專利名稱：一種用于在攝像機中補償硬件錯位的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及一種用于在攝像機中補償硬件錯位的方法， 一種攝像機 和一種包括攝像機和用戶接口裝置的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，PTZ (平移傾斜縮放)攝像機和球頂形攝像機非常流行。其主要 原因在于操作人員能夠遠程操縱這些攝像機。例如，如果操作人員發(fā)現(xiàn)可疑 目標，他可以通過使用攝像機中所包括的轉(zhuǎn)向馬達系統(tǒng)將該攝像機直接朝向 該目標。進一步，在一些攝像機中，也可以放大或縮小以獲得所希望的視區(qū)。為了實現(xiàn)攝像機較佳的控制功能，高質(zhì)量的轉(zhuǎn)向馬達系統(tǒng)是非常重要 的。首先，由于步驟數(shù)目大使攝像機的精確控制成為可能，所以步驟的數(shù)目 是很重要的。第二，由于不正確安裝會損害攝像機的控制，所以攝像機的正 確設(shè)計和安裝是很重要的。如果攝像機中可用縮放功能，則進一步重要的是攝像機透鏡系統(tǒng)中透鏡 的適當安裝和導向。否則，當使用縮放功能時將引起移置誤差。因此，有必要解決攝像機導向操作中的缺陷。發(fā)明內(nèi)容如上所述，本發(fā)明的目的是解決或者至少減小上述問題。特別地，目的 是提供一種用于在攝像機中補償硬件錯位的方法。根據(jù)第一方面，上述目的通過一種用于在攝像機中補償硬件錯位的方法 實現(xiàn)，該攝像機包括可操縱部分和固定部分，其中所述可操縱部分通過轉(zhuǎn)向 馬達系統(tǒng)進行控制，所述方法包括從所述轉(zhuǎn)向馬達系統(tǒng)接收機械坐標，其中 該機械坐標對應于平移和傾斜位置，該平移和傾斜位置包括互補的平移和傾斜位置，從包括在所述攝像機中的存儲器讀取對應于所述被接收的機械坐標 的預定校準數(shù)據(jù)，其中該預定校準數(shù)據(jù)描述平移和傾斜位置與互補的平移和 傾斜位置之間的關(guān)系，和基于所述被接收的機械坐標和所述預定校準數(shù)據(jù)確 定補償坐標。該方法的優(yōu)勢在于獲得絕對坐標，這意味著例如如果已知坐標可以返回 特定點。獲得絕對坐標的另一優(yōu)勢在于獲得改進的標記功能。例如，如果圖像的 某個區(qū)域(諸如門)通過保密標記標定，該保密標記的坐標將^皮記錄，而與 攝像機的機械坐標無關(guān)。另 一優(yōu)勢還在于可以預設(shè)位置。還有一個優(yōu)勢在于攝像機的功能較少地與制造不精確度相關(guān)聯(lián)。進一步地，所述可操縱部分可以包括縮放光學系統(tǒng)，那么該方法可以包 括接收所述縮放光學系統(tǒng)的至少一個縮放位置，從所述存儲器讀取對應于所 述至少一個縮放位置的預定校準數(shù)據(jù)，和基于所述接收的至少一個縮放位置 和所述預定校準數(shù)據(jù)確定補償坐標。其優(yōu)勢在于可以補償可針對不同縮放位置變化的光學錯位。該方法可以進一步包括將所述補償坐標從所述^H象機傳送到用戶接口裝置，和在所述用戶接口裝置上顯示所述補償坐標。其優(yōu)勢在于攝像機的用戶可以看到攝像機位置的絕對坐標。該方法可以進一步包括將圖像數(shù)據(jù)傳送到圖像處理裝置，將所述補償坐標傳送到所述圖像數(shù)據(jù)處理裝置，和在所述圖像數(shù)據(jù)處理裝置中處理所述圖像數(shù)據(jù)和所述補償坐標。進一步地，該方法可以進一步包括接收攝像機目標坐標，從包括在所述攝像機中的所述存儲器讀取對應于所述接收的攝像機目標坐標的預定校準數(shù)據(jù)，基于所述接收的攝像機目標坐標和所述預定校準數(shù)據(jù)確定攝像機目標的機械坐標，和根據(jù)所述確定的攝像機目標的機械坐標移動所述攝像機的所述可操縱部分。攝像機目標坐標可以通過用戶接口裝置或者從圖像處理裝置獲得。其優(yōu)勢在于如果用戶給定位置的補償坐標，經(jīng)由用戶接口裝置，這些補 償坐標傳送到機械坐標，且攝像機可以移動到給定位置，其可以例如通過在 圖像中鼠標點擊實現(xiàn)。進一步，所述可操縱部分的平移范圍可以等于或者大于180°,從而，通 過使用多個不同機械坐標，使所述可操縱部分能夠到達至少一個視區(qū)，其中 所述預定校準數(shù)據(jù)包括一組所述多個不同機械坐標的組合。而且，多個不同機械坐標包括一組豎立機械坐標和 一組翻轉(zhuǎn)機械坐標。這才羊，該組豎立枳4成坐標和該組翻轉(zhuǎn)機械坐標共同形成兩組積4成坐標。