具有一体广域型传感器的监控摄像的制造方法
【专利摘要】监控摄像装置包括第一摄像机，所述第一摄像机围绕摇动轴线实施摇动动作，并且在俯仰运动平面内实施俯仰动作。俯仰运动平面偏离于且基本平行于摇动轴线。第二摄像机基本对正于摇动轴线。第二摄像机的视野比第一摄像机宽。
【专利说明】具有一体广域型传感器的监控摄像机【技术领域】
[0001]本发明涉及监控摄像机，并且更具体地涉及进行俯仰运动的监控摄像机。
【背景技术】
[0002]监控摄像系统通常用在零售商店、银行、娱乐场所、以及其它场所，以监视给定区域内的动作。摄像机一般具有摇动和俯仰能力，以在整个宽阔领域内捕获图像。摄像机的俯仰大致指的是围绕平行于地板的水平轴线枢转摄像机，以使得摄像机的镜头可以在指向上的位置和指向下的位置之间俯仰。摄像机的摇动指的是摄像机围绕垂直于地板的竖直轴线旋转，以使得镜头可以从一侧扫描到另一侧。摄像机也可能能够变焦，以缩小或放大视野。
[0003]问题在于，摇动-俯仰-变焦型摄像机一次只能拍摄房间的小部分。因此，通过由人员或监控算法使用摇动-俯仰-变焦型摄像机不能连续监视整个房间。也就是说，为了提供捕获远距离物体的高分辨率图像的能力，传统的高变焦的摇动-俯仰型监控摄像机在任意给定时间仅拍摄整个可能拍摄领域的小部分。
[0004]广域型传感器能够一次感应整个房间，但分辨率下部。因此期望将所述广域型传感器与高分辨率的摇动-俯仰-变焦型摄像机相结合。但是，将广域型传感器与摇动-俯仰型摄像机相结合是有限制的。大多数设施将摄像机定位成处于面向下的方位，如此使用者就可以追踪经过下方的移动物体。因此，固定摇动基部在移动的摇动台架和俯仰台架的上方。如果传感器平台是沿这个定向被提供在移动摄像机上，以使得传感器平台被布置得低到足以沿所有方向无阻碍地拍摄，那么传感器平台也会阻碍摄像机的拍摄。如果传感器是被定位成在固定的摄像机摇动基部的一侧，那么会需要多个传感器以提供足够的覆盖范围，甚至而后摄像机正下方的区域会被阻碍。由于这些问题，需要系统级别的集成，以提供连续无间断的传感器覆盖范围，而多个 传感器带来复杂性且增加成本。这种方法的另一问题在于，如果传感器位于移动摇动台架上，但并非精确地定位在摇动轴线上，那么使用来自传感器的输入信息的系统算法必须补偿单元摆动时传感器的位置改变。
[0005]现有技术既没有公开也没有给出启示的是，监控摄像装置包括在相同的半球圆顶窗口中的广域型传感器和摇动-俯仰-变焦型摄像机，其中摇动-俯仰-变焦型摄像机的视野不被广域型传感器阻碍。
【发明内容】
[0006]本发明旨在提供一种包括广域型传感器的高变焦的摇动-俯仰型监控摄像机，所述广域型传感器提供能够从摄像机的图像分别观察到的总体输入。在一个实施方式中，广域型传感器是鱼眼式镜头摄像机。来自广域型传感器的图像可以结合于摄像机图像和/或补充于摄像机图像被观察。例如，总体传感器输出信息可以通过叠加型指示器显示，所述叠加型指示器示出当前摄像机视野位于传感器视野内。在另一实施方式中，本发明包括具有实时内容分析能力的处理器，所述处理器使用来自广域型传感器的输入信息以协助控制自动摄像机功能，比如变焦、摆动、或俯仰调节和追踪功能。[0007]在本发明的一种形式中，本发明包括监控摄像装置，其包括第一摄像机，所述第一摄像机实施围绕摇动轴线的摇动动作，并且实施在俯仰运动平面内的俯仰动作。俯仰运动平面偏离于且基本平行于摇动轴线。第二摄像机基本对正于摇动轴线。第二摄像机的视野比第一摄像机宽。
[0008]在本发明的另一种形式中，本发明包括操作监控摄像装置的方法，所述方法包括使第一摄像机围绕摇动轴线执行摇动动作。使第一摄像机在俯仰运动平面内俯仰动作。俯仰运动平面偏离于且基本平行于摇动轴线。第一摄像机被用于捕捉图像。第二摄像机也用于捕捉图像。第二摄像机基本对正于摇动轴线。第二摄像机的视野比第一摄像机宽。
[0009]在本发明的另一种形式中，本发明包括监控摄像装置，其包括第一摄像机，所述第一摄像机配置成围绕摇动轴线实施第一摇动动作且在第一俯仰运动平面内实施第一俯仰动作。第一俯仰运动平面偏离于且基本平行于摇动轴线。第二摄像机被机械地联接至第一摄像机。第二摄像机配置成围绕摇动轴线实施第二摇动动作且在第二俯仰运动平面内实施第二俯仰动作。第二俯仰运动平面偏离于且基本平行于摇动轴线。第三摄像机机械地联接至第一和第二摄像机中的每个。第三摄像机基本对正于摇动轴线。第三摄像机的视野比第一和第二摄像机中的每个宽。
[0010]本发明的优点是广角镜头摄像机可以捕捉整个房间的图像，并且在广角镜头摄像机的相同的半球圆顶窗口中的摇动-俯仰-变焦型摄像机可以在房间中的任何位置无阻碍地拍摄。
[0011]另一优点是附加广域型传感器能够提高这种类型的摄像系统的监控能力。
