专利名称：全景监视设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及全景成像设备的领域，尤其用于影像监视。
背景技术：
在本领域内，以非常大的角度成像的各种不同的方法是公知的。
因为其制造费用的高昂以及很难用软件再处理方法校正其像差，使用非球面透镜的方法是不令人满意的。
镜的使用是同样公知的，其需要利用光学或软件变形处理来解决变形问题。
作为示例，PCT专利申请WO 9506303说明了一种用来监视空间的监视系统，其包括单个摄像机和圆拱形凸面镜。摄像机相对于镜以这样一种方式被装配，即镜面的大部分处于摄像机的视场内。镜具有这样一种外形，即来自大部分空间的辐射光被圆拱形镜反射至摄像机的成像面上。优选地，圆拱形镜是以圆形方式对称的，并且其对称轴线对准摄像机的光轴。通常，摄像机为电子摄像机，其包括在其成像面高度上具有电荷耦合器件的传感器。由摄像机产生的处理后的空间图像以圆形的或平坦的图像形式显示在监视屏幕上。用来处理电子摄像机的图像的系统可以包括一种用来检测出运动的算法，该算法在空间的整个预定区域内出现运动时发出警报。
另一个专利申请WO 9750252A1涉及一种对全景成像的设备，该设备在360°范围内即时地捕获全景的图像。根据其各实施例之一，该成像设备包括捕获周围全景的光的凸面镜、校正散光的像散透镜、使用光会聚于单一点的物镜、使极化格式(polar format)的图像会聚成二维平面图像的平场透镜以及用来捕获图像的机构，该机构捕获周围全景的二维的、优化的环形图像。该全景成像设备还包括用来显示和分配全景图像的各种不同的系统。特别地，所述这些系统包括一种装置以及一种过程，使得以这样一种方式数字化实现矩形投影中的二维环形图像的几何变换，即全景图像能根据如印刷图像和电视图像的传统过程而被显示出来。
所述方案预期用于360°范围成像，但其所产生的图像用在影像监视中效果很差。
实际上，这种全景图像无法取得对所覆盖视场的细节的正确理解，并且因而无法实现高效的影像监视。
使用具有正常视场(normal field)的摄像机来扫描被检测空间的影像监视方案是同样公知的。该方法会得到满意的图像，但其缺点是在扫描时留有非可视化的区域。每个要被检查的区域仅仅被可视化非常有限的时间，其小于阴影时间(shadow time)。
发明内容
本发明提出了一种小型全景影像监视设备，其避免了前面所说明的各种不同方法的缺点。
为此，根据其最一般的含义，本发明涉及一种影像监视设备，包括利用摄像机形成全景图像以及采集全景图像的光学装置，该摄像机将影像信息传送至远程观察站；其特征在于，该影像监视设备还包括采集装置，该采集装置通过包括在全景成像视场内的非全景张角来采集图像，该采集装置的定向是根据于全景图像中的所感兴趣的检测区域相对于全景光学装置的视场而控制的。
有利地，采集装置由沿至少一个旋转轴线可移动的附加摄像机构成。
根据一种改型，采集装置由沿两个垂直的旋转轴线可移动的附加摄像机构成。
根据优选的实施方式，全景图像形成装置包括至少一个具有对称轴和弯曲截面的镜，并且采集装置由沿该镜的对称轴线可移动的附加摄像机构成。
全景图像形成装置优选包括在其中心处穿孔的具有凹截面的环形主镜，该主镜将主图像反射在第二镜上，第二镜为圆形的、凹的并且具有与光轴共轴的椭圆外形；该设备还包括数字图像扫描仪，其布置在光轴上用来接收由第二镜反射的第二图像。
根据特别的实施方式—全景图像形成装置包括设在第二镜和图像传感器之间的光圈；—全景图像形成装置包括具有双曲线截面的圆形主镜；—全景图像形成装置包括凹的、椭圆形第二镜；—全景图像形成装置的图像传感器在后面布置在一个与主镜相交的横向平面上；—全景图像形成装置的第二镜为具有椭圆截面的镜；—全景图像形成装置包括第二镜，所述第二镜由具有椭圆截面外形的凹形罩形成，从而确保主镜沿圆环在传感器上的聚焦。
有利地，全景图像形成装置包括至少一个索引孔，所述索引孔安置在由非全景采集装置所扫描的视场内。