進一步，該預定校準數(shù)據(jù)可以包括至少一個通過從一個所述不同機械坐 標中減去理論值確定的差值。另外，該預定校準數(shù)據(jù)可以包括所述 一 組的所述多個不同機械坐標的中 間位置。而且，所述硬件錯位由于繞所述平移軸和傾斜軸組中的至少一個軸旋轉(zhuǎn)而造成。根據(jù)第二方面，以上目的通過一種攝像才幾實現(xiàn)，該攝像才幾包括包括光 學系統(tǒng)的可操縱部分，固定部分，設(shè)置為控制所述可操縱部分的轉(zhuǎn)向馬達系 統(tǒng)，設(shè)置為儲存預定校準數(shù)據(jù)的存儲器，處理器，其設(shè)置為從所述轉(zhuǎn)向馬達 系統(tǒng)接收機械坐標，其中所述機械坐標對應于平移和傾斜位置，所述平移和 傾斜位置包括互補的平移和傾斜位置；從所述存儲器讀取預定校準數(shù)據(jù)，其 中所述預定校準數(shù)據(jù)對應于所述機械坐標，其中所述預定校準數(shù)據(jù)描述所述 平移和傾斜位置與所述互補的平移和傾斜位置之間的關(guān)系，和基于所述機械 坐標和所述預定校準數(shù)據(jù)確定補償坐標。與第一方面相同的優(yōu)勢也適用于該第二方面。進一步地，所述可^^喿縱部分的光學系統(tǒng)可以包括縮放光學系統(tǒng)，和所述 處理器，其可以進一步設(shè)計為從所述縮放光學系統(tǒng)接收至少一個縮放位置， 和基于所述至少一個接收的縮放位置和所述預定校準數(shù)據(jù)確定補償坐標。該攝像機可以進一步包括適于將所述補償坐標從所述攝像機傳送到用戶接口裝置的傳送器。該傳送器可以進一步適于將圖像數(shù)據(jù)和所述補償坐標傳送到圖像處理裝置。該處理器可以進一步設(shè)置為接收攝像機目標坐標，從包括在所述攝像機 中的所述存儲器讀取對應于所述被接收的攝像機目標坐標的預定校準數(shù)據(jù)， 和基于所述接收的攝像機目標坐標和所述預定校準數(shù)據(jù)確定l聶像機目標機 械坐標，其中所述轉(zhuǎn)向馬達系統(tǒng)可以設(shè)置用于根據(jù)所述確定的攝像機目標機 械坐標移動所述攝像機的所述可操縱部分。而且，所述可操縱部分的平移范圍等于或大于180°,從而，通過使用多個不同機械坐標，使所述可操縱部分能夠到達至少一個視區(qū)，其中所述預定 校準數(shù)據(jù)包括 一 組所述多個不同機械坐標的組合。而且，所述攝像機的所述可操縱部分的傾斜范圍可以包括所述平移軸。進一步，多個不同機械坐標可以包括一組豎立積4成坐標和一組翻轉(zhuǎn)機械坐標。進一步，預定校準數(shù)據(jù)可以包括至少一個通過,人一個所述不同機械坐標 中減去理論值確定的差值。另外，預定校準數(shù)據(jù)可以包括所述 一 組的所述多個不同機如戈坐標的中間位置。而且，所述硬件錯位可以由于繞平移軸和傾斜軸組中的至少 一 個軸旋轉(zhuǎn) 而造成。根據(jù)第三方面，以上目的通過一種系統(tǒng)實現(xiàn)，該系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)網(wǎng)， 連接到所述數(shù)據(jù)網(wǎng)的用戶接口裝置，和至少一個如上所述的招H象機。根據(jù)第四方面，以上目的通過一種計算機程序?qū)崿F(xiàn)，該計算機程序包括 當被下載和在裝置中運行時，設(shè)置用于執(zhí)行如上所述的方法的軟件指令。通過后文的詳細公開，通過附加從屬權(quán)利要求和根據(jù)附圖，本發(fā)明的其 他目的、特征和優(yōu)勢將更為明顯?？傊?，除非在本文中明確限定，否則，根據(jù)其在本技術(shù)領(lǐng)域的一般含義， 在權(quán)利要求中使用的所有項可以被解釋。除非明確聲明，否則，所有"組件、裝置、零件、方法、步驟等"的參考將公開地解釋在至少一個所述組件、裝 置、零件、方法、步驟等的例子中。除非明確聲明，本文所公開的任何方法 的步驟并不精確地按照所公開的順序執(zhí)行。