[0012]又另一优点是，在不阻碍摄像机的拍摄、或要求复杂和高成本的系统级别的技术措施以使得传感器输入有用的情况下，具有固定广域型传感器的监控摄像装置扩张传统的摇动-俯仰型监控摄像机的功用。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]通过结合附图参考本发明的实施方式的以下说明内容，本发明的上述及其它特征和目的、以及附接它们的方式将变得更显然，并且本发明自身将更容易被理解，其中:
[0014]图1是本发明的监控摄像装置的一个实施方式的剖视侧视图。
[0015]图2是图1的装置的固定台架的剖视侧视图。
[0016]图3是图1的装置的移动台架的剖视侧视图。
[0017]图4是图1的装置的移动台架的分解剖视侧视图。
[0018]图5是监控摄像装置的图1沿线5— 5的底视图。
[0019]图6a是监控摄像装置的图1沿线6— 6的侧视图。
[0020]图6b是图1的监控摄像装置的侧视图，其中摄像机顺时针俯仰约九十度。
[0021]图6c是图1的监控摄像装置的侧视图，其中摄像机顺时针俯仰约一百八十度。
[0022]图6d是图1的监控摄像装置的侧视图，其中摄像机逆时针俯仰约九十度。
[0023]图6e是图1的监控摄像装置的侧视图，其中摄像机逆时针俯仰约一百八十度。
[0024]图7是图1的监控摄像装置的框图。
[0025]图8是本发明的监控摄像装置的另一实施方式的剖视侧视图。
[0026]图9是图8的监控摄像装置的框图。[0027]图10a-b是本发明的方法的一个实施方式的流程图，以操作监控摄像装置。
[0028]在所有这些附图中，相应的附图标记指示相应的部件。虽然在次列出的实施例以数种形式展示了本发明的实施方式，以下公开的实施方式并非旨在详尽的或构造成将本发明的范围限制在被公开的精确形式中。
【具体实施方式】
[0029]现在参考附图且具体参考图1，其示出本发明的监控摄像装置10的一个实施方式，所述监控摄像装置包括单独在图2中示出的固定台架12和单独在图3中示出的移动台架14。固定台架12包括布置其中的固定基部16，所述固定基部具有电接口 18。固定台架12还包括相对于摇动轴线22居中的固定中空筒形芯体20。也就是说，摇动轴线22与芯体20的纵轴线相一致。
[0030]固定台架12还包括固定的广域型传感器24，所述传感器能够检测包含假想平面26(图2)下方的所有方向在内的视野中的动作和/或物体。也就是说，传感器24可以在由平面26限定的半球范围内的所有向下方向或侧向方向上拍摄。换言之，传感器24能够从摄像机下方和从所有侧向方向接收输入信息。传感器24被布置在位于芯体20底部的固定的传感器壳体28内。壳体28包括窗口 30，传感器24可以通过所述窗口感应物体和动作。在一个实施方式中，窗口 30允许可见光从壳体28外侧穿过且穿入壳体28。
[0031]形式为电导体32的电连接件将传感器24和基部16中的电接口 18电连接。电连接件可以包括多个电导体。
[0032]附接到筒形芯体20的是垂直于竖直摇动轴线22定向的环形摇动齿轮34。多个轮齿(未示出)可以被布置在齿轮34的外周表面36 (图2)上。
[0033]中空滑环定子38被固定地附接或紧固到芯体20的外表面。环形动态电接触元件40可以被布置在滑环定子38上。接触元件40可以沿定子38均匀竖直地隔开。
[0034]形式为电导体42的电连接件将电接口 18和滑环定子38电连接。电连接件可以包括多个电导体。芯体20包括通孔44，所述通孔允许导体42穿过芯体20的筒形壁。
[0035]整个移动台架14可以围绕竖直摇动轴线22旋转。如图4的分解图最佳所示，移动台架14可以包括俯仰摇动台架46和纯摇动台架48。如以下在本文中将更加详细描述的，俯仰摇动台架46可以进行摇动和俯仰动作，而纯摇动台架48仅可以进行摇动动作。
[0036]纯摇动台架48可包括基本筒形的壳体或外壳50,所述壳体或外壳具有与俯仰摇动台架46配合的平壁52。壳体50包括外环壁54和两个相反的环状端壁56、58。向下延伸的唇缘60被附接到端壁56的径向向内边缘。相反的向上延伸的唇缘62被附接到端壁58的径向向内边缘。
[0037]纯摇动台架48包括附接到端壁56的摇动电机64。电机64旋转地驱动与齿轮34的外周表面36上的轮齿啮合地接合的小齿轮66。因此，随着小齿轮66旋转，小齿轮66横推外周表面36，并且将移动台架14的剩余部分(包括俯仰摇动台架46和纯摇动台架48)随之一起拉动。
[0038]滑环转子68被附接到壳体50并且与滑环定子38配合。转子68和定子38共同地形成滑环70 (图1)。环形动态电接触元件72可以被布置在滑环转子68上。接触元件72可以沿转子68均匀地竖直隔开，并且可以匹配于定子38上的接触元件40。[0039]环状摇动轴承/密封件74 (图1)被布置在固定基部16和移动台架壳体50的唇缘60之间。另一环状摇动轴承/密封件76被布置在固定传感器壳体28和移动台架壳体50的唇缘62之间。轴承/密封件74、76相互协作以维持固定台架12和移动台架14之间的固定距离和相对对正，并且还使得移动台架14能够以有限程度的摩擦力相对于固定台架12围绕轴线22旋转或摇动。
