利用攝像機形成全景圖像以及采集全景圖像的光學裝置，該攝像機將影像信息傳送至遠程觀察站；其特征在于，該影像監(jiān)視設(shè)備還包括采集裝置，該采集裝置通過包括在全景成像視場內(nèi)的非全景張角來采集圖像，該采集裝置的定向是根據(jù)于全景圖像中的感興趣的檢測區(qū)域相對于全景光學裝置的視場而控制的。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，采集裝置由沿至少一個旋轉(zhuǎn)軸線可移動的附加攝像機構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，采集裝置由沿兩個垂直的旋轉(zhuǎn)軸線可移動的附加攝像機構(gòu)成。
4.如前述權(quán)利要求任一所述的設(shè)備，其特征在于，全景圖像形成裝置包括至少一個具有對稱軸和彎曲截面的鏡，并且采集裝置由沿該鏡的對稱軸線可移動的附加攝像機構(gòu)成。
5.如權(quán)利要求1、2、3任一所述的設(shè)備，其特征在于，全景圖像形成裝置優(yōu)選包括在其中心處穿孔的具有凹截面的環(huán)形主鏡，該主鏡將主圖像反射在第二鏡上，第二鏡為圓形的、凹的并且具有與光軸共軸的橢圓外形；該設(shè)備還包括數(shù)字圖像掃描儀，其布置在光軸上用來接收由第二鏡反射的第二圖像。
6.如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于，全景圖像形成裝置包括設(shè)在第二鏡和圖像傳感器之間的光圈。
7.如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于，全景圖像形成裝置包括具有雙曲線截面的圓形主鏡。
8.如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于，全景圖像形成裝置包括凹的、橢圓形第二鏡。
9.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，全景圖像形成裝置的圖像傳感器在后面布置在一個與主鏡相交的橫向平面上。
10.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，全景圖像形成裝置的第二鏡為具有橢圓截面的鏡。
11.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，全景圖像形成裝置包括第二鏡(2)，所述第二鏡由具有橢圓截面外形的凹形罩形成，從而確保主鏡沿圓環(huán)在傳感器(4)上的聚焦。
12.如前述權(quán)利要求任一所述的裝置，其特征在于，全景圖像形成裝置包括至少一個索引孔，所述索引孔安置在由非全景采集裝置所掃描的視場內(nèi)。
13.如前述權(quán)利要求任一所述的裝置，其特征在于，還包括布置在圓冠部上的索引孔，所述圓冠部與采集全景圖像的裝置同軸；以及第二索引孔，其布置在一個包含采集全景圖像的裝置的軸線的平面上。
14.如前述權(quán)利要求任一所述的裝置，其特征在于，還包括觀察站以及電路；所述觀察站包括用來瞄準全景圖像中感興趣區(qū)域的裝置，所述電路根據(jù)瞄準裝置所提供的信息來控制非全景攝像機的角位置。
15.如權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，瞄準裝置包括用來觀察全景圖像的觸摸屏。
16.如前述權(quán)利要求任一所述的裝置，其特征在于，還包括觀察站以及電路；所述觀察站包括分析全景圖像的裝置，其發(fā)送表示全景圖像中感興趣區(qū)域的位置的信息；所述電路根據(jù)分析裝置所提供的信息來控制非全景攝像機的角位置。
17.如權(quán)利要求16所述的裝置，其特征在于，該分析裝置是用來檢測全景圖像的局部變化的裝置。
全文摘要
一種影像監(jiān)視設(shè)備，包括利用攝像機形成全景圖像以及采集全景圖像的光學裝置，該攝像機將影像信息傳送至遠程觀察站；其特征在于，該影像監(jiān)視設(shè)備還包括采集裝置，該采集裝置通過包括在全景成像視場內(nèi)的非全景張角來采集圖像，該采集裝置的定向是根據(jù)于全景圖像中的感興趣的檢測區(qū)域相對于全景光學裝置的視場而控制的。
文檔編號H04N7/18GK1739051SQ200380108651
公開日2006年2月22日 申請日期2003年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月15日
發(fā)明者馬克·貝爾杜戈 申請人:環(huán)球影像控股有限公司