专利名称：具有隐私遮挡功能的视频监控装置以及隐私遮挡方法
技术领域：
本发明属于视频监控领域，尤其涉及一种可以对所采及视频图像实现隐私遮挡的前端视频监控装置以及隐私遮挡方法。
背景技术：
随着视频监控领域的发展，监控摄像机的功能也愈发强大，从最初只是单纯实现视频图像的采集，到如今已经拥有了例如图像防抖、自动聚焦等人性化的功能。“隐私遮挡”就是近年发展起来的一种很实用的监控摄像机辅助功能。隐私遮挡功能是指用户在对某个区域进行视频监控时，监控摄像机对监控区域内用户设定的不应被监控的固定目标实施图像遮挡。例如对某栋建筑物进行视频监控时，建筑物的窗户是用户设定的隐私区域，那么用户最终在监视器上获得的是隐私区域被叠加了不透明电子遮挡块的图像。这样用户可以监控整栋楼的全貌，却不会看到窗户内的细节，既达到了监控的目的，又保护了被监控者的隐私。早期的隐私遮挡功能只是对于搭载定焦镜头的摄像机来实现的，即遮挡块所遮挡的范围设定后就无需再改变。随着变焦镜头的应用越来越广泛，搭载变焦镜头的摄像机所摄取图像中的物体可以随着镜头焦距的变化而被放大或缩小，这也就要求遮挡块的范围要随着图像中物体大小的变化而变化，以保证物体始终处于遮挡块的遮挡范围内(该功能以下简称为“变焦联动”)。在实际应用中，镜头和摄像机多数是安装在云台或球机等前端视频监控设备上(以下都以“云台”为例)。云台在水平或俯仰方向上转动会导致摄像机的视场方向发生相应的变化，监视器中隐私区域的位置也就产生了变化，这就要求遮挡块在屏幕中的位置也要随之改变(该功能以下简称为“位置联动”)。目前隐私遮挡功能只能在一体化摄像机上实现。由于一体化摄像机的镜头与摄像机封装在一起，摄像机可以直接获取镜头的焦距参数，能够很容易的独立实现变焦联动。对于位置联动则需要摄像机与云台时刻保持通讯，由云台计算遮挡块的坐标并发送给摄像机，摄像机根据接收到的坐标信息调整遮挡块的位置。这种位置联动的实现方式要求云台与摄像机频繁通讯，事实上由于云台主芯片的处理速度有限，很难满足与摄像机频繁通讯的需求，从而造成遮挡块跟踪隐私区域存在延迟，影响隐私遮挡的效果。对于应用场合十分广泛的分体式镜头与摄像机，由于摄像机无法获知镜头的焦距参数也就无法实现变焦联动，通常这种摄像机也就不支持隐私遮挡功能，所以分体式镜头与摄像机无法实现隐私遮挡功能。由以上分析可知，目前隐私遮挡功能的实现具有很大的局限性，即云台只有搭载具有隐私遮挡功能的一体化摄像机才能实现隐私遮挡功能，而且由于云台主芯片通讯速率的限制，往往造成隐私遮挡的效果不理想。
发明内容
本发明提供了一种前端视频监控装置，旨在解决现有实现方法存在的局限性，即云台只有搭载具有隐私遮挡功能的一体化摄像机才能实现隐私遮挡功能，而且由于云台主芯片通讯速率的限制，往往造成隐私遮挡的效果不理想。
一种具有隐私遮挡功能的视频监控装置，包括:监控摄像机，用于采集视频图像；云台主芯片，用于设定遮挡区域(即实际场景中需要遮挡的区域)信息以及电子挡块；视频图像处理单元，用于根据所述的遮挡区域信息，在所述的视频图像的相应位置叠加不透明的电子挡块；监视器，用于输出叠加有电子挡块的视频图像。所述的云台主芯片外接有用于设定遮挡区域信息以及电子挡块的输入装置。本发明中视频图像处理单元接收云台主芯片发送的隐私区域矩形遮挡块四个顶点在视频图像坐标系中的坐标值(即遮挡区域信息)，根据坐标值，在监控摄像机所采集视频图像中的相应位置叠加不透明的电子挡块，从而实现隐私遮挡功能。本发明还提供了一种视频图像的隐私遮挡方法，包括如下步骤:(I)记录当前监控摄像机镜头的焦距参数、遮挡区域(实际场景中的遮挡区域)在视频图像坐标系中的坐标值、以及监控摄像机镜头朝向的水平角度值和俯仰角度值；(2)根据遮挡区域的坐标值，在当前视频图像中叠加形状相应的电子挡块并进行视频输出；(3)每隔预定时间，获取一次监控摄像机镜头的焦距参数、以及监控摄像机镜头朝向的水平角度值和俯仰角度值；(4)根据步骤(3)获得的数据，重新计算遮挡区域在当前视频图像坐标系中的坐标值，根据该坐标值在当前视频图像中叠加形状相应的电子挡块并进行视频输出，从而实现视频图像的隐私遮挡。