视场对准的系统和方法与流程

本发明涉及用于安全监控的系统和方法。更具体地，本发明涉及在例如pir探测器和摄像机的两个监控子系统之间的视场对准方面有所改进的系统和方法。

示出的实施方式将结合使用pir探测器和全方位旋转变焦摄像机的周边监控应用来进行描述，但是本发明的实施方式可以用于其他场景。

背景技术：

形成监控子系统的一部分的电光探测器，例如pir探测器、摄像机等，被广泛用于安全系统。这些探测器通常安装在固定基底上，例如柱或墙壁，在投入使用时，探测器监控一个地区以防止入侵。

空间中探测器的视场的对准或定位限定了正在监控的区域。标准实践是在调试阶段期间内由技工在垂直平面和水平平面二者上手动对准探测器。在该手动对准过程中，需要两名技工一起工作，其中一名技工进行穿过探测区域的行走测试，同时另一名技工进行重复的手动调整以对准探测器。

包括这一类型的探测器的安全系统的操作和灵敏度很大程度上取决于探测器的准确的手动调试。如果一个单元的调试相对于期待的视场不足够准确，则假警报的可能性升高，其最终导致不可靠的安全系统。

为了改进探测性能和可靠性，采用了组合两种监控子系统(例如，pir和视频运动探测(vmd))的监控系统。为了降低从任一技术的假警报的出现，常见实践是：在vmd和pir输出上执行逻辑和(and)运算以仅在两种探测方法均发出警报时产生警报。这称作“双敲”系统("double-knock"system)。

然而，上述对准问题变得更加复杂，并且因此用于这样的系统中的安装者的时间消耗增加，因为除了视场与待监控的期待区域的单独对准，两个探测子系统的视场也要彼此对准。由于不同子系统的视场可能是不同形状的，这一任务变得更加复杂，例如pir探测器具有在一个方向上狭窄而在另一方向上高度延长的视场，而同时摄像机则通常具有更加常规的矩形视场，其高宽比小于1:2。

尽管有这种不足，最为优选的情况将是使两种子系统具有相匹配的视场，因为这将提高双敲配置的有效性。

因此，存在改进用于拥有多个监控子系统的对准系统的机构的需要，其中每个监控子系统具有其自己的视场。

在本说明书中对任何现有技术的参照不认为是该现有技术构成任何管辖中的公知常识的一部分的承认或暗示，也不认为是该现有技术应合理预期为被本领域技术人员理解、视为相关、和/或与现有技术的其他方面结合。

技术实现要素：

在本发明的第一方面中，提供了一种系统，该系统包括：第一监控子系统，所述第一监控子系统被布置成使用第一探测机构来探测第一视场内的事件；第二监控子系统，所述监控子系统被布置成使用第二探测机构来探测第二视场内的事件；安装装置，其被配置成携带所述第一监控子系统和第二监控子系统并将它们安装到基底；其中在使用中，第一监控子系统的可对准构件被配置成相对于安装装置而取向，以使得第一视场覆盖待监控的区域；以及其中第一监控子系统的可对准构件的取向决定第二监控子系统的第二视场的取向。

可对准构件可以是探测器或监控子系统的用于限定其视场的任意构件。例如，可对准构件可以是包括电光探测器电路的探测器头，例如具有视场的pir传感器或摄像机，或是具有透镜、镜子、棱镜等的光学构件或光学系统，其中相对于安装基础的定位和/或取向限定了探测器的可对准构件的视场或照明场。