參考附圖，通過后文的示意性的和非限制性的對本發(fā)明優(yōu)選實施例的詳細描述，將更好的理解本發(fā)明的以上目標和另外的目標、特征和優(yōu)勢，其中 圖1示出PTZ (平移傾斜縮放)攝像機的示例。 圖2示出球頂形攝像機的示例。圖3a和3b大致分別示出位于豎立位置和翻轉(zhuǎn)位置的可操縱攝像機。 圖4a-4f分別示出帶有移置的攝像機模塊的可操縱攝像機在豎立位置和 翻轉(zhuǎn)位置的示例。圖5a和5b分別示出帶有移置的攝像機模塊的可操縱攝像機在豎立位置 和翻轉(zhuǎn)位置的另一示例。圖6示出沒有光學錯位的攝像機的側(cè)視圖。 圖7示出具有光學錯位的攝像機的側(cè)視圖。 圖8示出校準機構(gòu)的示例。圖9示出包括理論中心點、第一位置中心點和第二位置中心點的圖像。 圖10示出靜態(tài)和動態(tài)錯位誤差。圖lla和llb示出用于在攝像機中補償硬件錯位的方法。 圖12示出帶有用于補償硬件錯位的內(nèi)置功能的攝像機。 圖13示出包括攝像機和用戶接口裝置的系統(tǒng)。
具體實施方式
圖1示出PTZ (平移傾斜縮放)攝像才幾100的示例。該示例性攝像機 100為連接到諸如TCP/IP網(wǎng)之類的數(shù)據(jù)網(wǎng)(未示出)的網(wǎng)絡(luò)攝像機?？刂?數(shù)據(jù)通過所述數(shù)據(jù)網(wǎng)傳送到攝像機，由攝像機100捕獲的圖像數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)網(wǎng)傳送到用戶接口裝置(未示出)。攝像機100的可操縱部分設(shè)置為繞平移軸102和傾斜軸104旋轉(zhuǎn)，其中 平移軸102垂直于傾斜軸104。最通常地，PTZ攝像機100的平移范圍通過 機械止擋限制為約360°,在多數(shù)情況中傾斜范圍約為180°。圖2示出球頂形攝像機的示例。球頂形攝像機200的功能類似于PTZ 攝像機100。為了控制方向，攝像機200的可操縱部分可旋轉(zhuǎn)地繞平移軸202 和傾斜軸204設(shè)置，其中平移軸202垂直于傾斜軸204。不同于PTZ攝像機，大多數(shù)球頂形攝像機設(shè)置為繞平移軸自由旋轉(zhuǎn)。 在多數(shù)情況中，球頂形攝像機的傾斜范圍約為180°。PTZ攝像機100和球頂形攝像機200二者的概括實施例可以為圖3中所 示的攝像機300。攝像機300包括可操縱部分302和固定部分304。固定部 分也可以稱為安裝部分，即，當安裝攝像機時該部分被連接到例如天花板。固定部分304包括適于連接到例如天花板的安裝支架306。盡管在大多 數(shù)情況中攝像機被安裝在天花板或者類似物中，該安裝支架也可以用作支 座，如圖3a中所示。進一步地，固定部分可以包括平移轉(zhuǎn)向馬達308。通過 使用該平移轉(zhuǎn)向馬達308，攝像機300的可操縱部分302繞平移軸旋轉(zhuǎn)。該 馬達308可以適于自由旋轉(zhuǎn)，即沒有機械止擋，或者馬達308的旋轉(zhuǎn)范圍可 以通過機械止擋限制。這種機械止擋可以通過栓或者線實現(xiàn)。平移轉(zhuǎn)向馬達308連接到傾斜轉(zhuǎn)向馬達310，因此，該傾斜轉(zhuǎn)向馬達310 為攝像機300的可操縱部分302的一部分。與平移轉(zhuǎn)向馬達308 —樣，該傾 斜轉(zhuǎn)向馬達310可以適于自由旋轉(zhuǎn)，或者該傾斜轉(zhuǎn)向馬達可以通過機械止擋 限制。傾斜轉(zhuǎn)向馬達310接著連接到攝像機模塊312,該攝像機模塊312接著 包括光學系統(tǒng)314。因此，通過使用傾斜轉(zhuǎn)向馬達310,攝像機模塊312繞 傾斜軸旋轉(zhuǎn)。通過使攝像機300能夠繞平移軸和傾斜軸這兩個軸旋轉(zhuǎn)，可以通過使用兩個不同的平移-傾斜位置到達相同的視區(qū)。參考下文的關(guān)系，到達相同視區(qū)的位置分別限定為平移和傾斜位置與互補的平移和傾斜位置，其中，互補 的平移和傾斜位置的視區(qū)通過將攝像機300繞以上所述的兩個軸旋轉(zhuǎn)而到 達。在圖3b中，平移轉(zhuǎn)向馬達308將可操縱部分302 4^轉(zhuǎn)半圈，即180度， 傾斜轉(zhuǎn)向馬達310將攝像機模塊312旋轉(zhuǎn)半圈，即180度，在該實施例中， 這具有到達相同視區(qū)的效果，即視區(qū)與互補的平移和傾斜位置相關(guān)聯(lián)。如果 在圖3a中平移轉(zhuǎn)向馬達和傾斜轉(zhuǎn)向馬達的機械坐標分別稱為豎立坐標，那 么在圖3b中平移轉(zhuǎn)向馬達和傾斜轉(zhuǎn)向馬達的才幾械坐標分別稱為翻轉(zhuǎn)坐標。 這些翻轉(zhuǎn)坐標:帔認為是豎立坐標的互補坐標。這樣，該組豎立積4成坐標和該 組翻轉(zhuǎn)枳4成坐標共同形成兩組才幾械坐標。本文中豎立坐標空間稱為豎立空間，翻轉(zhuǎn)坐標空間稱為翻轉(zhuǎn)空間。