[0040]一对选择性环状轴承78、80 (图1)可以被布置在滑环转子68和滑环定子38之间。轴承78、80相互协作以维持滑环转子68和滑环定子38之间的固定距离和相对对正，并且还使得转子68能够以有限程度的摩擦力相对于定子38围绕轴线22旋转或摇动。
[0041]俯仰摇动台架46可以包括壳体或外壳82，所述壳体或外壳具有与纯摇动台架48配合的平壁84 (图4)。壳体82包括外拱壁86、两个相反的平坦侧壁88、90 (图5)、以及两个相反的平坦端壁92、94。选择性地，壁86也可以是平坦的。虽然侧壁88、90在图5中示出为非平行的，但侧壁88、90也可以是平行的。壁84包括向下延伸的唇缘96 (图4)，所述向下延伸的唇缘附接到端壁92的径向向内边缘。壁84也包括相反的向上延伸的唇缘98，所述向上延伸的唇缘附接到端壁94的径向向内边缘。端壁94可以具有通孔或透明窗口(未示出)，摄像机106通过所述通孔或透明窗口可以捕捉图像。
[0042]俯仰摇动台架46包括附接到平壁84的俯仰电机100。电机100尤其可以附接到唇缘96。电机100旋转地驱动小齿轮102。壳体50的平壁52包括容置小齿轮102的圆形内凹部104。在另一实施方式中，内凹部104可以是拱形的。限定内凹部104的壁52的周缘的至少一部分可以包括齿部(未示出)。小齿轮102可以啮合地接合于壁52的周缘上的齿部。因此，随着小齿轮102旋转，小齿轮102横推内凹部104的外周边缘，并且将俯仰摇动台架46的剩余部分(包括附接到外壁86的摄像机106)随之一起拉动。更具体地，俯仰摇动台架46围绕俯仰轴线108旋转，所述俯仰轴线可以由内凹部104的外周边缘的半径限定。俯仰摇动台架46可以相对于纯摇动台架48和固定台架12进行俯仰动作。
[0043]形式为电导体110的电连接件将摄像机106和滑环转子68电连接。电连接件可以包括多个电导体。
[0044]环状轴承/密封件112 (图1)可以被布置在俯仰摇动台架46的壁84和纯摇动台架48的壁52之间。轴承/密封件112可以维持俯仰摇动台架46的壳体86和纯摇动台架48的壳体50之间的固定距离和相对对正，并且还使得台架46能够以有限程度的摩擦力相对于台架48围绕轴线108旋转或俯仰。
[0045]如图6a_6e的特定实施方式所示，俯仰摇动台架46在约180度的范围内可俯仰。图6a展示了如图1中描绘的俯仰摇动台架46的位置，其中电机100位于以114指示的可能位置的范围的中间，并且摄像机106指向沿由箭头116指示的向下方向。也就是说，摄像机106的视野可以沿向下箭头116的方向居中。
[0046]图6b展示了在电机100相对于图6b的视角已经沿逆时针方向旋转，以使得小齿轮102啮合地横推限定内凹部104的壁52的周缘之后，俯仰摇动台架46的位置。小齿轮102使俯仰摇动台架46的剩余部分随之一起围绕俯仰轴线108俯仰，而轴承/密封件112维持台架46居中在俯仰轴线108上。摄像机106指向由箭头118指示的从向下方向116移位约45度的方向。
[0047]图6c展示了在电机100已经沿逆时针方向进一步旋转，以使得摄像机106指向由箭头120指示的从向下方向116移位约90度的基本水平方向之后，俯仰摇动台架46的位置。在这种实施方式中，这个水平方向120高达摄像机106能够指向的高度，如在可能位置的范围114的末端处的电机100所指示的那样。
[0048]如图6d_e所示，俯仰摇动台架46可以沿与图6b_c中示出方向相反的方向俯仰。图6d展示了在电机100已经沿顺时针方向旋转，以使得小齿轮102啮合地横推限定内凹部104的壁52的周缘之后，俯仰摇动台架46的位置。小齿轮102使俯仰摇动台架46的剩余部分随之一起围绕俯仰轴线108俯仰，而轴承/密封件112维持台架46居中在俯仰轴线108上。摄像机106指向由箭头122指示的从向下方向116移位约45度、以及从方向118移位约90度的方向。
[0049]图6e展示在电机100已经沿顺时针方向进一步旋转后俯仰摇动台架46的位置，以使得摄像机106指向由箭头124指示的从向下方向116移位约90度、以及从其它水平方向120移位约180度的基本水平方向。在这种实施方式中，这个其它水平方向124也高达摄像机106能够指向的高度，如由在可能位置的范围114的末端处的电机100所指示的那样，所述末端与图6c中描绘的末端相反。虽然壳体82的轮廓在图6a_e中显现为正方形，在另一实施方式中，壳体82的轮廓可以在图6a_e的视角中显现为圆形。
[0050]监控摄像装置10的框图在图7展示。广域型传感器24可以被电连接到电控制器126，并且可以将传感器信号如由箭头128指示地提供给电控制器126。电控制器126可以包括微处理器。传感器信号可以经由导体32和电接口 18从传感器24被传递给电控制器126。另一电导体(未不出)可以将传感器信号从接口 18传递给电控制器126。
