专利名称：检测视频监视装置的功能适用性的方法和分析工具,以及实施该方法的测量装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及对至少由一个摄像机组成的视频监视装置的适用性检测。在这种情况下，检测适用性意味着一方面检测一个已安装的视频监视装置是否运作正常，是否实现了相应的技术指标，另一方面检测一个这样的监视装置是否可以有附加的应用价值。
背景技术：
视频监视装置目前广泛流行并用于多种应用目的。除了在私人和公共建筑内和公共场合上应用这种装置防止未经允许的干扰，偷窃，抢劫和袭击外，还越来越多地把视频监视装置用于街道交通，这里特别在隧道监视交通，其中事实上是完全由人在监控器前进行监视的监视器来完成。
虽然通过视频摄像机监视交通已经有多年的实践，也只是最近才开始尝试按照视频图像自动检测交通状况例如堵车图像、滞留的汽车或事故和其它危险情况的图像例如烟雾或火焰图像，以便能够尽快采取相应的措施。有关烟雾或火焰检测的具体内容，-参阅Siemens Buildung Technologies AG的WO--A--02/054364和--申请号为03 015 846.3的欧洲专利。
由于已经安装了许多视频装置来监视交通，所以目前有越来越多趋势要更广泛地应用这类装置，例如改装烟雾和/或火焰的探测，在这种情况下应尽可能做到改装的这些装置不要干扰交通流量。这点在隧道尤其重要，因为在一般情况下，在隧道的每次作业都要至少占用一条行车道。
由于这个原因，一方面，隧道经营者有一种愿望，安装视频-交通监视的装置要尽可能的不要干扰烟雾和/或火焰的检测，可以对所提供系统的适用性进行检查，并能够对所提供系统进行相互比较。另一方面，视频检测一烟雾检测和火焰检测系统的生产者和提供者也对它们的系统是否适用于相关的交通分析感兴趣。
生产者和经营者的另一个愿望是在检测或测量系统方面，例如在维护期间，或在出现事故警报和类似情况时，对现有视频监视装置的适用性检测。
在这检查期间，不能低估其结构对视频烟雾检测系统的功能性的影响。所以例如在所谓的WO--A--02/054364中所述的烟雾检测系统中，就是通过研究视频图像的各个像素或像素组亮度的时间分布来完成烟雾检测的，通过一个边缘提取程序完成测定像素亮度，在此每个像素对应一个边缘值。这基本上是基于对比度变化的一种方法。容易理解，在光照恶劣的隧道内，或在暗壁的隧道内，也许没有在明亮和有良好照明的隧道中能够更好的被检测到。
发明内容
本发明涉及一种检测视频监视装置适用性的方法，该装置包括至少一个摄像机。根据本发明的方法还可以以一种尽可能简单的方式，对现有视频监视装置的适用性进行客观的和可重现的检测，而不会影响这个监视装置的运作。
根据本发明，这些任务是借助一个具有处理器的测量装置和一个嵌入在处理器内的分析工具，检测由至少一台摄像机提供的图像上各个表征功能的参数来完成的。
本发明所述方法的第一种优选实施例的特征在于，所述分析工具基本上是由两个模块组成的一个软件，其中的一个模块用于软件应用特定的配置，含有为当前或预定应用所需的重要参数，另一个模块用来分析由至少一个摄像机提供的图像，在所述参数方面评价图像的质量。
本发明的第二个优选实施例的特征是，所述基本参数至少通过下述一组中的一个数值大小来实现对各个图像特征参数品质的评价并显示其评价结果，上述的组包括图像中的边缘数目、作为边界的图像对比度、饱和像素的明暗份额和图像颜色。
本发明的第三个优选实施例的特征是，每个参数的评估结果通过一个方格图中的显示带来显示，方格图的填充度作为每个参数品质的量度。