在具 有360度平移范圍和180度傾斜范圍的攝像機的實施例中，豎立坐標可以限 定為平移坐標-180。 SPU ^180。 傾斜坐標-90。SPu^0。那么在翻轉(zhuǎn)空間中的互補坐標為平移坐標PF = ((pu + 360)mod360) -180-180° SPF ^180。傾斜坐標；=-^-180-180。 STF其中，運算符"mod"為模運算符。也就是，對于兩個整數(shù)nl和n2, 模運算符(nl)模n2 (縮寫為(nl) mod n2 )為nl除以n2的除法運算中 的佘數(shù)。因此，使用平移和傾斜坐標與互補的平移和傾斜坐標的關(guān)系，每一 個位置可以分別限定為平移和傾斜位置與互補的平移和傾斜位置。兩個互補位置理論上應該為用戶顯示精確的相同4見區(qū)，區(qū)別在于在翻轉(zhuǎn) 位置中攝像機是顛倒的。當該攝像機在翻轉(zhuǎn)空間中時，這可以通過數(shù)字地旋 轉(zhuǎn)圖像來自動地固定。與硬件相關(guān)的最大問題是光學軸或縮放軸，平移軸和傾斜軸之間的關(guān) 系。為了分別獲得豎立空間與翻轉(zhuǎn)空間之間的最佳校準，當使用180°傾斜 攝像機時，這些空間需要是正交的。否則這些坐標將不匹配，從而導致錯位 誤差。這將移置標記和預設(shè)位置，并且，如果攝像機使用絕對運動，將獲得 針對相同#見點的兩對不同坐標。圖4a示出類似于圖3a所示的攝像機300的攝像機400,但是不同于攝 像機300,攝像機400的攝像機模塊412被移置。這意味著平移軸和傾斜軸 被移置，這當然是不利的。圖4b示出在互補位置的攝像機400。圖3a和圖 3b的附圖編號的最后兩位數(shù)字與圖4a和圖4b的附圖編號的最后兩位數(shù)字相 一致。當安裝攝像機模塊時或者由于其他制造的不精確度，可能引起這種移 置。如圖4b所示，當攝像機400切換到互補位置時，使用互補坐標表示移 置誤差。因此，如果圖像被數(shù)字地旋轉(zhuǎn)，根據(jù)放置，圖4a中所示位置接收 的圖像的點將在圖4b中所示位置接收的圖像中顯示為不同點。在圖4a和4b 的示例情況中，圖像將水平和垂直移置。通常如參考圖4a和圖4b所述的移 置誤差很小，造成這類移置誤差的主因可以通過機械調(diào)節(jié)而大量減小。此外， 參考圖4a和圖4b所述的移置誤差通常小于接下來參考圖4c-4f所述的移置 誤差。圖4c為從下方示出優(yōu)選地置于天花板(未示出)中的攝像機416的視 圖，其中，攝像機416的攝像機模塊418被旋轉(zhuǎn)移置角度a。這意味著左右 機械錯位造成平移軸從方向P移置到方向P，，這當然是不利的。這類誤差的 來源在于攝像機模塊418并不位于結(jié)構(gòu)的平移和/或傾斜軸中心，并且光學 軸并未完全地對準在攝像機模塊418中。這里， 一些錯位是無法避免的，錯 位的量級取定于球頂形和攝像機結(jié)構(gòu)的精確度。圖4d示出在互補位置的攝像機416,其中偏置的方向相反。在圖4c和 4d的示例情況中，圖像將水平移置。根據(jù)圖4c和4d,由左右機械錯位引起 的移置可以使用所公開的方法補償。圖4e為示出優(yōu)選地置于天花板424中的攝像機420的側(cè)視圖，其中， 攝像機420的攝像機模塊422被旋轉(zhuǎn)移置角度a。這意味著上下機械錯位造 成傾斜軸從方向T移置到方向T',這當然是不利的。圖4f示出在互補位置 的攝像機420，其中偏置的方向反向。在圖4e和4f的示例情況中，圖像將 垂直移置。根據(jù)圖4e和4f,由上下機械錯位導致的移置可以使用所公開的 方法補償。圖5a示出類似于圖3a中所示的攝像機300的攝像機500，但是不同于 攝像機300,攝像機500的攝像機模塊512被旋轉(zhuǎn)移置。圖5b示出互補位 置的攝像機500。圖3a和圖3b的附圖編號的最后兩位數(shù)字與圖5a和圖5b 的附圖編號的最后兩位數(shù)字相一致。當安裝攝像機時或者由于其他制造的不 精確度，可以引起這種旋轉(zhuǎn)移置。與圖4a和圖4b中所示的攝像機400相同，攝像機模塊516的移置意味 著根據(jù)放置，圖像的點在圖5a所示攝像機500的位置接收的圖像中和在圖 5b所示攝像機500的互補位置中顯示為不同點。一般來說，錯位可以分為六類，即1 ) 攝像機模塊相對于平移軸(即攝像機模塊平移所繞的軸)的平移移置，2 ) 攝像機模塊相對于傾斜軸(即攝像機模塊傾斜所繞的軸)的平移移置，3) 攝像機模塊相對于攝像機模塊的預期光學軸的平移移置，4) 攝像機模塊相對于平移軸的旋轉(zhuǎn)移置，5) 攝像機模塊相對于傾斜軸的旋轉(zhuǎn)移置，和6) 攝像機模塊相對于預期光學軸的旋轉(zhuǎn)移置。