拍攝優(yōu)化裝置、攝像裝置及拍攝優(yōu)化方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種使道路交通監(jiān)控的圖像拍攝優(yōu)化的拍攝優(yōu)化裝置、攝像裝置及拍攝優(yōu)化方法。該拍攝優(yōu)化裝置控制用于道路交通監(jiān)控且具有變焦鏡頭的攝像裝置，具有圖像序列預測器、第一存儲器和拍攝控制器。根據(jù)已拍攝的圖像中車輛的過去位置信息和當前圖像中車輛的位置信息，預測未來圖像中車輛的預測位置信息，根據(jù)預測位置信息以及變焦鏡頭的鏡頭信息，計算攝像裝置的最佳拍攝參數(shù)。由此，能夠預先確定具有變焦鏡頭的攝像裝置的最佳拍攝參數(shù)，充分利用變焦攝像機完整焦段覆蓋盡可能大的距離范圍，實現(xiàn)清晰拍攝，并且避免拍攝空白圖像同時避免對快速車輛的漏拍。而且，能夠減少變焦鏡頭的變焦、對焦次數(shù)和動作時間，延長鏡頭壽命。
【專利說明】拍攝優(yōu)化裝置、攝像裝置及拍攝優(yōu)化方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及道路交通監(jiān)控領域，尤其涉及使道路交通監(jiān)控的圖像拍攝優(yōu)化的拍攝優(yōu)化裝置、攝像裝置及拍攝優(yōu)化方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在道路交通監(jiān)控領域中，道路監(jiān)控攝像機可以分為固定焦距和變焦這兩種類型。
[0003]傳統(tǒng)的道路監(jiān)控攝像機都是固定焦距的，且多數(shù)都是固定焦點的。即使是使用變焦鏡頭，在無人控制的情況下，也多不改變其焦距和焦點。
[0004]近年來，逐漸開始使用變焦鏡頭的道路監(jiān)控攝像機。變焦即改變焦距(zoom)是改變視野的范圍，焦距越長，畫面覆蓋的真實物體面積越小。另外，對焦即改變焦點(focal)是改變視野中清晰成像部分與鏡頭的距離，但不改變視野的范圍或者極微小的改變。變焦鏡頭相對定焦鏡頭的優(yōu)勢在于，可以移動有效景深到不同的距離，使得可以拍攝的距離大大增加。而且，變焦鏡頭相對定焦鏡頭的優(yōu)勢還在于，有利于清晰地識別關注對象。
[0005]另外，道路交通監(jiān)控的基本輸出包括兩種:視頻和照片。視頻拍攝是不間斷的，通常以15幀/秒至30幀/秒不同的頻率記錄所有視野內(nèi)的動態(tài)影像。照片是在離散的時間點上拍攝的，往往清晰度遠高于視頻畫面，但也比單幀的視頻圖像需要大得多(往往數(shù)十倍)的存儲空間。拍攝的時刻也會連同照片一起保存。由于清晰度的優(yōu)勢，通常在道路監(jiān)控中，識別車牌等確定車輛身份的應用只能由照片記錄作為證據(jù)。
[0006]在道路交通監(jiān)控中，大量部署的道路監(jiān)控攝像機不能依賴有人值守，而應該自動長時間運行。在自動運行中，如果采用固定時間間隔拍攝照片，在車輛稀少的時候，會產(chǎn)生大量空白照片，而對于快速通過車輛還可能漏拍。因此，自動拍攝車輛照片需要適當觸發(fā)。觸發(fā)包括兩種:基于固定位置的線圈信號和基于圖像識別。前者將一個能夠感應車輛經(jīng)過或壓過的線圈埋設在攝像機拍攝的視野內(nèi)對焦位置，有車經(jīng)過的電信號被送往攝像機觸發(fā)拍攝。但部署施工過程復雜，系統(tǒng)體積大，并且高清晰度范圍只能覆蓋事先確定好位置。如果經(jīng)過的車輛密集，同時出現(xiàn)在清晰范圍內(nèi)，就會有很多張照片重復拍攝同一群車輛。是對存儲空間的浪費。另一方面，基于圖像識別的觸發(fā)拍攝由安裝分析圖像和控制攝像機的軟、硬件來實現(xiàn)，能夠基于已拍攝的圖像來自動決定之后的拍攝。
[0007]因此，在道路交通監(jiān)控領域中，使用變焦鏡頭的道路監(jiān)控攝像機基于圖像識別來自動拍攝道路交通監(jiān)控圖像特別是照片，在效果和成本方面都是實現(xiàn)道路交通監(jiān)控目的的有效手段，具有廣闊的應用前景。
[0008]現(xiàn)有的基于圖像識別的道路監(jiān)控照片拍攝方法通過識別車輛行駛到特定位置而觸發(fā)拍攝。例如在專利文獻I中，公開了“越、壓黃線的車輛檢測跟蹤和車輛信息抓拍裝置及其方法”，利用識別車輛與路面標記的相對位置(壓黃線)作為觸發(fā)拍攝的事件。