[0051]类似地，摄像机106可以被电连接到电控制器126，并且可以将摄像机信号如由箭头130指示地提供给电控制器126。摄像机信号可以经由导体110、滑环70、导体42和电接口 18从摄像机106被传递给电控制器126。另一电导体(未示出)可以将摄像机信号从接口 18传递给电控制器126。
[0052]如在箭头132处所示，电控制器126可以将控制信息和命令传递给摇动俯仰变焦(PTZ)机构134。在一个实施方式中，PTZ机构134包括摇动电机64和俯仰电机100。控制信息和命令的至少一部分的来源可以是使用用户接口(未示出)以输入控制信息和命令的操作员。控制信息和命令然后可以经由电导体(未示出)被传递给电控制器126，用以处理。控制信息和命令可以指挥摇动和俯仰电机64、100实施摇动和/或俯仰动作的方向(例如，顺时针或逆时针)。控制信息和命令还可以控制摇动和俯仰动作的速度(对于监控摄像装置10的多数操作时间，所述速度可以是零)、加速度、和/或减速度。例如，操作员可以选定摄像机的新视野，并且相应地，电控制器126可以确定用于俯仰电机和摇动电机的加速和减速特征曲线，以实现摄像机106的选定视野。控制摄像机106的摇动和俯仰位置的摇动和俯仰电机64、100的动作在图7中由虚线箭头136示出。
[0053]在一个实施方式中，俯仰摇动台架46的俯仰平面138 (图1)平行于摇动轴线22，且以大约三到十二英寸之间的距离140偏离于摇动轴线22。在特别的实施方式中，距离140大约在六到九英寸之间。
[0054]在操作中，广域型传感器24可以捕捉在传感器24下方的视野的广角图像。在一个实施方式中，传感器24的视野在约180度的半球弧的范围内，所述视野可以被限定为在平面26下方的空间(图2)。由传感器24捕捉的图像可以由控制器126内的图像处理算法分析，和/或可以观察在视频监视器上的捕捉图像的操作员分析。在应用建筑物或房屋安全措施的情况下，算法和/或操作员可以确定侵入者或其它移动物体是否出现在捕捉图像内。
[0055]摄像机106也可以捕捉图像，但是比传感器24视野小且分辨率高、和/或失真少。控制器126可以被编程以控制摄像机106的摇动和俯仰，以使得摄像机106重复地巡视或扫描被保护的整个房屋。在一个实施方式中，摄像机106经历摇动和俯仰，直到被保护的房屋内的每个视角的图像都已经被捕捉到，而后这种摇动和俯仰动作的巡视被无限地重复。
[0056]作为摄像机106的上述预编程的摇动和俯仰式巡视的替换，摄像机106的摇动和俯仰动作可以被控制，以使摄像机106聚焦到由传感器24检测到的任何移动物体上，或聚焦到特定关注对象的视野上。例如，控制器126可以包括自动追踪算法，所述自动追踪算法检测由传感器24和/或摄像机106捕捉到的图像中的移动物体的存在，而后控制摄像机106的摇动和俯仰动作，以维持移动物体位于摄像机106的视野内。
[0057]作为替代或补充，操作员可以比如利用操纵杆(未示出)控制摄像机106的摇动和俯仰动作。例如，操作员可以在他正在看的监视器上看见侵入者或其它关注物体，而且可以在这之后摇动和/或俯仰摄像机106，以使得关注物体维持处于摄像机的视野内。在一个实施方式中，操作员的摇动和俯仰输入信息替代摄像机106的重复自动巡视。在另一实施方式中，操作员的摇动和俯仰输入信息替代自动地追踪移动物体的控制器126的算法。在又另一实施方式中，摄像机106可以仅在操作员的手工控制下进行摇动和俯仰动作。
[0058]与一个特定实施方式相关联的，假设监控摄像装置10在图5和6a中描绘的位置开始运作。在这个位置捕捉图像之后，摄像机106依次俯仰到图6b-e的位置中的每个，从而在所述每个位置捕捉图像。摄像机106然后既可以沿顺时针方向也可以逆时针方向摇动大约三十度。在这个新的摇动位置处，摄像机106然后可以在图6a_e的五个俯仰位置中的每个处捕捉图像。摄像机106可以前进到等隔三十度的十二个摇动位置的剩余十个中的每个。摄像机106然后可以在摄像机106在所述摇动位置中的每个处时捕捉在图6a-e的五个俯仰位置中的每个处的图像。
[0059]在一个实施方式中，摄像机106的视野的尺寸设置成使得监视空间内的每个视角可以在上述摇动位置和俯仰位置的至少一种组合情况下让其图像被摄像机106捕捉到。如果摄像机106的视野较大，那么所有视角的图像可以在摄像机106的较少的且隔开更远的位置处被捕捉。相反地，如果摄像机106的视野较小，那么所有视角的图像可以在摄像机106的隔开更近的较多数量的位置处被捕捉。
[0060]如上所述，通过在平行于和偏离于摇动轴线的俯仰平面内摇动和俯仰，摄像机106可以捕捉监视空间区域内的每个视角的无阻碍的图像，尽管广域型传感器24被布置在比摄像机106更低的竖直高度。然而，本领域技术人员将理解到的是，摄像机的俯仰平面不需要严格地平行于摇动轴线，而是可以相对于摇动轴线在公差等级内偏斜，所述公差等级可以取决于摄像机的视野尺寸。