第1-3類所公開的平移錯位一般很小，可以通過使用較小的機械調(diào)節(jié)補 償。根據(jù)第2類的錯位示例可以參考圖4a和4b找到。第4和5類所述的錯 位可能難于補償。在圖4c和4d中我們將問題歸為所述第4類。在圖4e和 4f中我們將問題歸為所述第5類。在大多數(shù)情況中，第6類所述的錯位將需要捕獲傳感器和/或后圖像處理、使用特定圖像分析軟件將圖像旋轉(zhuǎn)。所有上迷移置誤差可以或多或少的被縮放操作(從而以及聚焦操作)所影響，即所謂的動態(tài)錯位。然而，也是在這些情況中，根據(jù)第4和5類的錯位是最明顯的，且其需要補償。進一步地，由于在本文中示例為平移轉(zhuǎn)向馬達308/408/508和傾斜轉(zhuǎn)向 馬達310/410/510的轉(zhuǎn)向馬達系統(tǒng)中的硬件錯位，圖像中的點在豎立位置中 和翻轉(zhuǎn)位置中顯示為不同點的問題也可以引起安裝支架306/406/506與平移 轉(zhuǎn)向馬達308/408/508之間的安裝不精確度、平移轉(zhuǎn)向馬達308/408/508與傾 斜轉(zhuǎn)向馬達310/410/510之間的安裝不精確度、傾斜轉(zhuǎn)向馬達310/410/510 與攝像機模塊312/412/512之間的安裝不確定度和其他諸如光學錯位之類的 硬件錯位。平移-傾斜攝像機可以采用許多方法實現(xiàn)，例如，傾斜轉(zhuǎn)向馬達和平移 轉(zhuǎn)向馬達可以切換位置，即，傾斜轉(zhuǎn)向馬達可以連接到安裝支架來代替如圖 3a、 3b、 4a、 4b、 5a和5b中所示的平移轉(zhuǎn)向馬達。然而，與平移-傾斜攝像 機的設(shè)計無關(guān)，如果有多于一種方法到達位置，那么硬件錯位能夠?qū)е虏幌?望的圖像移置。如圖4a、 4b、 4c、 4d、 4e、 4f、 5a和5b所示，到達位置的一種方法是 使用互補坐標。然而，如果例如攝像機的平移范圍等于或者大于360°,位置 也可以通過使用不同的機械坐標到達。如果攝像機模塊312/412/418/422/512采用平移軸和傾斜軸不垂直于光 學系統(tǒng)314/414/416/420/514的光學軸的方式被旋轉(zhuǎn)移置，將會引起嚴重錯 位。因此，補償這類錯位誤差是極為有利的。圖6示出類似于圖3a和3b中所示的攝像機300的攝像機600的側(cè)視圖。 圖3a和圖3b的附圖編號的最后兩位數(shù)字與圖6的附圖編號的最后兩位數(shù)字 相一致。光學系統(tǒng)614包括多個透鏡616。如果4聶像機600包括縮放功能，光學 系統(tǒng)614的鏡頭616相互間適于移動。圖7示出類似于圖3a和3b中所示的攝像機300的示例攝像機700的側(cè) 視圖。圖3a和圖3b中所示示例的附圖編號的最后兩位數(shù)字與圖7中所示示 例的附圖編號的最后兩位數(shù)字相 一致。不同于圖6中所示的攝像機600，包括在光學系統(tǒng)714中的透鏡716是 錯位的。這種錯位可能由于透鏡716的安裝、透鏡716的不精確度或者二者 的結(jié)合而造成的。如果攝像機700包括縮放功能，錯位透鏡716的誤差可以取決于縮放位 置，換言之即光學系統(tǒng)714的縮放角度和/或光學系統(tǒng)714的聚焦位置。由 于透鏡沒有被適當?shù)貙蚧蛘咄哥R716相互間沒有被正確放置，可以引起透 鏡716的錯位。如果光學系統(tǒng)的縮放位置和/或聚焦位置改變，誤差可以相 應地改變。為了減小硬件錯位的影響，包括如圖4c、 4d、 4e和4f所示的機械錯位 和/或如圖7所示的光學錯位，需要使攝像機執(zhí)行校準程序。優(yōu)選地，由于 不同的攝像機具有不同的硬件錯位，需要針對每一個攝像機單獨地執(zhí)行校準 程序。如果需要針對機械和光學軸錯位補償坐標系統(tǒng)，首先有必要測量該錯 位。攝像機校準器可以通過例如使用圖像分析和特定校準模式而在單元制造 時實現(xiàn)。也就是，校準程序優(yōu)選地在攝像機的制造過程中制成，即，在攝像 機到達終端用戶之前。通過校準在豎立和翻轉(zhuǎn)空間中以及不同縮放水平的攝 像機，可以設(shè)立補償表格。該表格優(yōu)選地存儲在攝像機中，并且如果攝像機 重新校準就存儲新的表格。通常，該表格可以包括平移和傾斜位置與其對應的互補的平移和傾斜位 置之間的關(guān)系。當執(zhí)行校準程序時，可能的機構(gòu)示于圖8中。