第二视场的取向优选地被确定以使其与第一视场交叠，从而使得第一监控子系统和第二监控子系统通过使用其相应的探测机构能够探测公共事件。

优选地，第一监控子系统的可对准构件相对于安装装置可旋转地安装。

优选地，第二视场的取向通过在物理上对所述第二监控子系统的可对准构件相对于所述安装装置取向来确定

优选地，第二监控子系统的可对准构件相对于安装装置可旋转地安装。

优选地，第一监控子系统的可旋转构件的旋转轴线与第二监控子系统的可对准构件的旋转轴线平行或共轴。

优选地，第二监控子系统的可对准构件与第一监控子系统的可对准构件机械耦合。

第二视场的取向可以通过指定对于第二监控子系统所使用坐标系的参考取向来确定。

该系统能够包括感测系统以确定第一监控子系统的可对准构件和第二监控子系统的可对准构件的相对取向。

优选地，相对取向用于指定第二监控子系统的参考取向。

优选地，用于确定相对取向的感测系统包括与第一或第二监控子系统中的至少一个相关联的至少一个方向传感器(例如，电子指南针或倾角仪)，以确定可对准构件的取向。

优选地，安装装置包括安装支架。第一监控子系统的可对准构件可以被安装到安装支架。第二监控子系统的可对准构件安装到安装支架。

优选地，第一和第二监控子系统的可对准构件安装在安装支架的相对侧。

优选地，第一监控子系统是pir探测器，第二监控子系统是摄像机。

在本发明的第二方面中，提供了一种方法，该方法包括：相对于安装装置来对第一监控子系统的可对准构件进行取向，所述第一监控子系统被布置成使用第一探测机构来探测第一视场内的事件；其中第一监控子系统的可对准构件的取向决定由安装装置所携带的第二监控子系统的第二视场的取向，所述第二监控子系统被布置成使用第二探测机构来探测第二视场中的事件。

优选地，对第一监控子系统的可对准构件进行取向包括相对于安装装置旋转可对准组件。

该方法可以包括相对于安装装置对第二监控子系统的可对准构件物理地进行取向。

第二视场的取向可以通过以下方式确定：指定由第二监控子系统所使用的坐标系的参考取向。

优选地，该方法包括感测第一监控子系统的可对准构件和第二监控子系统的可对准构件的相对取向。

优选地，该方法包括基于该相对取向指定第二监控子系统的参考取向。

在本发明的第三方面中，提供了一种安全系统中的方法，其中安全系统包括：第一监控子系统，所述第一监控子系统被布置成使用第一探测机构来探测第一视场中的多个区域内的事件；第二监控子系统，所述第二监控子系统被布置成使用第二探测机构来探测第二视场内的事件，该第二监控子系统的视场被相对于第一视场重新取向和/或相对地重新调整大小；该方法包括：通过第一监控子系统来探测在第一视场内的多个区域中的一个中的事件；控制第二视场的取向或大小中的任一或二者以与第一视场中的区域的子集而非第一视场的全部重合，以使用第二监控子系统来实现事件的验证。

优选地，控制第二视场的取向或大小中的任一或二者的步骤包括：关于单一轴线重新对第二视场进行取向。

优选地，该方法包括对第二视场进行重新取向和重新调整大小，以与探测到事件的第一视场中的区域或全部区域大体重合。

优选地，第一监控子系统和第二监控子系统具有相对应的可对准构件，其限定它们各自的第一视场和第二视场，并且所述第一感测系统和第二感测系统被安装到公共的安装装置。

优选地，安全系统是由第一方面描述的或是本文另外描述的类型的系统。

第一监控子系统和第二监控子系统可以具有相对应的可对准构件，其限定它们各自的第一视场和第二视场，并且所述可对准构件被安装到不同的安装装置。

优选地，第一监控子系统是pir探测器，第二监控子系统是摄像机。

附图说明

现在本发明的实施方式将仅参照附图通过非限制性示例的方式进行描述。在附图中：

图1是监控子系统的示意性框图，其具有经由安装装置安装到柱形式的基底上的pir探测器的形式，并且以侧视图(顶面)和平面图(底面)形式示出了pir探测器的视场。

图2是监控子系统的示意性框图，其具有经由安装装置安装到柱的摄像机，并且以侧视图(顶面)和平面图(底面)形式示出了摄像机的视场。

图3是一起安装在公共安装装置上的图1和图2的监控子系统的平面图，其位于紧邻待监控的受保护区域——在该图中，pir探测器被称作第一监控子系统，而摄像机被称作第二监控子系统。

图4是图3的系统，其被配置成使得pir探测器的视场监控受保护区域的周围。

图5示出了用于将图1的pir探测器的可对准构件机械耦合到图2的可对准构件的示例性装置。

图6和图7示出了第一子系统的可对准构件的取向能够无需机械耦合而确定第二监控子系统的视场取向的原理。

图8和图9示出了由第一监控子系统探测到入侵时，图3的系统的示例性操作模式；

图10是系统的示意性视图，该系统包括与单个第二监控子系统协作的多个第一监控子系统以监控比任一第一监控子系统的视场范围长度更大的延伸的周边。

具体实施方式

在一种形式下，提供了一种系统，例如周边监视系统，其具有第一监控子系统，诸如pir探测系统，以及第二监控子系统如包括摄像机的视频运动探测(vmd)系统。

pir探测系统具有pir传感器，其被布置成探测第一视场内的事件，并且vmd系统的摄像机被布置成探测第二视场内的事件。pir探测器和摄像机经由安装装置而安装到基底(例如，柱、墙壁、地面或其他结构)。优选地，pir探测器和摄像机共享安装支架，但这不是必须的，因为他们具有彼此之间的已知的物理关系。