[0009]專利文獻1:CN101789177A
[0010]但是，在以專利文獻I為代表的現(xiàn)有技術(shù)中，仍然存在以下技術(shù)問題，對道路交通監(jiān)控領域中使用變焦鏡頭的道路監(jiān)控攝像機造成障礙。[0011]首先，在專利文獻I中，公開了根據(jù)運動車輛當前的位置信息和運動趨勢信息，控制安裝有攝像機的云臺去跟蹤運動車輛。但是，僅僅通過控制云臺去跟蹤運動車輛，難以確定最佳的拍攝時刻，尤其難以預先確定最佳的拍攝時刻。特別是，對變焦鏡頭的道路監(jiān)控攝像機而言，變焦和對焦過程不是瞬時完成的，需要鏡頭內(nèi)部部件的機械運動實現(xiàn)。最長端之間的變焦最快通常在幾百毫秒上下，對焦通常在幾十毫秒左右。因此，在以專利文獻I為代表的現(xiàn)有技術(shù)中，由于無法預先確定最佳的拍攝時刻，存在來不及變焦、對焦拍攝的情況。
[0012]此外，對變焦鏡頭的道路監(jiān)控攝像機而言，每次變焦和對焦都會產(chǎn)生磨損。因此依靠變焦鏡頭頻繁在識別、跟蹤到的車輛位置間頻繁切換焦距、焦點是對鏡頭壽命的極大考驗。
[0013]而且，在專利文獻I中，根據(jù)單一車輛的位置信息和運動趨勢信息來進行拍攝，無法適用于同時拍攝多車輛的情況，而只能分別拍攝多車輛。如上所述，對變焦鏡頭的道路監(jiān)控攝像機而言，變焦和對焦過程不是瞬時完成的。因此，在以專利文獻I為代表的現(xiàn)有技術(shù)中，由于無法綜合考慮多車輛來預先確定最佳的拍攝時刻，因此對于復雜的多車輛監(jiān)控攝像而言，很可能來不及對每輛車變焦、對焦拍攝。
[0014]以上這些都是在道路交通監(jiān)控領域中使用變焦和自動對焦鏡頭的道路監(jiān)控攝像機的主要障礙。而在以對比文件I為代表的現(xiàn)有技術(shù)中，沒有對以上技術(shù)問題提出有效的解決方案，無法克服以上障礙。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]本發(fā)明針對以上技術(shù)問題，其目的在于，提供一種使道路交通監(jiān)控的圖像拍攝優(yōu)化的拍攝優(yōu)化裝置、攝像裝置及拍攝優(yōu)化方法。
[0016]為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明涉及一種拍攝優(yōu)化裝置，控制用于道路交通監(jiān)控且具有變焦鏡頭的攝像裝置，其特征在于，具有:圖像序列預測器，從所述攝像裝置接收由該攝像裝置拍攝的當前幀的圖像，獲得所述當前幀的圖像中車輛的位置信息，預測所述當前中貞之后未來M個巾貞的圖像中車輛的位置信息作為預測位置信息，其中M為正整數(shù)；第一存儲器，存儲由所述圖像序列預測器獲得的車輛的位置信息、以及由所述圖像序列預測器預測的預測位置信息；以及拍攝控制器，根據(jù)第一存儲器中存儲的預測位置信息以及從所述攝像裝置獲得的所述變焦鏡頭的鏡頭信息，計算最佳拍攝參數(shù)，并將該最佳拍攝參數(shù)輸出給所述攝像裝置；所述圖像序列預測器在預測所述預測位置信息時，從所述第一存儲器中，讀取所述當前幀之前過去N個幀的圖像中車輛的位置信息作為過去位置信息，其中N為正整數(shù)，根據(jù)所述過去位置信息和所述當前幀的圖像中車輛的位置信息，預測所述預測位置信息。
[0017]另外，本發(fā)明還涉及一種攝像裝置，用于道路交通監(jiān)控，其特征在于，具有:變焦鏡頭；拍攝單元，接收來自所述變焦鏡頭的信號并轉(zhuǎn)換為圖像；圖像序列預測器，從所述拍攝單元接收當前幀的圖像，獲得所述當前幀的圖像中車輛的位置信息，預測所述當前幀之后未來M個幀的圖像中車輛的位置信息作為預測位置信息，其中M為正整數(shù)；第一存儲器，存儲由所述圖像序列預測器獲得的車輛的位置信息、以及由所述圖像序列預測器預測的預測位置信息；拍攝控制器，根據(jù)第一存儲器中存儲的預測位置信息以及所述變焦鏡頭的鏡頭信息，計算最佳拍攝參數(shù)；鏡頭控制器，從拍攝控制器接收所述最佳拍攝參數(shù)，并向所述變焦鏡頭輸出控制信號；以及輸出單元，輸出按照所述控制信號拍攝的圖像；所述圖像序列預測器在預測所述預測位置信息時，從所述第一存儲器中，讀取所述當前幀之前過去N個幀的圖像中車輛的位置信息作為過去位置信息，其中N為正整數(shù)，根據(jù)所述過去位置信息和所述當前幀的圖像中車輛的位置信息，預測所述預測位置信息。