在該校準結(jié)構(gòu)中，攝像機 800被導向朝向參考標記802。針對沒有縮放功能的攝像機的校準程序可以描述為-采用將參考標記定位在圖像中心的方式導向攝像機，-將針對存儲器中的該第 一 位置的平移轉(zhuǎn)向馬達位置和傾斜轉(zhuǎn)向馬達位置(下文中稱為機械坐標)存儲至存儲器中， -將攝像機翻轉(zhuǎn)到對應的互補位置，-采用將參考標記定位在圖像中心的方式導向攝像機，和 -將該第二位置的機械坐標存儲在所述存儲器中。基于存儲的第一和第二位置的機械坐標，確定校準數(shù)據(jù)并存儲在存儲器 中。校準數(shù)據(jù)可以通過計算機械坐標之間的差值和將該差值與理論差值比較來確定。例如，第一和第二位置的平移位置可以分別確定為+178.7°和-181.3°。 理論上，這兩個值之間的差值為180。，即，攝像機的可操縱部分旋轉(zhuǎn)半圏以 從第一位置到達第二位置。因此，因為這一原因，通過校準程序校準數(shù)據(jù)可 以包括-1.3°的針對當前縮放位置的平移補償。存儲器能夠放置在攝像機內(nèi)。此外，如果使用多個值來確定校準數(shù)據(jù)，那么可以計算中間位置。圖9示出圖像卯0的示例，其包括理論參考中心點902,即沒有硬件錯 位的攝像機的中心點，第一位置中心點904,即具有硬件錯位的攝像機的第 一位置獲得的中心點，和第二位置中心點906,即具有硬件錯位的攝像機的 第二位置獲得的中心點，其中，第二位置為第一位置的互補位置。由于第一位置904和第二位置卯6為互補位置，這兩個位置之間的位置， 即中間位置(示為點908 )可以用作參考中心點的近似。這相應地意味著在 第 一位置中的機械坐標通過使用水平補償分量△x和垂直補償分量△y來補 償，如圖9所示。采用類似方式，為了補償?shù)诙恢玫臋C械坐標，使用水平 補償分量-Ax和垂直補償分量-Ay,如圖9所示。對于豎立空間的每個位置，補償分量Ax和Ay能夠近似相同，類似地， 對于翻轉(zhuǎn)空間的每個位置，補償分量-Ax和-Ay能夠近似相同。因此，諸如 圖4a、 4b、 5a和5b中所示的機械錯位的錯位誤差可以稱為靜態(tài)誤差。如圖7所示，由光學錯位導致的錯位可以引起動態(tài)誤差，其中，動態(tài)誤 差取決于攝像機的縮放位置，如圖IO示意性所示。盡管采用圖IO中的方式 示出，在大多數(shù)情況中，動態(tài)誤差并非縮放位置的線性函數(shù)。由于該動態(tài)誤差，如上所述和如圖10所示的校準程序可以針對多個縮放位置或者換言之為縮放角度而被重復。例如，表格可以通過測量分別針對IX、 2X、 5X、 10X和35X的縮放角度的補償分量獲得。優(yōu)選地，由于在較 高縮放角度下更易于尋找參考標記的精確位置，所以程序從最高縮放角度 (例如35X)開始。圖lla和lib大致示出一種用于在攝像機中補償硬件錯位的方法。在第一步驟1100，獲得機械坐標，在第二步驟1102，從存儲器中讀取 對應于該機械坐標的預定校準數(shù)據(jù)。該存儲器可以包括在攝像機中，校準數(shù) 據(jù)可以如上所述的獲得。接下來，在第三步驟1104,基于機械坐標和校準數(shù)據(jù)確定補償坐標?？蛇x地，在步驟1106,可以獲得縮放位置，在步驟1108,可以從存儲 器中讀取對應于縮放位置的預定校準數(shù)據(jù)。接下來，在步驟1110，基于縮 放位置和預定校準數(shù)據(jù)可以確定補償坐標?？蛇x地，在步驟1112,補償坐標可以傳送到用戶接口裝置，在步驟1114, 補償坐標可以顯示在用戶接口裝置上?？蛇x地，在步驟1116，補償坐標可以傳送到圖像處理裝置，在步驟1118, 圖像數(shù)據(jù)可以傳送到圖像處理裝置。在步驟1120,在圖像處理裝置中，可 以處理補償坐標和圖像數(shù)據(jù)?？蛇x地，在步驟1122,可以從用戶接口裝置接收攝像機目標坐標，在 步驟1124,可以讀取對應于攝像機目標坐標的預定校準數(shù)據(jù)。在步驟1126， 基于攝像機目標坐標和預定校準數(shù)據(jù)，可以獲得攝像機目標的機械坐標。圖12大致示出帶有用于補償硬件錯位的內(nèi)置功能的攝像機1200的實施 例。攝像機1200包括可操縱部分1202 (其相應地包括光學系統(tǒng)1204 )和固 定部分1206。為了控制可操縱部分1202，設(shè)置有轉(zhuǎn)向馬達系統(tǒng)1208。進一 步地，設(shè)置包括預定校準數(shù)據(jù)的存儲器1210、處理器1212和可選地設(shè)置傳 送器1214。