在使用中，例如在调试或维护期间，规定了可对准构件各自的视场取向的可对准构件将需要被对准以监控期待的区域。

然而，使用以相对于安装有安装装置的基底的固定取向携带监控子系统的这些部件的安装装置是不合适的，因为在使用中，基底的定位或取向可能不能使得视场具有正确或准确的朝向。因此，子系统的其中之一的可对准构件由安装装置以使得其取向相对于基底可以改变的方式携带。

有利地，第一子系统的可对准构件的取向决定另一个子系统的视场的取向——例如，pir探测器的取向决定摄像机的取向，反之亦然。

这能够通过以下方式实现，例如：

两个子系统的可对准构件被机械连接，因此一个子系统的移动导致另一个子系统的移动；

第一子系统的可对准构件(在绝对方向上(使用指南针)或是相对于基底；安装装置；或者第二监控子系统的一部分)的取向，能够被测量并传送到第二监控子系统以引起其视场的重新取向(例如，使用驱动件来使其可对准构件重新取向)，或者设定取向参数，例如由第二监控子系统所使用的参考定位。

图1是示出了第一监控子系统的框图，其具有被动式红外(pir)探测器100的形式。该pir探测器100具有视场102，如本领域技术人员已知的，其能够监控该视场102内的热事件。在该示例中的pir探测器100在其视场102中具有四个监控区域。该四个监控区域，从最近到最远分别是：蠕变区域(cz)102a，其直接位于安装的pir探测器100下方；短范围区域102b；中范围区域102c；和长范围区域102d。如本领域技术人员已知的，该pir探测器100被配置成报告这些区域中的任何一个中的热改变。

如图1中底部的平面视图示意可见的那样，视场102在一个方向上相对狭窄，而在横向方向上延伸。这样的视场使得这一类型的pir传感器对于周边监控是特别有用的，诸如能够被沿着围栏线等实现。pir探测器100可以例如是由xtralis制造的adproproepir探测器。

图2示出了第二监控子系统，其具有视频监控系统200的形式。视频监控系统包括安装在壳体202内的摄像机200。摄像机200可以是固定摄像机，或是更加优选地能够重新定向的摄像机，例如摇摄倾斜摄像机。在特别优选的实施方式中，摄像机还具有变焦功能。摄像机200还具有其自身视场204。如图2底部的底视图的平面图可见的那样，摄像机200的视场通常是矩形的并一般比图2的pir探测器100的视场大很多。在优选形式中，摄像机是通过以太网供电系统(poe)进行供电的ip摄像机。

在使用中，第一监控子系统和第二监控子系统可以被在例如双敲装置中一同使用，以监控公共区域。为此，第一监控子系统和第二监控子系统的视场102和204需要交叠以使得在第一监控子系统100的视场102中检测到的事件也能够在第二监控子系统200的第二视场204中检测到。

用于实现双敲和其他协作警报的常用机构将不在此处进行详细描述，因为这对于本领域技术人员是已知的。

作为这样的系统的使用中的预备步骤，该系统必须经过调试。也就是说，系统必须被安装并对准以使得两个监控子系统的视场与将要监控的受保护区域一致。如上所述，对将要安装监控子系统的基底的物理限制将会导致需要对监控子系统的取向构件的现场对准，以使得他们以恰当的方式将其视场对准将要保护的区域。这样的装置在图3中在平面图中示出。

图3示出了由安装装置302支撑的第一监控子系统100和第二监控子系统200。安装装置302附接到基底，基底在该示例中为柱304。用于安装装置302和基底304之间的附接的机构是不重要的但通常是通过螺栓、螺纹连接到基底或是通过带附接等。在该示例中，可以看出在监控子系统100和200附接至基底302时，它们的视场102和204分别偏离受保护区域306而成角度地延伸。在该示例中，受保护区域306由周边围栏308界定，其通过监控系统300监控。为此，监控子系统的可对准构件需要相对于基底304重新取向以便相对于待监控的期待区域而正确地对准，其中这种情况下中，待监控的期待区域主要包括受保护区域306的周边308的长度。

图4示出了系统300，其处于以下状态：第一监控子系统100的可对准构件被旋转以使得其视场102沿着待保护的区域306的周边308设置，以监控周边。根据本发明的一个实施方式，子系统100的可对准构件的取向过程确定第二监控子系统200的视场204的对准。如下文将要描述的，这一机构能够以各种方法实现，包括：通过在第一监控子系统200的可对准构件和第二监控子系统200的可对准构件之间提供机械连接，或是通过例如经由以太网或其他数据通信信道来在它们之间传送数据。