[0018]另外，本發(fā)明還涉及一種拍攝優(yōu)化方法，控制用于道路交通監(jiān)控且具有變焦鏡頭的攝像裝置，其特征在于，包括以下步驟:從所述攝像裝置接收由該攝像裝置拍攝的當前幀的圖像，獲得所述當前幀的圖像中車輛的位置信息；讀取所述當前幀之前過去N個幀的圖像中車輛的位置信息作為過去位置信息，其中N為正整數(shù)；根據(jù)所述過去位置信息和所述當前幀的圖像中車輛的位置信息，預測所述當前幀之后未來M個幀的圖像中車輛的位置信息作為預測位置信息，其中M為正整數(shù)；根據(jù)所述預測位置信息以及從所述攝像裝置獲得的所述變焦鏡頭的鏡頭信息，計算最佳拍攝參數(shù)，并將該最佳拍攝參數(shù)輸出給所述攝像裝置。
[0019]根據(jù)本發(fā)明涉及的拍攝優(yōu)化裝置、攝像裝置及拍攝優(yōu)化方法，通過用于/利用具有變焦鏡頭的攝像裝置，根據(jù)已拍攝的圖像中車輛的過去位置信息和當前圖像中車輛的位置信息，預測未來圖像中車輛的預測位置信息，根據(jù)預測的未來圖像中車輛的預測位置信息以及變焦鏡頭的鏡頭信息，計算攝像裝置的最佳拍攝參數(shù)。由此，能夠預先確定具有變焦鏡頭的攝像裝置的最佳拍攝參數(shù)，充分利用變焦攝像機完整焦段覆蓋盡可能大的距離范圍，實現(xiàn)清晰拍攝，并且避免拍攝空白圖像同時避免對快速車輛的漏拍。而且，能夠減少變焦鏡頭的變焦、對焦次數(shù)和動作時間，延長鏡頭壽命。
[0020]在本發(fā)明的拍攝優(yōu)化裝置中，也可以是，所述圖像序列預測器還針對所述當前幀的圖像中的車輛，賦予用于識別車輛的標記信息；所述第一存儲器將車輛的位置信息、預測位置信息與該車輛的標記信息相對應地存儲。
[0021]根據(jù)上述拍攝優(yōu)化裝置，通過賦予用于識別車輛的標記信息并將其與車輛的位置信息、預測位置信息相對應地存儲，能夠?qū)ε臄z的車輛進行識別。
[0022]在本發(fā)明的拍攝優(yōu)化裝置中，也可以是，還具有:第二存儲器，存儲已經(jīng)拍攝的車輛的標記信息；所述拍攝控制器在計算最佳拍攝參數(shù)時，從所述第二存儲器讀取已經(jīng)拍攝的車輛的標記信息，并排除所述已經(jīng)拍攝的車輛。
[0023]根據(jù)上述拍攝優(yōu)化裝置，通過存儲已經(jīng)拍攝的車輛的標記信息，并在之后計算最佳拍攝參數(shù)時排除已經(jīng)拍攝的車輛，能夠避免重復拍攝車輛。在多車輛同時通過攝像裝置的監(jiān)視范圍的情況下，能夠最大程度減少圖像數(shù)據(jù)量，減少拍攝圖像所占據(jù)的存儲空間。
[0024]在本發(fā)明的拍攝優(yōu)化裝置中，也可以是，所述圖像序列預測器在預測出所述當前幀之后未來M個幀的圖像中車輛的位置信息作為預測位置信息之后，還根據(jù)所述預測位置信息和標記信息，判斷在預測的所述當前幀之后未來M個幀的圖像中是否發(fā)生車輛遮擋；在判斷為發(fā)生車輛遮擋的情況下，所述圖像序列預測器用預測的所述當前幀之后到發(fā)生車輛遮擋之前的各幀中車輛的位置信息作為新的預測位置信息，所述第一存儲器存儲所述新的預測位置信息。
[0025]根據(jù)上述拍攝優(yōu)化裝置，通過根據(jù)預測位置信息和標記信息來預測未來的圖像中是否發(fā)生車輛遮擋，并在計算最佳拍攝參數(shù)時排除掉可能發(fā)生遮擋的位置，即使在攝像裝置的監(jiān)視范圍中存在車輛發(fā)生遮擋的情況，也能夠自動避開發(fā)生遮擋的位置，拍攝有效的道路交通監(jiān)控圖像。
[0026]在本發(fā)明的拍攝優(yōu)化裝置中，也可以是，所述最佳拍攝參數(shù)至少包括最佳拍攝時刻；所述拍攝控制器在計算最佳拍攝參數(shù)時，還根據(jù)所述預測位置信息和標記信息，判斷在預測的所述當前幀之后未來M個幀的圖像中是否發(fā)生事故；在判斷為發(fā)生事故的情況下，所述拍攝控制器優(yōu)先在發(fā)生事故的時刻附近設定最佳拍攝時刻。
[0027]根據(jù)上述拍攝優(yōu)化裝置，通過根據(jù)預測位置信息和標記信息來預測未來的圖像中是否發(fā)生事故，并在計算最佳拍攝參數(shù)時優(yōu)先考慮發(fā)生事故的時刻，能夠自動優(yōu)先拍攝事故現(xiàn)場的圖像，拍攝更加有效的道路交通監(jiān)控圖像。