[0061]本发明的监控摄像装置200的另一实施方式在图8中展示，其包括延展的固定台架212和竖直地偏离于彼此的两个移动台架214a、214b。固定台架212包括固定基部216，所述固定基部在其中布置有电接口 218。固定台架212也包括顶部筒形芯体220a、底部筒形芯体220b、以及将芯体220a-b固定地附接到一起的盘形中空联接件221。每个芯体220a_b和联接件221可以相对于摇动轴线222被居中。也就是说，摇动轴线222与芯体220a_b和联接件221的纵轴线一致。
[0062]固定台架212还包括布置在下部芯体220b底部处的固定的传感器壳体228内的固定的广域型传感器224。壳体228包括窗口 230，传感器224可以通过所述窗口感应物体和动作。
[0063]形式为电导体232的电连接件将传感器224和基部216中的电接口 218电连接。电连接件可以包括多个电导体。
[0064]附接到每个筒形芯体220a_b的是垂直于竖直摇动轴线222定向的相应的环形摇动齿轮234a-b。多个轮齿(未示出)可以被布置在齿轮234a-b的外周表面336a_b上。
[0065]形式为电导体242a的电连接件将电接口 218和顶部滑环定子238a电连接。电连接件可以包括多个电导体。类似地，形式为电导体242b的另一电连接件将电接口 218和底部滑环定子238b电连接。
[0066]移动台架214a_b中的各整体能够围绕竖直摇动轴线222独立地旋转。每个移动台架214a-b可以包括相应的俯仰摇动台架246a-b，俯仰摇动台架能够独立于另一俯仰摇动台架俯仰。虽然各俯仰摇动台架246a-b在图8中示出为180度旋转地偏离于彼此，但这仅用于清楚示意，并且各俯仰摇动台架246a-b之间在任何时间点的任何旋转偏离角度都是可能的。也就是说，各俯仰摇动台架246a-b之间的旋转偏离角度可以在装置200运作期间随时间改变。
[0067]但是，在另一实施方式中，各俯仰摇动台架246a_b之间具有固定的旋转偏离角度，比如如图8所示的180度。这样做的优点是确保底部俯仰摇动台架246b不会阻碍顶部俯仰摇动台架246a的视野。
[0068]因为俯仰摇动台架246a_b偏离于摇动轴线222，所以可以提供这些俯仰摇动台架中的多于一个、且因此多于一个摄像机以监视空间。也就是说，在图8的实施方式中，提供了两个俯仰摇动台架和两个摄像机。这样做的优点是捕捉多于一个视野的图像，和因此为算法或操作员提供更多的信息。根据用于俯仰摇动台架的壳体或外壳的尺寸，三个或可能更多的俯仰摇动台架可以被设置在本发明的监控装置中，而不使任何摄像机的拍摄受阻碍。
[0069]监控摄像装置200的框图在图9中示出。广域型传感器224可以被电连接到电控制器326。并且可以将传感器信号如由箭头328指示地提供到电控制器326。电控制器326可以包括微处理器。传感器信号可以经由导体232和电接口 218从传感器224被传递给电控制器326。另一电导体(未示出)可以将传感器信号从接口 218传递给电控制器326。
[0070]类似地，上部摄像机206a可以被电连接到电控制器326，并且可以将摄像机信号如由箭头330a指示地提供到电控制器326。摄像机信号可以经由导体210a (图8)、滑环270a、导体242a和电接口 218从摄像机206a被传递给电控制器326。另一电导体(未示出)可以将摄像机信号从接口 218传递给电控制器326。
[0071]如在箭头332a处指示地，电控制器326可以将控制信息和命令传递到摇动俯仰变焦(PTZ)机构334a。在一个实施方式中，PTZ机构334a包括摇动电机264a和俯仰电机300a。控制信息和命令的至少一部分的来源可以是使用用户接口(未示出)以输入控制信息和命令的操作员。控制信息和命令然后可以经由电导体(未示出)被传递给电控制器326，用以处理。控制信息和命令可以指挥摇动和俯仰电机264a、300a实施摇动和/或俯仰动作的方向(例如，顺时针或逆时针)。控制信息和命令还可以控制摇动和俯仰动作的速度(对于监控摄像装置200的多数操作时间，所述速度可以是零)、加速度、和/或减速度。例如，操作员可以选定摄像机的新视野，并且相应地，电控制器326可以确定用于俯仰电机和摇动电机的加速和减速特征曲线，以实现摄像机206a的选定视野。控制摄像机206a的摇动和俯仰位置的摇动和俯仰电机264a、300a的动作在图9中由虚线箭头336a示出。
[0072]在一个实施方式中，上部俯仰摇动台架246a的俯仰平面238a (图8)以大约三到十二英寸之间的距离240a平行于和偏离于摇动轴线222。在特别的实施方式中，距离240a在大约六到九英寸之间。