首先参照两个可对准构件之间的机械耦合的一个示例，这一示例在图5中示出。图5示出了形成监控系统(诸如图4和图5中的监控系统300)的一部分的一系列构件500。示出的构件包括第一监控子系统的可对准构件502，在该示例中是pir探测器，以及第二监控子系统504的可对准构件，在该示例中是形成视频移动探测系统的一部分的视频摄像机。该可对准构件502和504能够由以固定关系固定到基底508的安装装置506携带。

可对准构件502可以与相对于安装装置506以及因此的基底508的两条旋转轴线来对准。第一旋转轴线510是倾斜轴线，其允许视场的重新定位以延伸或缩短探测范围。可对准构件502还可以围绕垂直轴线512枢转以进行可对准构件相对于安装构件506的摇摄运动。在调试中，这两个自由度可以由技师来调整，以使得第一监控子系统的视场与待保护的区域重合。一旦实现了正确的对准，则使对准构件502的定位相对于安装装置506锁定(例如，使用平头螺钉——未示出)，以保持住正确的对准。如将认识到的那样，随着时间，由于安装装置或基底更加相对与彼此或其周围，重新对准是必要的。

形成第二监控子系统的一部分的第二可对准构件504还相对于安装装置506而对准。然而，在该示例中，两种对准形式都是可能的。用于调试期间的第一预备对准是旋转对准(例如，围绕轴线512)，其通常与第一对准构件502的摇摄轴线平行或共轴。第二可对准构件504围绕轴线512的旋转被用于建立或设置“原始位置”，其是用于第二监控子系统的操作的基准点。可以由该示例中的可对准构件504来实现的第二种对准形式是其传感器(摄像机)围绕相应的水平轴线和垂直轴线的倾斜和摇摄。该运动在可对准构件内发生并分别通过箭头514和516来指示。在该示例中，第二监控子系统是全方位旋转变焦摄像机，因此摄像机518具有变焦功能，以使得摄像机518的焦距可以被调整。在使用中，第二监控子系统的全方位旋转变焦功能被用于使得第二监控子系统的视场能够相对快速的移动，其中上述第一类对准被用于在调试中设定可对准构件的取向。

在该示例中，延伸穿过安装装置中的缝隙或孔洞的机械链接520被设置在第一可对准构件502和第二可对准构件504之间，以使得第一可对准构件502的重新对准确定可对准构件504的对准，在该示例中，该确定采取在物理上将可对准构件504围绕轴线512重新对准的形式。

通过设置该链接，安装者可以对准形成第一监控子系统的一部分的第一可对准构件，并且这引起第二监控子系统的可对准构件的相应对准。一旦该对准被锁定到位，第二监控子系统的视场移动还能够通过其全方位旋转变焦机构的操作来实现，而其原始位置和预备对准方向是固定的。

如可以从该实施方式认识到的那样，因为第二监控子系统包括全方位旋转变焦摄像机，因此第二可对准构件504物理上的围绕摇摄轴线的重新取向不是必须的，然而可以通过重设全方位旋转变焦轴线的原始位置来实行对准的旋转确定。图6示出了装置500的顶视图，其指示了第一可对准构件502和第二可对准构件504相对于安装装置506的定位。在该示例中，可对准构件502关于轴线512的对准被从初始(例如默认出厂设置)零方向偏置角度θ。如将认识到的那样，因为可对准构件504具有通常与轴线512对准的摇摄轴线514，因而无需将整个构件504围绕轴线512重新对准。然而，原始位置零能够被重新限定到从前一位置偏置角度θ的取向，并且全方位旋转变焦机构的将来的摇摄操作能够参照这一新的零点来执行。

为了执行这一方案，需要至少在相对方向上确定可对准构件的取向。在优选的形式中，可以通过对第一可对准构件502设置电子指南针来执行关于摇摄轴线的取向。该取向可以被用于设置第二监控子系统的全方位旋转变焦摄像机的摇摄机构的零点。

如可以认识到的那样，可以实现两种机构的组合。例如，在一些实施方式中，第一监控子系统的可对准构件的定位能够使用诸如电子指南针的传感器系统来确定，并且该电子指南针的输出能够随即被用于引起第二监控子系统的可对准构件的物理上的重新对准。为了自动化地实现这一任务，安装装置或第二可对准构件能够配备有驱动系统，例如电动马达或其他致动器，其驱动第二可对准构件相对于安装装置506的旋转，直到其相对于第一监控子系统的可对准构件正确地对准。还应注意到的是，两个可对准构件还配备有取向传感器，以使得他们的相对对准能够被确定，与使用相对于磁北或正北的绝对对准相反。