[0028]在本發(fā)明的拍攝優(yōu)化裝置中，也可以是，所述圖像序列預測器根據(jù)所述過去位置信息和所述當前幀的圖像中車輛的位置信息，預測所述當前幀的圖像中的全部車輛都離開所述攝像裝置的監(jiān)控范圍的時刻作為預測離開時刻，根據(jù)所述當前幀被拍攝的時刻、所述預測離開時刻以及所述攝像裝置的拍攝幀率，計算預測的幀數(shù)M。
[0029]根據(jù)上述拍攝優(yōu)化裝置，通過預測全部車輛都離開攝像裝置的監(jiān)控范圍之前的各圖像中車輛的位置信息，能夠在全部車輛都離開攝像裝置的監(jiān)控范圍之前的范圍中決定最佳拍攝參數(shù)，從而使道路交通監(jiān)控的圖像拍攝進一步優(yōu)化。
[0030]在本發(fā)明的拍攝優(yōu)化裝置中，也可以是，所述圖像序列預測器從所述第一存儲器中，讀取從所述當前幀的圖像中的車輛最早出現(xiàn)的幀開始到所述當前幀之前的全部幀的圖像中車輛的位置信息，作為所述當前幀之前過去N個幀的圖像中車輛的位置信息即過去位
置信息。
[0031]根據(jù)上述拍攝優(yōu)化裝置，通過從當前圖像中的車輛最早出現(xiàn)的圖像開始，作為預測未來的圖像中車輛的位置信息的依據(jù)，能夠獲取用于預測未來的圖像中車輛位置信息的充分的信息量，同時盡量減少作為預測依據(jù)的圖像數(shù)量，從而減小預測所需的運算量和存儲量。
[0032]在本發(fā)明的拍攝優(yōu)化裝置中，也可以是，所述最佳拍攝參數(shù)至少包括最佳拍攝時刻和最佳拍攝焦點位置；所述拍攝控制器根據(jù)以下因素中的至少一個來計算最佳拍攝參數(shù):(a)所述攝像裝置的變焦鏡頭的焦點移動的方向；(b)拍攝所述當前幀的圖像中的全部車輛所需要的拍攝次數(shù)。
[0033]根據(jù)上述拍攝優(yōu)化裝置，具體給出了最佳拍攝參數(shù)和決定最佳拍攝參數(shù)的標準。由此，能夠兼顧攝像裝置的變焦鏡頭的移動和拍攝次數(shù)的最小化，減少變焦鏡頭的變焦、對焦次數(shù)和動作時間，延長鏡頭壽命，同時最大程度減少圖像數(shù)據(jù)量，減少拍攝圖像所占據(jù)的存儲空間。
[0034]在本發(fā)明的拍攝優(yōu)化裝置中，也可以是，所述圖像序列預測器還獲得所述當前幀的圖像中車輛的大小信息；所述第一存儲器還存儲由所述圖像序列預測器獲得的車輛的大小信息；所述拍攝控制器根據(jù)第一存儲器中存儲的車輛的大小信息、預測位置信息以及從所述攝像裝置獲得的所述變焦鏡頭的鏡頭信息，計算最佳拍攝參數(shù)。
[0035]根據(jù)上述拍攝優(yōu)化裝置，通過獲得并存儲圖像中車輛的大小信息，能夠在計算最佳拍攝參數(shù)時進一步考慮車輛的大小，使道路交通監(jiān)控的圖像拍攝進一步優(yōu)化。
[0036]在本發(fā)明的拍攝優(yōu)化裝置中，也可以是，所述圖像序列預測器從所述攝像裝置接收的圖像，是由所述攝像裝置同時拍攝兩個以上的車道而得到的圖像。[0037]根據(jù)上述拍攝優(yōu)化裝置，通過對同時拍攝多車道的攝像裝置的拍攝進行優(yōu)化，能夠使本發(fā)明的上述優(yōu)點更加明顯。
[0038]另外，本發(fā)明的上述拍攝優(yōu)化裝置的附加技術(shù)特征也可以作為攝像裝置和拍攝優(yōu)化方法的特征實現(xiàn)，并獲得同樣的技術(shù)效果，在此不做贅述。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0039]圖1示出道路監(jiān)控攝像畫面的示意圖和攝像頭景深與視野中不同部分清晰度的關系。
[0040]圖2示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式的拍攝優(yōu)化裝置的示意性框圖。
[0041]圖3示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式的拍攝優(yōu)化方法的流程圖。
[0042]圖4示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式的圖像序列預測器的流程圖。
[0043]圖5示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式的拍攝控制器的流程圖。
[0044]圖6示出攝像機視野中投影坐標系和真實空間俯視的笛卡爾二維坐標系的對照關系。
[0045]圖7示出通過曲線擬合預測未來時刻車輛位置的效果圖。