[0073]类似地，下部摄像机206b也可以被电连接到电控制器326，并且可以将摄像机信号如由箭头330b指示地提供到电控制器326。摄像机信号可以经由导体210b(图8)、滑环270b、导体242b和电接口 218从摄像机206b被传递给电控制器326。另一电导体(未示出)可以将摄像机信号从接口 218传递给电控制器326。
[0074]如在箭头332b处指示地，电控制器326可以将控制信息和命令传递给摇动俯仰变焦(PTZ)机构334b。在一个实施方式中，PTZ机构334b包括摇动电机264b和俯仰电机300bο控制信息和命令的至少一部分的来源可以是使用用户接口(未示出)以输入控制信息和命令的操作员。控制信息和命令然后可以经由电导体(未示出)被传递给电控制器326，用以处理。控制信息和命令可以指挥摇动和俯仰电机264b、300b实施摇动和/或俯仰动作的方向(例如，顺时针或逆时针)。控制信息和命令还可以控制摇动和俯仰动作的速度(对于监控摄像装置200的多数操作时间，所述速度可以是零)、加速度、和/或减速度。例如，操作员可以选定摄像机的新视野，并且相应地，电控制器326可以确定用于俯仰电机和摇动电机的加速和减速特征曲线，以实现摄像机206b的选定视野。控制摄像机206b的摇动和俯仰位置的摇动和俯仰电机264b、300b的动作在图9中由虚线箭头336b指示。
[0075]在一个实施方式中，下部俯仰摇动台架246b的俯仰平面238b (图8)以大约三到十二英寸之间的距离240b平行于和偏离于摇动轴线222。在特别的实施方式中，距离240b在大约六和九英寸之间。
[0076]但是，在其它实施方式中，俯仰平面238a_b中的一个或两者都可以不平行于摇动轴线和/或彼此。在一个特定的实施方式中，上部俯仰平面238a可以成角度成使得上部摄像机206a指向稍微向外，如由替代性俯仰平面338a指示地。替代性俯仰平面338a和竖直向下方向之间的角度可以在大约二到三十度之间。在特定的实施方式中，替代性俯仰平面338a和竖直向下方向之间的角度可以在大约五到十五度之间。类似地，下部俯仰平面238b可以成角度成使得下部摄像机206b指向稍微向内，如由替代性俯仰平面338b指示地。替代性俯仰平面338b和竖直向下方向之间的角度可以在大约二到十五度之间。在特定的实施方式中，替代性俯仰平面338b和竖直向下方向之间的角度可以在大约五到十度之间。
[0077]在图8的实施方式中，俯仰平面自摇动轴线的偏离距离240a_b大约是相等的。但是，在另一实施方式中，上部偏离距离240a大于下部偏离距离240b。这样做的优点是当上部和下部摄像机206a-b被旋转对正、或接近于被旋转对正时，防止下部俯仰摇动台架246b的壳体282b阻挡上部摄像机206a的视野。因此，在这种实施方式中，在不阻挡上部摄像机206a的视野的情况下，两个摄像机206a-b可以具有相同的摇动位置、或接近于相同的摇动位置。每个壳体282a-b的相应的下部端壁可以具有通孔或透明窗口(未示出)，摄像机通过所述通孔或透明窗口可以捕捉图像。
[0078]在操作中，广域型传感器224可以捕捉在传感器224下方的视野的广角图像。在一个实施方式中，传感器224的视野在约180度的半球弧的范围内，所述范围可以被限定为在平面226下方的空间(图8)。由传感器224捕捉的图像可以由控制器226内的图像处理算法分析和/或由可以在视频监视器上观察捕捉图像的操作员分析。在实施建筑物或房屋安全措施的情况下，算法和/或操作员可以确定侵入者或其它移动物体是否出现在捕捉图像内。
[0079]摄像机206a_b也可以捕捉图像，但比传感器224视野小且分辨率高、和/或失真少。在一个实施方式中，摄像机206b具有比摄像机206a更小的视野和更高的分辨率。控制器226可以编程为控制摄像机206a-b的摇动和俯仰，以使得每个摄像机206a_b重复地巡视或扫描被保护的整个房屋。在一个实施方式中，每个摄像机206a-b经历摇动和俯仰，直到被保护的房屋内的每个视角的图像已经被捕捉到，而后这种摇动和俯仰动作的巡视被无限地重复。
[0080]作为上述摄像机206a_b的预编程的摇动和俯仰巡视的替代，摄像机206a_b的摇动和俯仰动作可以被控制，以使摄像机206a-b聚焦到由传感器224探测的任何移动物体上、或聚焦到特定关注对象的视野上。例如，控制器326可以包括自动追踪算法，所述自动追踪算法检测由传感器224和/或摄像机206a-b捕捉的图像中的移动物体的存在，而后控制摄像机206a-b的摇动和俯仰动作，以维持移动物体位于摄像机206a-b的视野内。
[0081]作为替代或补充，操作员可以比如利用操纵杆(未示出)独立地控制每个摄像机206a-b的摇动和俯仰动作。例如，操作员可以在他正在看的监视器上看见侵入者或其它关注物体，并且可以在这之后摇动和/或俯仰摄像机206a_b中的一个或两者，以使得关注物体维持在摄像机的视野内。例如，操作员可以控制摇动和俯仰在视野和分辨率方面最适合拍摄移动物体的摄像机206a_b中的一个。在一个实施方式中，操作员的摇动和俯仰输入信息替代摄像机206a_b中一个或两者的重复自动巡视。在另一实施方式中，操作员的摇动和俯仰输入信息替代用于自动地追踪移动物体的控制器226的算法。在又另一实施方式中，摄像机206a-b中的一个或两者可以仅在操作员的手工控制下进行摇动和俯仰动作。