在該特別實施例中，存儲器1210、處理器1212和傳送器1214 包括在可操縱部分1202中，但是它們也可以包括在固定部分1206中或者外 部模塊中。進一步地，傳送器1214可以為網(wǎng)絡(luò)接口卡。傳送器1214和處理器1212可以包括在一個和相同的集成電路中。圖13大致示出包括數(shù)據(jù)網(wǎng)1302、攝像機1304和用戶接口裝置1306的 系統(tǒng)1300。以上主要參考一些實施例對本發(fā)明進行描述。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員易 于理解的是，比起以上所公開的實施例，其他實施例同樣可能包含在由后面 的專利權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種用于在攝像機中補償硬件錯位的方法，該攝像機包括可操縱部分和固定部分，其中所述可操縱部分通過轉(zhuǎn)向馬達系統(tǒng)進行控制，所述方法包括從所述轉(zhuǎn)向馬達系統(tǒng)接收機械坐標，其中所述機械坐標對應于平移和傾斜位置，所述平移和傾斜位置包括互補的平移和傾斜位置，從包括在所述攝像機中的存儲器讀取對應于所述被接收的機械坐標的預定校準數(shù)據(jù)，其中所述預定校準數(shù)據(jù)描述所述平移和傾斜位置與所述互補的平移和傾斜位置之間的關(guān)系，和基于所述被接收的機械坐標和所述預定校準數(shù)據(jù)確定補償坐標。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述可操縱部分包括縮放光學系 統(tǒng)，所述方法進一步包括接收所述縮放光學系統(tǒng)的至少 一 個縮放位置，從所述存儲器讀取對應于所述至少 一 個縮放位置的預定校準數(shù)據(jù)，和 基于所述被接收的至少 一個縮放位置和所述預定校準數(shù)據(jù)確定補償坐標。
3、 根據(jù)以上權(quán)利要求中任何一項所述的方法，其中所述方法進一步包括將所述補償坐標從所述攝像機傳送到用戶接口裝置，和 在所述用戶接口裝置上顯示所述補償坐標。
4、 根據(jù)以上權(quán)利要求中任何一項所述的方法，其中所述方法進一步包括將圖像數(shù)據(jù)傳送到圖像處理裝置， 將所述補償坐標傳送到所述圖像數(shù)據(jù)處理裝置，和 在所述圖像數(shù)據(jù)處理裝置中處理所述圖像數(shù)據(jù)和所述補償坐標。
5、 根據(jù)以上權(quán)利要求中任何一項所述的方法，其中所述方法進一步包括接收攝像機目標坐標，從包括在所述攝像機中的所述存儲器讀取對應于所述被接收的攝像機 目標坐標的預定校準數(shù)據(jù)，基于所述被接收的攝像機目標坐標和所述預定校準數(shù)據(jù)確定攝像機目 才示才幾一戒坐一示，和根據(jù)所述確定的攝像機目標機械坐標移動所述才聶像機的所述可操縱部分。
6、 根據(jù)以上權(quán)利要求中任何一項所述的方法，其中所述可操縱部分的 平移范圍等于或者大于180°，從而，通過使用多個不同機械坐標，使所述可 操縱部分能夠到達至少一個視區(qū)，其中所述預定校準數(shù)據(jù)包括一組所述多個 不同枳4成坐標的組合。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述多個不同機械坐標包括一組 豎立枳4成坐標和 一 組翻轉(zhuǎn)纟幾扣戈坐標。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的方法，其中所述預定校準數(shù)據(jù)包括至少 一個通過從一個所述不同機械坐標中減去理-淪值確定的差值。
9、 根據(jù)權(quán)利要求6至8中任何一項所述的方法，其中所述預定校準數(shù) 據(jù)包括所述 一 組所述多個不同機械坐標的中間位置。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1-9中任何一項所述的方法，其中所述硬件錯位由于 繞所述平移軸和傾斜軸組中的至少 一 個軸旋轉(zhuǎn)而造成。
11、 一種攝像機包括包括光學系統(tǒng)的可操縱部分，固定部分，設(shè)置為控制所述可操縱部分的轉(zhuǎn)向馬達系統(tǒng)， 設(shè)置為保存預定校準數(shù)據(jù)的存儲器，處理器，其設(shè)置為從所述轉(zhuǎn)向馬達系統(tǒng)接收機械坐標，其中所迷機械坐 標對應于平移和傾斜位置，所述平移和傾斜位置包括互補的平移和傾斜位置；從所述存儲器讀取預定校準數(shù)據(jù)，其中所述預定校準數(shù)據(jù)對應于所述機械坐標，所述預定校準數(shù)據(jù)描述所述平移和傾斜位置與所述互補的平移和傾 斜位置之間的關(guān)系，和基于所述機械坐標和所述預定校準數(shù)據(jù)確定補償坐標。