通过本发明所述的方法可以用简单的方式对现有的视频监视装置进行检测，通过把视频监视装置或这个装置的一个摄像机连接到测量装置上，配置相应的分析工具，并解释分析的结果，检测它是否还满足所定的要求。人们可以一眼看出，例如在用于烟雾-检测的视频监视装置的图像中是否总体上具有合适的边缘，或对比度是否合适。但人们还可以一眼判定，例如一个用于监视交通的视频监视装置是否适合于检测烟雾，此时，人们再次检测是否有合适的边缘和合适的对比度。在否定的情况下，人们可以采取适当的措施，改善这些参数的品质，例如改善隧道内的照明和/或把隧道壁涂亮和/或在街道边上设置适当的标记。
本发明还涉及一种分析工具，用于根据视频监视装置的一个摄像机提供的图像，来检测视频监视装置的适用性。根据本发明分析工具的特征在于，一个在下文中被称作配置模块的第一模块，它针对分析工具特有的应用进行配置，和一个对至少一个摄像机提供的图像进行分析的，下文被称作判别模块的第二模块，配置模块含有对适用性的重要参数，在判别模块里评价与图像质量有关的上述参数。
本发明还涉及一种测量装置，实施上述的方法。本发明测量装置的特征在于，在带有一个用于输入特有应用所需数据的键盘、一个显示器和一个处理器的笔记本电脑或其它便携式计算机中，嵌入所述的分析工具。
本发明的测量装置第一个优选的实施例的特征在于，在准备拍摄工作状态下，显示器上显示一个对话框，它有一个显示被评估图像的图像区，一个检测结果的显示区，一个用于显示关于当前程序方法和/或状态的信息的信息区，和一系列的操作键。推荐检测结果的显示区有一系列对应于每个参数的显示带。
本发明的测量装置的第二个优选实施例的特征在于，图像区有选择地显示至少一个摄像机的当前图像，或存储在笔记本电脑硬盘内的，以前拍摄的图像。
下面按照本发明的一个实施例和附图对本发明详细解释；如图所示图1本发明测量装置的方框图，图2图1测量装置测量过程的流程图，图3图1测量装置的细节；和图4功能说明曲线。
具体实施例方式
所显示的测量装置包含一个由附图标记1表示的计算机1，例如一个笔记本电脑或PC，该笔记本电脑或PC带有一个输入参数用的键盘2、一个显示结果的显示器3、一个帧接收器(未示出)和一个处理器4，在其中嵌入由一个配置模块5和一个判别模块6构成的分析软件7。计算机1有一个连接端，连接一个视频监视装置的至少一个摄像机8。分析软件7被存储在一个数据载体，例如一个CD内，在测量装置启动拍摄前安装在计算机1内，分析软件是一个用于评价现有的视频监视装置的图像质量是否适合于烟雾-或火焰检测，或是否适合于自动监视交通情况，例如在隧道内的堵车，事故或故障车辆的工具。以下描述的分析软件7连同烟雾检测和火焰检测不应理解为限制条件。本领域技术人员明白提及的交通事件可以通过适当的参数描述，这些参数的品质是可以监视的。
分析软件7可以提供摄像机8的在线视频图像，并在显示器3上重现，分析和存储，或从硬盘读出存储的图像顺序，并在显示器3上重新显示和分析。对于每次的分析都会给出报告，其中含有研究的参数值。
图2显示了测量装置的这种测量过程或分析过程的流程图。在测量开始前要进行必要的设定，尤其是设定各个参数的阈值和最大值及最小值。对于烟雾和火焰检测涉及以下的参数·图像中边缘数如果一个像素与它相邻的像素有反差，反差大于一个预定的阈值，这个像素就形成一个图像的边缘。这个参数值表明在图像中是否有足够的边缘。
·图像整体的反差这里涉及亮度的标准偏差，基本上涉及光学表示。这是至关重要的，因为在一个低动力学条件下物体不能从背景中区分出来。
·明-和暗饱和度像素的份额，是黑或白饱和。
·颜色显示出图像是否含有足够的，能满足应用要求的颜色信息。
