[发明专利]嵌入式智能自动变焦抓拍系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种监控系统，尤其涉及一种嵌入式智能自动变焦抓拍系统及其方法。

背景技术

当今，各种监控系统已经在公安、交通、城市管理、消防、森林、机场、银行、商业、企业、学校等各行各业得到广泛应用。这些监控系统对于维护公共安全、刑事侦查发挥了重要作用。

然而，由于当前使用的监控系统中所采用的照相、摄像镜头基本上都是定焦镜头。因此，在许多场合无法根据记录的摄像资料，观察到监控范围内的清晰的目标图像。实际上，这样就大大削弱了监控系统的监控效果。要想解决问题，可以采用超高分辨率的摄像机，但是这样不仅大大增加了系统的设备投入费用，而且还会大幅度地增加存储开销与网络传输的负荷。如果采用手动或者电动变焦镜头，则可以把目标拉近，从而能够观察到清晰的目标。但是，靠人工操作变焦镜头，进行24小时的监控显然是不现实的。

发明内容

为了克服监控图像中目标图像分辨率低、模糊不清的不足，本发明公开了一种嵌入式智能自动变焦抓拍系统及其方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种嵌入式智能自动变焦抓拍系统，它包括：智能自动变焦抓拍控制器、第一定焦照相机、第二定焦照相机、摄像机、硬盘录像机、变焦镜头、云台、变焦机构；其中，所述第一定焦照相机、第二定焦照相机摄像机、硬盘录像机、云台和变焦机构分别与智能自动变焦抓拍控制器相连，摄像机固定在云台上，变焦镜头与摄像机相连，变焦镜头固定在变焦机构上，摄像机和硬盘录像机相连；所述智能自动变焦抓拍控制器包括只读存储器、单片机和存储器组，其中，所述只读存储器和存储器组分别与单片机相连。

一种应用上述系统的智能自动变焦抓拍方法，包括以下步骤：

(1)视频输入：摄像机通过变焦镜头获得监控画面，然后将其输入到智能自动变焦抓拍控制器；

(2)运动目标检测：智能自动变焦抓拍控制器接受来自监控摄像机的数字视频流图像，对于接收到的图像，不断进行新旧图像的比较，发现监测目标及大小范围；

(3)3D信息的提取：当智能自动变焦抓拍控制器判定存在运动目标时，触发第一定焦照相机和第二定焦照相机同时摄取监控画面，并把摄取的数字图像传输到存储器。对于获得的两幅监控照片，通过基于双视角目标的3D信息提取算法得到目标的位置及距离等数据；

(4)摄像机云台控制：智能自动变焦抓拍控制器根据步骤(3)获得的运动目标在监控画面中的位置数据，控制摄像机云台作水平和垂直旋转；

(5)智能自动变焦：智能自动变焦抓拍控制器根据步骤(2)和步骤(3)获得的监测目标的大小范围以及距离数据，控制变焦执行机构对变焦镜头进行变焦。从而使得运动目标在监控画面中最大化，获得清晰高分辨率的目标图像；

(6)硬盘录像：当监控画面中发现运动目标时，智能自动变焦抓拍控制器控制硬盘录像机开始记录监控画面。当变焦摄像、硬盘录像完成，并且监控画面中没有运动目标时，智能自动变焦抓拍控制器令系统复位：摄像机云台和变焦机构复位。

本发明的有益效果是，本发明利用一台摄像机自动检测运动目标，接着采用两台不同视角的照相机估计运动目标的3D位置信息；然后控制云台上的镜头对准目标、进行变焦控制，最后获得具有较高分辨率、清晰的目标图像。本发明无需使用高分辨率的照相机/摄像机就能获得高分辨率的目标图像，而且不会增加存储开销与网络传输的负荷，成本较低。

附图说明

图1是本发明嵌入式智能自动变焦抓拍系统的结构示意图；

图2是本发明嵌入式智能自动变焦抓拍系统的工作流程图；

图3是智能自动变焦抓拍控制器的电气结构示意图。

具体实施方式

本发明基于高级图像处理和计算机视觉技术，实现了自动发现运动目标、估计目标的3D信息、进行智能化的自动对准和变焦，从而充分发挥摄像机/照相机的分辨率，抓拍到清晰的目标图像。

本发明的原理是：采用利用一台摄像机自动检测运动目标；接着采用两台不同视角的照相机估计运动目标的3D位置信息；然后控制云台上的镜头对准目标、进行变焦控制，最后获得具有较高分辨率、清晰的目标图像的新方法。同时，利用单片机/FPGA集成电路实现了一个嵌入式自动变焦抓拍装置：利用该自动变焦抓拍装置就可以自动发现运动目标、基于双视角照片估计目标的3D信息、把镜头对准目标、变焦拉近，使得目标在监控画面中最大化。从而充分发挥照相机/摄像机的效能，拍摄到较高分辨率的目标图像。