12、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的攝像機，其中所述可操縱部分的所述光學 系統(tǒng)包括縮放光學系統(tǒng)，所述處理器進一步設(shè)置為從所述縮放光學系統(tǒng)接收 至少一個縮放位置，和基于所述至少一個所接收的縮放位置和所述預定校準 數(shù)據(jù)確定補償坐標。
13、 根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的攝像機，進一步包括適于將所述補償坐標從所述攝像機傳送到用戶接口裝置的傳送器。
14、 根據(jù)權(quán)利要求ll、 12或13所述的攝像機，其中所述傳送器進一步 適于將圖像數(shù)據(jù)和所述補償坐標傳送到圖像處理裝置。
15、 根據(jù)權(quán)利要求ll、 12、 13或14所述的攝像機，其中所述處理器進 一步設(shè)置為接收攝像機目標坐標，從包括在所述攝像機中的所述存儲器讀取 對應于所述被接收的攝像機目標坐標的預定校準數(shù)據(jù)，和基于所述接收的攝 像機目標坐標和所述預定校準數(shù)據(jù)確定攝像機目標機械坐標，其中所述轉(zhuǎn)向 馬達系統(tǒng)設(shè)置為根據(jù)所述確定的攝像機目標機械坐標移動所述攝像機的所 述可操縱部分。
16、 根據(jù)權(quán)利要求11至15中任何一項所述的攝像機，其中所述可操縱 部分的平移范圍等于或大于180。，從而通過使用多個不同機械坐標，使所述 可操縱部分能夠到達至少 一個視區(qū)，其中所述預定校準數(shù)據(jù)包括一組所述多 個不同積4成坐標的組合。
17、 根據(jù)權(quán)利要求16所述的攝像機，其中所述攝像機的所述可操縱部 分的傾斜范圍包括所述平移軸。
18、 根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的攝像機，其中所述多個不同機械坐標 包括 一 組豎立機械坐標和 一 組翻轉(zhuǎn)機械坐標。
19、 根據(jù)權(quán)利要求16至18所述的攝像機，其中所述預定校準數(shù)據(jù)包括至少一個通過從一個所述不同機械坐標中減去理論值確定的差值。
20、 根據(jù)權(quán)利要求16至19中任何一項所述的攝像機，其中所述預定校 準數(shù)據(jù)包括所述 一 組的所述多個不同機械坐標的中間位置。
21、 根據(jù)權(quán)利要求11-20中任何一項所述的攝像機，其中所述硬件錯位 由于繞所述平移軸和傾斜軸的組中的至少一個軸旋轉(zhuǎn)而造成。
22、 一種系統(tǒng)，其包括 數(shù)據(jù)網(wǎng)，連接到所述數(shù)據(jù)網(wǎng)的用戶接口裝置，和 至少一個根據(jù)權(quán)利要求11至21中任何一項所述的攝像機。
23、 一種計算機程序產(chǎn)品，該產(chǎn)品包括當被下載和在裝置中運行時， 設(shè)置為執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1至10中任何一項所述的方法的軟件指令。
全文摘要
公開了一種用于在攝像機中補償硬件錯位的方法。該攝像機包括可操縱部分和固定部分，該可操縱部分通過轉(zhuǎn)向馬達系統(tǒng)控制。在該方法的第一步驟，從轉(zhuǎn)向馬達系統(tǒng)接收機械坐標，其中所述機械坐標與平移和傾斜位置相一致，該平移和傾斜位置包括互補的平移和傾斜位置。然后，從存儲器讀取對應于所接收的機械坐標的預定校準數(shù)據(jù)，其中該預定校準數(shù)據(jù)描述平移和傾斜位置與互補的平移和傾斜位置之間的關(guān)系，然后，基于接收的機械坐標和預定校準數(shù)據(jù)確定補償坐標。
文檔編號G03B5/00GK101251704SQ20081000780
公開日2008年8月27日 申請日期2008年2月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月19日
發(fā)明者馬丁·尼爾森 申請人:安訊士有限公司