其它的可能参数是烟雾，摄像机状态(接通/关闭)，等等。
其它的设定涉及确定摄像机8的图像评价部分。这个设定由一个遮幅框实现，例如用于对烟雾检测时，将它嵌入在摄像机图像的上半部或在上三分之一处。所述的参数，遮幅框的位置和其它可能的设定值都可以根据每个配置(烟雾、火焰、交通监视)来具体设定，并且可以在图3所示的对话框中提取。
如已经提及的那样，分析软件7有两种工作模式，其中一种是在图2的左分支所示的，来自摄像机8(图1)的视频图像的模式，第二种模式是图2右分支所示，来自计算机1的硬盘作为图像顺序的视频图像的模式。对于摄像机的视频图像，人们应用帧接收器作为缓冲存储器，并用于数字化。启动分析软件时进行如下选择选择摄像机作为图像源或者从硬盘上选出一个图像序列。如果选择摄像机的图像，人们可以选择带有报告文件的，对当前的图像的纯分析，或选择带有报告文件的，对存储在硬盘上的图像的分析。可以想到后一种变型要在一个较长周期，如几小时或几天才能完成的分析，并定期存储图像。
当从硬盘发来图像时，完成带有报告文件的分析。可以按一个相应的功能键不仅可以停止图像分析而且可以停止在硬盘上的图像存储。在分析摄像机图像时通过操作一个复位按键使计数器回调至零，在分析硬盘上的图像顺序时自图像数目零开始分析。
报告文件可以打印；每个报告包括一个表格式的报告，附有日期，摄像机或存储文件的类别，和分析的图像参数值。
图3表示一个对话框9，一旦测量装置测量准备工作完毕后，在显示器3上就显示出对话框。对话框含有两个显示区10和11，显示摄像机8所拍摄图像(显示区10)的显示参数，所述参数用于对图像的评价(显示区11)。显示区10上方是标题行12，显示有关当前程序的模式和/或状况或实际的配置(烟雾、火焰、交通监视)等的信息，标题行12旁边是操作按键，用来控制图2所示的分析软件7。显示区10的下方是一个结束行(未显示)，用于进一步显示状况和/或模式的信息。
显示区11有许多水平叠置的，或垂直毗邻的条，用来显示有关参数的预定配置。例如在监视的隧道出现烟雾时，参数是“边缘数”(条14)，“对比度”(条15)，“亮饱和度”(16)和“暗饱和度”(条17)。参数“颜色”(条18)在这种情况下不进行分析。最下方的条19在图中没有安排任何参数，而是用图形显示参数。
在条内有一个彩色的显示带，定量鉴定所显示参数的品质。当显示带正好到达条的中心处，即50％值时表示有关的参数正好满足要求。条的左端0％的值和最右边的100％的值分别为不好和很好。彩色带的长度显示出超过250张图像的一个瞬间的平均值，此外在条内还有一个垂直的刻度线，它显示出被处理的单张图像的各个参数值。
在监视隧道所出现的火焰时，不分析条14中的参数“边缘数”，而评价并显示出条18中的参数“颜色”。
图4的曲线表示在显示区10的条上，图像参数值的变化，其横坐标为参数轴，纵坐标为条的填充度。首先在参数轴上设置一个最小参数值“Min”，它被划分为不好的等级，“Max”值被划分为很好的等级，“阈值”视为满足要求。“Min”值填充度为0％，“Max”值填充度为100％，“阈值”填充度为50％。条的水准分为从“Min”的0％线性增加至“阈值”的50％，和从“阈值”的50％线性增加至“Max”的100％。当在条14中显示出边缘数为0％时，也不意味着完全没有检测到边缘，而只是检测到边缘的最小数目所相应的“Min”值。同样的含义也适用于两个百分比值50％和100％。
权利要求