[0082]在一个特定实施方式中，每个摄像机206a_b可以俯仰到图6b_e中的每个位置、以及其间的任何位置。每个摄像机206a-b也可以摇动到沿两个顺时针和逆时针方向在360度旋转内的任何摇动位置。
[0083]如所有以上展示的实施方式所示，摄像机或摄像机可旋转的和/或可俯仰地联接到广域型传感器。这种联接方式可以包括将摄像机(一个或多个)和广域型传感器附接到相同的框架、机构或装置上。
[0084]装置200的其它特征可以基本类似于装置10的，并且因此不再更细节地描述以避免不必要的重复。
[0085]图10a-b展示本发明的用于操作监控摄像装置的方法1000的一个实施方式。在第一步骤1010中，中空固定心轴被附接到第一摄像机，所述心轴包括限定内部空间和具有通孔的至少一个壁。例如，形式可以为心轴的固定中空的筒形芯体20可以经由包括壳体50、82的可旋转联接件被附接到摄像机106。[0086]在下一步骤1020中，滑环电连接器可以被附接到心轴外表面，滑环包括电连接到可旋转转子的静态定子。例如，滑环电连接器70可以被附接到心轴20的外表面。滑环70可以包括电连接到可旋转转子68的静态定子38。
[0087]接下来，在步骤1030中，第一电导体被用于将摄像机和转子彼此电连接。例如，电导体110可以将摄像机106和转子68彼此电连接。
[0088]在步骤1040中，第二电导体被电连接到定子。也就是说，电导体42可以被电连接到定子38。
[0089]在下一步骤1050中，第二电导体穿过心轴的通孔并伸入心轴的内部空间。例如，电导体42可以穿过心轴20中的通孔44和伸入心轴20内的中空空间。
[0090]接下来，在步骤1060中，第一摄像机和第二摄像机可以被机械地联接在一起。也就是说，摄像机106可以经由壳体50、82被机械地联接到被固定地附接到心轴20的广角摄像机24。
[0091]在步骤1070中，摇动台架可以可旋转地联接到心轴。例如，纯摇动台架48可以由环状摇动轴承/密封件74、76被可旋转地联接到心轴20。
[0092]在下一步骤1080中，俯仰台架被可俯仰地联接到摇动台架,所述俯仰台架包括第一摄像机。例如，俯仰摇动台架46可以经由环状轴承/密封件112被可俯仰地联接到摇动台架48。俯仰摇动台架46可以包括摄像机106。
[0093]接下来，在步骤1090中，第一摄像机围绕摇动轴线实施摇动动作。例如，在图1的实施方式中，摇动电机64可以操作以由此围绕竖直摇动轴线22旋转移动台架14。移动台架14包括摄像机106、且因此摄像机106由此围绕摇动轴线22实施摇动动作。
[0094]在下一步骤1100中，第一摄像机在俯仰运动平面内实施俯仰动作，俯仰运动平面偏离于且基本平行于摇动轴线。也就是说，俯仰电机100可以操作以由此围绕水平俯仰轴线108旋转俯仰摇动台架46。俯仰摇动台架46包括摄像机106、且因此摄像机106由此实施围绕俯仰轴线108俯仰动作。
[0095]在步骤1110中，第二摄像机在摇动和俯仰动作的整个过程中被维持处于固定状态。例如，广角摄像机24可以被固定到固定心轴20且因此在摄像机106的上述摇动和俯仰动作的整个过程中可以维持固定(例如，既不旋转也不俯仰)。
[0096]接下来，在步骤1120中，图像被第一摄像机捕捉。也就是说，摇动和/或俯仰之前、期间和/或之后，摄像机106可以通过壳体82的端壁94中的通孔或透明窗口捕捉图像。
[0097]在下一步骤1130中，图像被第二摄像机捕捉，第二摄像机基本对正于摇动轴线，第二摄像机具有比第一摄像机更宽的视野。例如，图像可以被固定的广域型传感器24捕捉，所述广域型传感器的形式可以是鱼眼式摄像机。传感器24对正于摇动轴线22且具有比摄像机106更大的视野。在一个实施方式中，传感器24具有在平面26下方限定的半球形视野(图2)。
[0098]在步骤1140中，移动物体被由第二摄像机捕捉的图像识别。例如，由摄像机24捕捉的图像可以由图像处理算法处理，以识别图像中的移动物体，比如侵入者。移动物体的存在可以基于在短时间(例如几秒)内捕捉的图像的次序不同被识别。选择性地，由摄像机24捕捉的图像可以被显示在监视器上，并且人员可以通过视觉识别显示图像内的移动物体。
[0099]在最终步骤1150中，第一摄像机被用于追踪移动物体的动作。也就是说，一旦移动物体的位置已经由图像处理算法或人员确定，那么摄像机106可以被摇动、俯仰和/或变焦，以使得移动物体位于摄像机106的视野内。在这之后，由摄像机106捕捉的图像可以由图像处理算法分析，以确定移动物体的方向和任何进一步移动的量级。摄像机106然后可以被摇动、俯仰和/或变焦，以维持移动物体位于摄像机106的视野内。