根据一种改型，该设备还包括布置在圆冠部上的索引孔，所述圆冠部与采集全景图像的装置同轴；以及第二索引孔，其布置在一个包含采集全景图像的装置的轴线的平面上。
根据特别的实施方式，该设备还包括观察站以及电路；所述观察站包括用来瞄准全景图像中感兴趣区域的装置，所述电路根据瞄准装置所提供的信息来控制非全景摄像机的角位置。
根据有利的实现方式，瞄准装置包括用来观察全景图像的触摸屏。
根据另一种改型，该设备还包括观察站以及电路；所述观察站包括分析全景图像的装置，其发送表示全景图像中感兴趣区域的位置的信息；所述电路根据分析装置所提供的信息来控制非全景摄像机的角位置。
根据一种特别的实施方式，该分析装置是用来检测全景图像的局部变化的装置。
参看下面针对与非限制性实施例相对应的附图所作描述，将可更好地理解本发明，其中图1说明了根据本发明设备的示范实施例在轴向截面中的视图。
图2说明了根据本发明设备的透视图。
图3和图4说明了沿径向平面的局部截面的视图。
图5说明了根据本发明设备所得到的图像的视图。
具体实施例方式
图1说明了用来实现带有对称中轴线10的全景成像设备的一个示范实施例，该成像视场为圆柱形并且在径向平面内具有大约70°的开度(opening)。
该设备包括具有环形形状和凹截面的主镜1。该镜具有一个中心穿孔。主镜1向与主镜1同轴排列的位于自全景视场上游的第二镜2反射光线。第二镜由具有椭圆截面外形的凹形罩形成，从而确保主镜1沿圆环在传感器4上的聚焦。
第二镜2向目镜3反射光线，目镜3由一个或多个透镜构成且带有集成式光圈(integrated diaphragm)。图像传感器4，如数字摄像机，接收由目镜调整后的环形图像并且发出数字信号。该数字信号然后经确保校正变形的图像处理软件来处理。
主摄像机安置在与主镜1相交的横向平面上。
这确保了小型设备的实现。
附加摄像机11在主镜1的盲点内布置在第二镜2的下方。该附加摄像机11为一个具有非全景视场的摄像机。为了可以瞄准全景成像设备的视场内的任何区域，该附加摄像机11能够被沿着与对称轴线10相一致的旋转轴线，以及沿着相垂直的旋转轴线定向。
附加摄像机11提供详细的图像，该详细的图像允许在监视屏幕上形成感兴趣区域的放大图像。
因而，全景区域的全局监视可以在同一个屏幕或各独立的屏幕上进行，并且可以对出现在全景图像中感兴趣的特定区域进行分析。
对感兴趣区域的选择由掌管监视的操作者手工地或自动地来实现。
在第一实施例中，操作者具有一个瞄准装置，该装置令感兴趣区域显示在观察全景图像的屏幕上。该瞄准装置由鼠标或同样由触摸屏以所公知的方式构成。图形指针与全景图像的一个区域的重叠使得能够实现用来导航附加摄像机11的信息的计算。该信息控制一个或两个补充旋转轴线上的定向。摄像机11捕获的图像与感兴趣区域的放大视图相对应，该放大视图显示在用来观察全景图像的屏幕上。该图像能够在同一或不同屏幕上观察。该图像的显示并不删除全景图像的显示，这使得操作者能继续监视整个区域并且检测任何一个新的感兴趣区域。
出现在视场中的靶区能提高全景图像的相对位置以及放大后图像的相对位置，所出现靶区的视场能够被附加摄像机可视化。该靶区由一个或多个透明的或半透明的与所决定的位置相对应的标记构成。这些标记能够指示显示在全景图像中感兴趣区域，以实现详细图像的周期更新。
在这种自动化的方案中，附加摄像机11的方向由一个用来分析全景图像的电路所控制，该电路通过图像处理方法来检测感兴趣区域。通过全景图像亮度或特征的局部变化，能够决定各感兴趣区域。
接着，计算装置测定出所显示出的感兴趣区域的质心，并且计算出关于附加摄像机11的位置与质心位置的关系的信息。
一种半自动模式包括向操作者提出各所兴趣的区域，并且仅仅在操作者确认了的情况下控制附加摄像机11的移动。
可通过图形指针的自动出现或加亮感兴趣区域来实现感兴趣区域的提出。通过触动确认键或将感兴趣区域显示在触摸屏上来实现选择。