1.用于检测视频监视装置适用性的方法，该视频监视装置包括至少一个摄像机(8)，其特征在于，借助包含有一个处理器(4)的测量装置和一个嵌入在处理器(4)内的分析工具(7)，检测由至少一个摄像机(8)提供的图像的各个功能特征的参数。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述分析工具(7)基本上是由两个模块(5，6)组成的软件，其中一个模块(5)针对软件特定应用进行了配置，含有为当前或预定应用所需的基本参数，另一个模块(6)用来分析至少由一个摄像机(8)提供的图像，用以在所述参数方面评价图像质量。
3.根据权利要求2的方法，其特征在于，所述参数至少通过以下一组中的一个数值大小来实现对各个图像特征参数品质的评价并显示其评价结果，上述的一组包括图像中的边缘数、图像整体对比度、明或暗饱和像素的份额、图像颜色。
4.根据权利要求3的方法，其特征在于，对各个参数评价的结果显示在一个条(14-19)中连续的显示带上，条的填充度表示各个参数的尺度。
5.根据权利要求4的方法，其特征在于，由显示带显示一个超过图像特定数量的平均值。
6.根据权利要求5的方法，在各个条(11-19)上除了显示各参数的平均值外，还附加显示当前图像的各个参数值。
7.一种分析工具，用于从视频监视装置摄像机(8)提供的图像检验该视频监视装置的适用性，其特征在于，一个作为配置模块(5)的针对分析工具(7)的特定应用进行配置的第一模块，和一个作为判别模块(6)的第二模块，用于分析由至少一个摄像机(8)提供的图像，配置模块(5)含有适用性的重要参数，在判别模块中在上述参数方面评价图像质量。
8.根据权利要求7的分析工具，其特征在于，两块模块(5，6)形成一个存储在数据载体里的程序的部分。
9.根据权利要求8的分析工具，其特征在于，在数据载体上附加储存帧存储卡的驱动程序以及在帧接收器与两个模块(5，6)形成的软件之间的接口。
10.用于实施权利要求1至6之一的方法的测量装置，其特征在于，一个笔记本电脑(1)或其它便携式计算机，该笔记本电脑(1)或便携式计算机具有一个用于输入应用特定的数据的键盘(2)、一个显示器(3)、和一个其中嵌入上述分析工具(7)的处理器(4)。
11.根据权利要求10的测量装置，其特征在于，在进入拍摄准备的工作状态下，在显示器(3)上显示出一个对话框(9)，该对话框(9)有一个显示待评价图像的图像区(10)，一个显示检测结果的显示区(11)，一个信息区(12)，含有关运行程序的方式和/或状态和一排操作键(13)。
12.根据权利要求11的测量装置，其特征在于，用于显示检测结果的显示区(11)有一排对应于各个参数的显示条(11-19)。
13.根据权利要求11或12的测量装置，其特征在于，图像区(10)有选择地显示至少一个摄像机(8)的当前图像，或储存在笔记本电脑硬盘内的一个以前拍摄的图像序列中的一幅图像。
14.根据权利要求12的测量装置，其特征在于，所述帧接收器用于缓存由至少一个摄像机(8)拍摄的图像。
全文摘要
用一个含有一处理器(4)的测量装置和一个可嵌入在处理器(4)里的分析工具(7)，检测至少包括一台摄像机(8)的视频监视装置的适用性。分析由至少一台摄像机(8)所提供的图像所对应的各个功能的特征参数。分析工具(7)基本上是由两个模块(5，6)构成的一个软件，其中的一个模块(5)根据软件的特定应用进行配置，含有当前和预定的应用所需的基本参数。另一个模块(6)用于分析由至少一个摄像机(8)提供的图像，并根据相应的参数完成对图像质量的评估。
文档编号G06T7/40GK1658247SQ20041010470
公开日2005年8月24日 申请日期2004年9月24日 优先权日2003年9月25日
发明者M·勒普菲, G·马巴赫, K·米勒, D·维泽尔 申请人:瑞士西门子有限公司