[0100]虽然本发明已经通过示例性设计被描述，但是本发明可以在本申请公开内容的精神和范围内被进一步修改。这种应用因此意图覆盖使用其基本原理的本发明的任何变型、用途、或改变。
【权利要求】
1.一种监控摄像装置，包括: 摄像机，其配置成: 围绕摇动轴线实施摇动动作； 在俯仰运动平面内实施俯仰动作，所述俯仰运动平面偏离于摇动轴线且基本平行于摇动轴线；并且 基本对正于摇动轴线的广域型传感器，所述第二摄像机的视野比摄像机宽。
2.如权利要求1所述的装置，其中，摄像机被机械地联接至广域型传感器。
3.如权利要求1所述的装置，其中，广域型传感器配置成在摄像机的摇动和俯仰动作期间维持固定。
4.如权利要求1所述的装置，其中，所述俯仰运动平面以大约三到十二英寸之间的距离偏离于摇动轴线。
5.如权利要求1所述的装置，其中，所述摄像机包括第一摄像机，所述广域型传感器包括第二摄像机。
6.如权利要求1所述的装置，还包括: 附接到广域型传感器的中空固定心轴，所述心轴包括限定内部空间且具有通孔的至少一个壁； 附接到心轴外表面的滑环电连接器，所述滑环电连接器包括电连接到可旋转转子的静态定子; 第一电导体，其将摄像机和转子彼此电连接；以及 第二电导体，其电连接到定子，并且穿过心轴的通孔且伸入心轴的内部空间。
7.如权利要求6所述的装置，还包括: 可旋转地联接到心轴的摇动台架；和 俯仰台架，其附接到摇动台架且沿俯仰运动平面相对于摇动台架可俯仰，所述俯仰台架包括摄像机在内。
8.一种操作监控摄像装置的方法，包括以下步骤: 使第一摄像机围绕摇动轴线实施摇动动作； 使第一摄像机在俯仰运动平面内实施俯仰动作，俯仰运动平面偏离于且基本平行于摇动轴线； 利用第一摄像机捕捉图像；并且 利用第二摄像机捕捉图像，所述第二摄像机基本对正于摇动轴线，第二摄像机的视野比第一摄像机宽。
9.如权利要求8所述的方法，还包括将第一摄像机和第二摄像机机械地联接到一起的步骤。
10.如权利要求8所述的方法，还包括在摇动和俯仰动作的整个过程中维持第二摄像机处于固定状态的步骤。
11.如权利要求8所述的方法，还包括以下步骤: 将中空固定心轴附接到第一摄像机，所述心轴包括限定内部空间和具有通孔的至少一个壁； 将滑环电连接器附接到心轴外表面，所述滑环包括电连接到可旋转转子的静态定子；使用第一电导体将第一摄像机和转子彼此电连接； 将第二电导体电连接到定子；以及 使第二电导体穿过心轴的通孔且伸入心轴的内部空间。
12.如权利要求11所述的方法，还包括以下步骤: 将摇动台架可旋转地联接到心轴；和 将俯仰台架可俯仰地联接到摇动台架，俯仰台架包括第一摄像机在内。
13.如权利要求8所述的方法，还包括以下步骤: 识别由第二摄像机捕捉的图像中的移动物体；和 使用第一摄像机追踪移动物体的动作。
14.一种监控摄像装置，包括: 第一摄像机，其配置成: 围绕摇动轴线实施第一摇动动作； 在第一俯仰运动平面内实施第一俯仰动作，所述第一俯仰运动平面偏离于且基本平行于摇动轴线； 第二摄像机，其机械地联接到第一摄像机，所述第二摄像机配置成: 围绕摇动轴线实施第二摇动动作； 在第二俯仰运动平面内实施第二俯仰动作，所述第二俯仰运动平面偏离于且基本平行于摇动轴线；并且 第三摄像机，其机械地联接到第一和第二摄像机中的每个，第三摄像机基本对正于摇动轴线，第三摄像机的视野比第一和第二摄像机中的每个的都宽。
15.如权利要求14所述的装置，其中，第一摄像机和第二摄像机相对于彼此沿摇动旋转方向偏尚180度。
16.如权利要求14所述的装置，其中，第三摄像机配置成在第一和第二摄像机的摇动和俯仰动作期间维持固定。
17.如权利要求14所述的装置，其中，第一和第二俯仰运动平面中的每个以大约三到十二英寸之间的距离偏离于摇动轴线。
18.如权利要求14所述的装置，其中，第一俯仰运动平面以比第二俯仰运动平面更大的距离偏离于摇动轴线。
19.如权利要求14所述的装置，还包括: 附接到第三摄像机的中空固定心轴，所述心轴包括限定内部空间和具有两个通孔的至少一个壁，通孔中的每个接收穿过其中的相应的电导体；以及 附接到心轴外表面的第一和第二滑环电连接器，所述滑环电连接器中的每个包括电连接到相应的可旋转转子的相应的静态定子。
20.如权利要求19所述的装置，还包括: 可旋转地联接到心轴的第一和第二摇动台架；和 分别地附接到第一和第二摇动台架的第一和第二俯仰台架，所述俯仰台架中的每个相对于相应的摇动台架沿相应的俯仰运动平面可俯仰，第一俯仰台架包括第一摄像机在内，第二俯仰台架包括第二摄像机在内。
【文档编号】H04N5/247GK103477625SQ201280018554
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2012年2月14日 优先权日:2011年2月16日
【发明者】T·L·琼斯 申请人:罗伯特·博世有限公司