[0046]圖8示出本發(fā)明的第一實施方式的拍攝優(yōu)化方法的確定最佳拍攝參數(shù)的示意圖。
[0047]圖9示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式的第一變形例的拍攝優(yōu)化裝置的示意性框圖。
[0048]圖10示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式的第二變形例的拍攝優(yōu)化方法中圖像序列預測器的流程圖。
[0049]圖11示出圖像序列預測器預測車輛可能發(fā)生碰撞意外的情形。
[0050]圖12示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式的第三變形例的拍攝優(yōu)化方法中圖像序列預測器的流程圖。
[0051]圖13示出根據(jù)本發(fā)明的第二實施方式的攝像裝置的示意性結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實施方式】
[0052]首先，在說明本發(fā)明的【具體實施方式】之前，先介紹攝像頭景深與視野中不同部分清晰度的關系。
[0053]如上所述，變焦即改變焦距(zoom)是改變視野的范圍，焦距越長，畫面覆蓋的真實物體面積越小。另外，對焦即改變焦點(focal)是改變視野中清晰成像部分與鏡頭的距離，但不改變視野的范圍或者極微小的改變。
[0054]圖1示出道路監(jiān)控攝像畫面的示意圖和攝像頭景深與視野中不同部分清晰度的關系。在畫面中越遠的道路景物在畫面的更上方。與其對應，畫面的清晰程度可以從右面的清晰度曲線看出。由于光學技術(shù)的限制，無論定焦還是變焦鏡頭，其成像清晰度在任意時刻都是隨這距離而變化的。對于交通監(jiān)控應用而言，可以接受的清晰度取決于應用目的，應用目的以清晰度從低到高的順序包括:識別車的存在；識別車的外部特征，如顏色、車型、是否起火、冒煙；識別車牌；識別駕駛員；等等。對于某種應用的監(jiān)控可用清晰度一旦確定，鏡頭可以在該清晰度以上成像所覆蓋的距離就可以確定，稱作有效景深。
[0055]有效的交通監(jiān)控就是指能夠達成既定應用目的，可以在有效景深內(nèi)拍攝到符合監(jiān)控可用清晰度的影像畫面。變焦鏡頭相對定焦鏡頭的一個優(yōu)勢在于，可以移動有效景深到不同的距離，使得可以拍攝的距離大大增加。因此，使用變焦鏡頭的道路監(jiān)控攝像機是道路交通監(jiān)控領域的發(fā)展方向，本發(fā)明正是對使用變焦鏡頭的道路監(jiān)控技術(shù)進行了改進。
[0056]以下結(jié)合【專利附圖】

【附圖說明】本發(fā)明的各實施方式。其中，各實施方式僅用于說明實現(xiàn)本發(fā)明的優(yōu)選形態(tài)，而不作為對本發(fā)明的限定。
[0057](第一實施方式)
[0058]首先，結(jié)合圖2、圖3、圖4和圖5說明根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式涉及的拍攝優(yōu)化裝置及拍攝優(yōu)化方法。其中，圖2示出本發(fā)明的第一實施方式的圖像拍攝優(yōu)化裝置的示意性結(jié)構(gòu)框圖，圖3、圖4和圖5以流程圖示出本發(fā)明的第一實施方式的拍攝優(yōu)化方法的方法步驟。
[0059]如圖2所示，本發(fā)明的第一實施方式的拍攝優(yōu)化裝置包括圖像序列預測器、第一存儲器和拍攝控制器。該拍攝優(yōu)化裝置例如通過有線連接或無線傳輸，能夠與監(jiān)控攝像機進行數(shù)據(jù)通信。攝像機具有變焦鏡頭，還包括拍攝單元、鏡頭控制器、視頻輸出單元、圖像輸出單元。該拍攝優(yōu)化裝置優(yōu)化攝像機的圖像拍攝輸出。
[0060]以下，首先說明作為本發(fā)明的第一實施方式的拍攝優(yōu)化裝置的優(yōu)化對象的攝像機的結(jié)構(gòu)。如上所述，攝像機具有變焦鏡頭、拍攝單元、鏡頭控制器、視頻輸出單元、圖像輸出單元。
[0061]在攝像機中，變焦鏡頭可以變焦和對焦，通過感光器件的曝光將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，提供給拍攝單元。同時可以將鏡頭信息等數(shù)據(jù)提供給鏡頭控制器，作為鏡頭信息，例如包括鏡頭的焦距，焦點移動方向等。