除了结合使用本发明的实施方式的系统的调试和维护来描述的优点之外，某些实施方式还具有用于探测事件方面的有利特性，如现将描述的。

图8示出了一种安全系统800，其包括第一监控子系统100，其是如图1所描述的pir系统，以及第二监控子系统200，其是如结合图2所描述的全方位旋转变焦摄像机200。他们的视场如每个图4那样对准，以使得进入两个监控子系统的视场的入侵者能够引发警报。如图8所示，ptz摄像机200的视场能够通过其视角α和位于视场中心的矢量方向β来限定。在其正常探测模式中，α相对较宽，以使得摄像机200的视场延伸穿过pir探测器的视场102的大部分。在该示例中，pir探测器在摄像机200的视场204内具有三个区域：短范围、中范围和长范围。如果入侵者804由第二监控子系统上运行的视频运动探测算法以及第一监视子系统的pir探测器二者感测到，则将生成警报。然而，本系统还允许第二监控子系统200的视场204的快速重新对准，以提供对探测事件更加准确的确认，或是提供用于传输到中央监控站的更加详细的信息，如将结合图9描述的。

在图9中，第二监控子系统200的视场204通过启用ptz摄像机的变焦和倾斜功能来进行修改。在这方面，因为ptz系统200的摇摄轴线的原始位置是固定成与pir视场102的纵向轴线对齐的，ptz摄像机200的视场204能够快速地重新调整到仅聚焦在探测到事件的pir视场的部分，也就是说，pir视场的长范围区域。这通过启用ptz摄像机的倾斜驱动来实现。摄像机的焦距还能够被放大以使得pir传感器的视场102的长范围区域以更加细节的形式成像，这提高了视频分析的可靠性并有助于对事件的人工确认。一旦执行了确认，则第二监控子系统的视场204能够返回正常，如图8所示。

图10示出了本发明的一个方面的另一实施方式。该方面利用由本发明的实施方式提供的对准的方便性来将双敲探测的范围延伸到在其他情况下不能够使用该功能的系统，或至少是由于复杂的安装要求而使用双敲探测是不经济的系统。在该示例中，系统1000被用于使用两个pir探测器1004a和1004b以及一个摄像机1006来监控穿过周边1002的入侵。pir探测器1004a和摄像机1006共同形成根据本发明的前述实施方式特别是图8中示出的实施方式那样操作的系统。在耦合到摄像机1006的视频运动探测系统在区域fov区域11009a检测到入侵者并且pir探测器1004a在其视场1008中探测到热事件的情况下，将发送警报信号。然而，pir探测器1004b不配备有相关联的摄像机1006，而是通过数据网络通信地耦合到与pir探测器1004a相关联的摄像机1006。在pir探测器1004b在其视场1008b中探测到热事件的情况下，摄像机1006被告知并且其通过摇摄、倾斜和变焦改变其取向至已知的设定点以使其观察fov区域21009b。在这一条件下，摄像机1006能够在pir探测器1004b的全部视场内执行视频运动探测，以确认由pir探测器1004b感测到的探测事件。以这种方式，pir探测器1004b能够采用同样的双敲探测方案，即便它不具有安装在其上的摄像机。如前述实施方式那样，一旦实现了初始视频运动探测过程，如果通过vmd分析探测到事件，则摄像机1006的视场能够再次改变以使得其与探测到热事件的pir探测器1004b的视场内的一个或更多个区域一致。

一旦这样的探测事件被解决，则ptz摄像机1006的视场返回到其原始位置，即与pir探测器1004a的视场对准。

通过使用上述方案，可以对延伸的区域执行双敲可靠性而无需对每个pir探测器设置相关联的摄像机。

同时，摄像机1006和pir探测器1004b的视场的对准将使用相对常见的调试方法实现。该两个pir系统的总调试负担相比于常见的单个pir摄像机系统不会显著增加，因为使用上述方案，摄像机1006和pir探测器1004a的视场对准被大大简化。

如可以认识到的那样，该系统能够延伸到覆盖任意数量的第一和第二监控子系统，而不限制为给出的示例中的两个pir和一个摄像机。

应当理解的是，本说明书中所公开和限定的发明扩展到文字或附图提及的或可以从文字和附图中得出的两个或更多个独立特征的替选的组合。全部这些不同组合构成本发明的各种替选方面。