图2为一个透视图，其说明了具有倒置截头圆锥体的大体形状的主镜1，所述倒置截头圆锥体由一条凹线沿圆形路径移动而形成。主镜1由开口8穿透。其放置在面对第二凹面镜2的位置上，在所示本实施例中，第二凹面镜2的直径与主镜1的直径几乎相同。
图3、4说明了根据所图2所示实施例的设备的光程。成像视场由具有大约75°的张角(angular opening)的圆冠部(circularcrown)形成。
图5说明了根据本发明设备所记录下来的图像。
权利要求
1.一种影像监视设备，包括利用摄像机形成全景图像以及采集全景图像的光学装置，该摄像机将影像信息传送至远程观察站；其特征在于，该影像监视设备还包括采集装置，该采集装置通过包括在全景成像视场内的非全景张角来采集图像，该采集装置的定向是根据于全景图像中的感兴趣的检测区域相对于全景光学装置的视场而控制的。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，采集装置由沿至少一个旋转轴线可移动的附加摄像机构成。
3.如权利要求1所述的设备，其特征在于，采集装置由沿两个垂直的旋转轴线可移动的附加摄像机构成。
4.如前述权利要求任一所述的设备，其特征在于，全景图像形成装置包括至少一个具有对称轴和弯曲截面的镜，并且采集装置由沿该镜的对称轴线可移动的附加摄像机构成。
5.如权利要求1、2、3任一所述的设备，其特征在于，全景图像形成装置优选包括在其中心处穿孔的具有凹截面的环形主镜，该主镜将主图像反射在第二镜上，第二镜为圆形的、凹的并且具有与光轴共轴的椭圆外形；该设备还包括数字图像扫描仪，其布置在光轴上用来接收由第二镜反射的第二图像。
6.如权利要求5所述的设备，其特征在于，全景图像形成装置包括设在第二镜和图像传感器之间的光圈。
7.如权利要求5所述的设备，其特征在于，全景图像形成装置包括具有双曲线截面的圆形主镜。
8.如权利要求5所述的设备，其特征在于，全景图像形成装置包括凹的、椭圆形第二镜。
9.如权利要求5所述的装置，其特征在于，全景图像形成装置的图像传感器在后面布置在一个与主镜相交的横向平面上。
10.如权利要求5所述的装置，其特征在于，全景图像形成装置的第二镜为具有椭圆截面的镜。
11.如权利要求5所述的装置，其特征在于，全景图像形成装置包括第二镜(2)，所述第二镜由具有椭圆截面外形的凹形罩形成，从而确保主镜沿圆环在传感器(4)上的聚焦。
12.如前述权利要求任一所述的装置，其特征在于，全景图像形成装置包括至少一个索引孔，所述索引孔安置在由非全景采集装置所扫描的视场内。
13.如前述权利要求任一所述的装置，其特征在于，还包括布置在圆冠部上的索引孔，所述圆冠部与采集全景图像的装置同轴；以及第二索引孔，其布置在一个包含采集全景图像的装置的轴线的平面上。
14.如前述权利要求任一所述的装置，其特征在于，还包括观察站以及电路；所述观察站包括用来瞄准全景图像中感兴趣区域的装置，所述电路根据瞄准装置所提供的信息来控制非全景摄像机的角位置。
15.如权利要求14所述的装置，其特征在于，瞄准装置包括用来观察全景图像的触摸屏。
16.如前述权利要求任一所述的装置，其特征在于，还包括观察站以及电路；所述观察站包括分析全景图像的装置，其发送表示全景图像中感兴趣区域的位置的信息；所述电路根据分析装置所提供的信息来控制非全景摄像机的角位置。
17.如权利要求16所述的装置，其特征在于，该分析装置是用来检测全景图像的局部变化的装置。
全文摘要
一种影像监视设备，包括利用摄像机形成全景图像以及采集全景图像的光学装置，该摄像机将影像信息传送至远程观察站；其特征在于，该影像监视设备还包括采集装置，该采集装置通过包括在全景成像视场内的非全景张角来采集图像，该采集装置的定向是根据于全景图像中的感兴趣的检测区域相对于全景光学装置的视场而控制的。
文档编号H04N7/18GK1739051SQ200380108651
公开日2006年2月22日 申请日期2003年11月14日 优先权日2002年11月15日
发明者马克·贝尔杜戈 申请人:环球影像控股有限公司