[0062]拍攝單元即原始圖像拍攝單元，接收來自變焦鏡頭的信號并轉(zhuǎn)換為圖像。具體而言，接收來自鏡頭的電信號作為輸入，將其轉(zhuǎn)換為承載每個像素亮度值和色度值的數(shù)字化的信號。例如對于高清攝像機，會捕捉1920x1080個像素的彩色數(shù)值信號。
[0063]鏡頭控制器從拍攝優(yōu)化裝置的拍攝控制器接收最佳拍攝參數(shù)，并向變焦鏡頭輸出控制信息。關于最佳拍攝參數(shù)，將在下文中詳細說明。具體而言，鏡頭控制器接收拍攝控制器的控制信號并輸出控制信號給鏡頭驅(qū)動鏡頭進行變焦、對焦和快門動作(拍攝)。接收的控制信號包括目標焦點距離和拍攝指令。同時鏡頭控制器還可以把鏡頭的鏡頭信息等當前狀態(tài)參數(shù)提供給拍攝控制器，包括鏡頭當前焦點距離和鏡頭焦點移動的方向。其中鏡頭焦點距離可以從鏡頭提供的焦距計算得到。鏡頭焦點距離是鏡頭焦點離鏡頭的物理距離，即清晰度最聞的距尚。
[0064]視頻輸出單元接收來自拍攝單元的未經(jīng)處理的圖像序列數(shù)據(jù)，并根據(jù)輸出視頻的格式要求進行處理，例如按照H.264視頻格式進行壓縮。該單元在攝像機開始運轉(zhuǎn)后不停頓的工作，不斷將視頻數(shù)據(jù)輸出。
[0065]圖像輸出單元從拍攝優(yōu)化裝置的拍攝控制器接收控制信號，并根據(jù)該控制信號，對當前幀照片進行預先設定的處理、例如JPEG格式壓縮，然后輸出。其中，圖像輸出單元對應于本發(fā)明的輸出單元。
[0066]以下，具體說明本發(fā)明的第一實施方式的拍攝優(yōu)化裝置的結(jié)構(gòu)。如上所述，拍攝優(yōu)化裝置包括圖像序列預測器、第一存儲器和拍攝控制器。
[0067]圖像序列預測器從攝像裝置接收由該攝像裝置拍攝的當前幀的圖像，獲得所述當前幀的圖像中車輛的位置信息，預測所述當前幀之后未來M (M為正整數(shù))個幀的圖像中車輛的位置信息作為預測位置信息。具體而言，圖像序列預測器接收來自攝像裝置的拍攝單元的未經(jīng)處理的每一幀圖像數(shù)據(jù)，識別出該幀圖像中所有車輛的位置信息。對于連續(xù)圖像序列，通過位置的變化可以計算出車的速度，然后預測出每輛車在未來幀中車所在的位置，輸出這些位置信息給第一存儲器。另外，圖像序列預測器也可以還獲得所述當前幀的圖像中車輛的大小信息和標記信息。
[0068]第一存儲器存儲由圖像序列預測器獲得的車輛的位置信息、以及由圖像序列預測器預測的預測位置信息。另外，第一存儲器也可以還存儲車輛的大小信息和標記信息。
[0069]拍攝控制器根據(jù)第一存儲器中存儲的預測位置信息以及從攝像裝置獲得的變焦鏡頭的鏡頭信息，計算最佳拍攝參數(shù)，并將該最佳拍攝參數(shù)輸出給攝像裝置。具體而言，拍攝控制器從攝像裝置的鏡頭控制器獲得鏡頭信息，并將最佳拍攝參數(shù)輸出給攝像裝置的鏡頭控制器。另外，拍攝控制器也可以在預測位置信息和鏡頭信息的基礎上，還根據(jù)車輛的大小信息和/或標記信息，來計算最佳拍攝參數(shù)。
[0070]其中，圖像序列預測器在預測預測位置信息時，從第一存儲器中，讀取當前幀之前過去N (N為正整數(shù))個幀的圖像中車輛的位置信息作為過去位置信息，根據(jù)過去位置信息和當前幀的圖像中車輛的位置信息，預測預測位置信息。
[0071]圖3示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式的拍攝優(yōu)化方法的流程圖。以下對照圖3，闡述借助在圖2中示出的拍攝優(yōu)化裝置對攝像機進行拍攝優(yōu)化的過程。在攝像機每次拍攝一幀圖像后，都會進行這一過程。另外，在接收到停止命令時，停止該過程。這對于圖4、圖5所示的流程也是同樣的。
[0072]在步驟Sll中，判斷是否從攝像裝置接收了新的一幀當前幀。一般而言，在攝像機的鏡頭拍攝了新的一幀時，拍攝單元接收鏡頭的感光器件采集的信號，并處理為原始圖像數(shù)據(jù)，輸出給視頻輸出單元和拍攝優(yōu)化裝置的圖像序列預測器。
[0073]在步驟S12中，拍攝優(yōu)化裝置的圖像序列預測器根據(jù)從攝像裝置接收的當前幀的圖像，獲得當前幀的圖像中車輛的位置信息。
[0074]在步驟S13中，拍攝優(yōu)化裝置的圖像序列預測器讀取當前幀之前過去N (N為正整數(shù))個幀的圖像中車輛的位置信息作為過去位置信息。
[0075]在步驟S14中，拍攝優(yōu)化裝置的圖像序列預測器根據(jù)過去位置信息和當前幀的圖像中車輛的位置信息，預測當前幀之后未來M (M為正整數(shù))個幀的圖像中車輛的位置信息作為預測位置信息。
[0076]步驟S12?S14的詳細過程參照圖4，在下面詳細介紹。
[0077]在步驟S15中，拍攝優(yōu)化裝置的拍攝控制器根據(jù)預測位置信息以及從攝像裝置獲得的變焦鏡頭的鏡頭信息，計算最佳拍攝參數(shù)，并將該最佳拍攝參數(shù)輸出給攝像裝置。
[0078]步驟S15的詳細過程參照圖5，在下面詳細介紹。
[0079]圖4示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式的圖像序列預測器的流程圖，對應于圖3的步驟S12?S14的處理。以下對照圖4，詳細闡述借助在圖2示出的圖像序列預測器進行圖像序列預測的過程。
[0080]在步驟S21中，從攝像裝置的拍攝單元接收新的一幀圖像I (i)。
[0081]在步驟S22中，識別出該幀圖像中所有車輛的位置信息P(i)。這里的坐標系選擇為真實空間物理坐標系，即俯視的笛卡爾二維坐標系。
[0082]P (i) = {(Xij, Yij)，j e Jj
[0083]上式中，Ji表示出現(xiàn)在當前畫面中的車輛個數(shù)。信息P(i)的每個元素都是坐標對(Xij, yu)，共有 Ji 個。
[0084]另外，也可以還識別出當前畫面中的各車輛的大小信息S(i)。
[0085]S(i) = { (Wij, hij)，j e Jj
[0086]信息S(i)的每個元素都是寬和高的數(shù)據(jù)對(Wij, hj，，共有Ji個。
[0087]識別車輛通常應用模式識別技術(shù)得以實現(xiàn)。以上位置和大小針對坐標系的不同而異。在攝像機視野中，所有物體以近大遠小且消失于無窮遠處地平線的透視比例呈現(xiàn)，與真實空間物理坐標系中的轉(zhuǎn)換通常應用圖像標定相關技術(shù)得以實現(xiàn)。兩個坐標系的對照如圖6所示。
[0088]在步驟S23中，從第一存儲器讀入之前存儲的N幀圖像對應的車的位置信息P (k)。另外，也可以還讀入大小信息S(k)和車輛的標記信息L(k)。
[0089]
【權(quán)利要求】
1.一種拍攝優(yōu)化裝置，控制用于道路交通監(jiān)控且具有變焦鏡頭的攝像裝置，其特征在于，具有: 圖像序列預測器，從所述攝像裝置接收由該攝像裝置拍攝的當前幀的圖像，獲得所述當前幀的圖像中車輛的位置信息，預測所述當前幀之后未來M個幀的圖像中車輛的位置信息作為預測位置信息，其中M為正整數(shù)； 第一存儲器，存儲由所述圖像序列預測器獲得的車輛的位置信息、以及由所述圖像序列預測器預測的預測位置信息；以及 拍攝控制器，根據(jù)第一存儲器中存儲的預測位置信息以及從所述攝像裝置獲得的所述變焦鏡頭的鏡頭信息，計算最佳拍攝參數(shù)，并將該最佳拍攝參數(shù)輸出給所述攝像裝置；所述圖像序列預測器在預測所述預測位置信息時，從所述第一存儲器中，讀取所述當前幀之前過去N個幀的圖像中車輛的位置信息作為過去位置信息，其中N為正整數(shù)，根據(jù)所述過去位置信息和所述當前幀的圖像中車輛的位置信息，預測所述預測位置信息。
2.如權(quán)利要求1所述的拍攝優(yōu)化裝置，其特征在于， 所述圖像序列預測器還針對所述當前幀的圖像中的車輛，賦予用于識別車輛的標記信息； 所述第一存儲器將車輛的位置信息、預測位置信息與該車輛的標記信息相對應地存儲。
3.如權(quán)利要求2所述的拍攝優(yōu)化裝置，其特征在于，還具有: 第二存儲器，存儲已經(jīng)拍攝 的車輛的標記信息； 所述拍攝控制器在計算最佳拍攝參數(shù)時，從所述第二存儲器讀取已經(jīng)拍攝的車輛的標記信息，并排除所述已經(jīng)拍攝的車輛。
4.如權(quán)利要求2所述的拍攝優(yōu)化裝置，其特征在于， 所述圖像序列預測器在預測出所述當前幀之后未來M個幀的圖像中車輛的位置信息作為預測位置信息之后，還根據(jù)所述預測位置信息和標記信息，判斷在預測的所述當前幀之后未來M個幀的圖像中是否發(fā)生車輛遮擋； 在判斷為發(fā)生車輛遮擋的情況下，所述圖像序列預測器用預測的所述當前幀之后到發(fā)生車輛遮擋之前的各幀中車輛的位置信息作為新的預測位置信息，所述第一存儲器存儲所述新的預測位置信息。
5.如權(quán)利要求2所述的拍攝優(yōu)化裝置，其特征在于， 所述最佳拍攝參數(shù)至少包括最佳拍攝時刻； 所述拍攝控制器在計算最佳拍攝參數(shù)時，還根據(jù)所述預測位置信息和標記信息，判斷在預測的所述當前幀之后未來M個幀的圖像中是否發(fā)生事故； 在判斷為發(fā)生事故的情況下，所述拍攝控制器優(yōu)先在發(fā)生事故的時刻附近設定最佳拍攝時刻。
6.如權(quán)利要求1所述的拍攝優(yōu)化裝置，其特征在于， 所述圖像序列預測器根據(jù)所述過去位置信息和所述當前幀的圖像中車輛的位置信息，預測所述當前幀的圖像中的全部車輛都離開所述攝像裝置的監(jiān)控范圍的時刻作為預測離開時刻，根據(jù)所述當前幀被拍攝的時刻、所述預測離開時刻以及所述攝像裝置的拍攝幀率，計算預測的幀數(shù)M。
7.如權(quán)利要求1所述的拍攝優(yōu)化裝置，其特征在于， 所述圖像序列預測器從所述第一存儲器中，讀取從所述當前幀的圖像中的車輛最早出現(xiàn)的幀開始到所述當前幀之前的全部幀的圖像中車輛的位置信息，作為所述當前幀之前過去N個幀的圖像中車輛的位置信息即過去位置信息。
8.如權(quán)利要求1所述的拍攝優(yōu)化裝置，其特征在于， 所述最佳拍攝參數(shù)至少包括最佳拍攝時刻和最佳拍攝焦點位置； 所述拍攝控制器根據(jù)以下因素中的至少一個來計算最佳拍攝參數(shù): (a)所述攝像裝置的變焦鏡頭的焦點移動的方向； (b)拍攝所述當前幀的圖 像中的全部車輛所需要的拍攝次數(shù)。
9.如權(quán)利要求1所述的拍攝優(yōu)化裝置，其特征在于， 所述圖像序列預測器還獲得所述當前幀的圖像中車輛的大小信息； 所述第一存儲器還存儲由所述圖像序列預測器獲得的車輛的大小信息； 所述拍攝控制器根據(jù)第一存儲器中存儲的車輛的大小信息、預測位置信息以及從所述攝像裝置獲得的所述變焦鏡頭的鏡頭信息，計算最佳拍攝參數(shù)。
10.如權(quán)利要求1~9中任一項所述的拍攝優(yōu)化裝置，其特征在于， 所述圖像序列預測器從所述攝像裝置接收的圖像，是由所述攝像裝置同時拍攝兩個以上的車道而得到的圖像。
11.一種攝像裝置，用于道路交通監(jiān)控，其特征在于，具有: 變焦鏡頭； 拍攝單元，接收來自所述變焦鏡頭的信號并轉(zhuǎn)換為圖像； 圖像序列預測器，從所述拍攝單元接收當前幀的圖像，獲得所述當前幀的圖像中車輛的位置信息，預測所述當前幀之后未來M個幀的圖像中車輛的位置信息作為預測位置信息，其中M為正整數(shù)； 第一存儲器，存儲由所述圖像序列預測器獲得的車輛的位置信息、以及由所述圖像序列預測器預測的預測位置信息； 拍攝控制器，根據(jù)第一存儲器中存儲的預測位置信息以及所述變焦鏡頭的鏡頭信息，計算最佳拍攝參數(shù)； 鏡頭控制器，從拍攝控制器接收所述最佳拍攝參數(shù)，并向所述變焦鏡頭輸出控制信號；以及 輸出單元，輸出按照所述控制信號拍攝的圖像； 所述圖像序列預測器在預測所述預測位置信息時，從所述第一存儲器中，讀取所述當前幀之前過去N個幀的圖像中車輛的位置信息作為過去位置信息，其中N為正整數(shù)，根據(jù)所述過去位置信息和所述當前幀的圖像中車輛的位置信息，預測所述預測位置信息。
12.一種拍攝優(yōu)化方法，控制用于道路交通監(jiān)控且具有變焦鏡頭的攝像裝置，其特征在于，包括以下步驟: 從所述攝像裝置接收由該攝像裝置拍攝的當前幀的圖像，獲得所述當前幀的圖像中車輛的位置信息； 讀取所述當前幀之前過去N個幀的圖像中車輛的位置信息作為過去位置信息，其中N為正整數(shù)；根據(jù)所述過去位置信息和所述當前幀的圖像中車輛的位置信息，預測所述當前幀之后未來M個幀的圖像中車輛的位置信息作為預測位置信息，其中M為正整數(shù)； 根據(jù)所述預測位置信息以及從所述攝像裝置獲得的所述變焦鏡頭的鏡頭信息，計算最佳拍攝參數(shù)，并將該最佳拍攝參數(shù)輸出給所述攝像裝置。`
【文檔編號】H04N5/232GK103795909SQ201210420841
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2012年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月29日
【發(fā)明者】呂越峰, 王瑾娟 申請人:株式會社日立制作所