本发明视频图像的隐私遮挡方法，可以利用本发明视频监控装置来实现，具体步骤如下:(I)云台主芯片记录当前监控摄像机镜头的焦距参数、遮挡区域(实际场景中的遮挡区域)在视频图像坐标系中的坐标值、以及监控摄像机镜头朝向的水平角度值和俯仰角度值；并将遮挡区域在视频图像坐标系中的坐标值发送至视频图像处理单元，其中所述的遮挡区域通过云台主芯片设定并传送至视频图像处理单元；(2)视频图像处理单元根据遮挡区域的坐标值，在当前视频图像中叠加形状相应的电子挡块并进行视频输出，该电子挡块通过云台主芯片设定并传送至视频图像处理单元;(3)每隔预定时间，云台主芯片获取一次监控摄像机镜头的焦距参数、以及监控摄像机镜头朝向的水平角度值和俯仰角度值；(4)根据步骤(3)获得的数据，云台主芯片重新计算遮挡区域在当前视频图像坐标系中的坐标值，将计算结果传送给视频图像处理单元，视频图像处理单元根据该坐标值在当前视频图像中叠加形状相应的电子挡块并进行视频输出，从而实现视频图像的隐私遮挡。作为优选，所述的遮挡区域以及电子挡块均为矩形，便于计算和叠加。此时所述的遮挡区域在当前视频图像坐标系中的坐标值为遮挡区域在当前视频图像坐标系中四个顶点的坐标值。
本发明克服现有技术不足，使云台不必搭载具有隐私遮挡功能的监控摄像机就可以实现隐私遮挡功能。而且由于遮挡块的刷新无需前端设备主芯片与摄像机频繁通讯，避免了由于通讯速率不足造成的遮挡块跟踪隐私区域不及时、遮挡效果不理想的缺点，大大的提高了隐私遮挡功能使用的灵活性、可靠性与实用性。
图1为本发明视频监控装置的结构框图；图2为本发明视频图像坐标系示意图；图3为本发明视频监控装置实现隐私遮挡的方法的流程图；图4为监控摄像机在镜头焦距为初始值时的成像示意图；图5为监控摄像机在镜头焦距值改变后的成像示意图；图6为遮挡块中心点随云台转动而偏移的示意图。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。如图1所示，本发明实施例提供的视频监控装置，包括:监控摄像机，用于采集视频图像；云台主芯片(LPC2138)，用于发送遮挡区域信息；视频图像处理单元(MAX7456)，用于根据所述的遮挡区域信息，在所述的视频图像的相应位置叠加不透明的电子挡块；监视器，用于输出叠加有所述的电子挡块的视频图像。对所采及视频图像实现隐私遮挡的方法的装置可以采用以下硬件结构来运行:例如云台主芯片与视频图像处理单元相连接，视频图像处理单元在云台主芯片的控制下，对监控摄像机输入的视频图像进行处理后输出给监视器，云台主芯片外接有用于设定遮挡区域信息以及电子挡块的输入装置(例如键盘)。如图3所示，本发明视频图像的隐私遮挡方法包括:(I)云台主芯片记录当前监控摄像机镜头的焦距参数、遮挡区域(实际场景中需要遮挡的区域)在视频图像坐标系中的坐标值、以及监控摄像机镜头朝向的水平角度值和俯仰角度值；遮挡区域通过云台主芯片设定并传送至视频图像处理单元；如图2所示，云台主芯片控制视频图像处理单元将摄像机采集到的视频图像在水平方向和垂直方向上各划分成等距的区间，即建立一个二维坐标系。假设水平方向上等距划分为X个区间，垂直方向上等距划分为Y个区间，那么整幅图像就被划分成了 XXY个坐标位置(以下简称为“视频图像坐标系”)。用户控制云台水平、俯仰位置使隐私区域的中心点移至视频图像正中心并设定遮挡块后，云台主芯片获取设定遮挡区域时镜头的焦距值fO、云台的水平角度PO、俯仰角度TC。云台主芯片获取设定遮挡区域时，矩形遮挡块四个顶点在视频图像坐标系中的坐标A(xl, yl)、B(x2, y2)、C(x3, y3)、D(x4, y4)。
(2)视频图像处理单元根据遮挡区域的坐标值，在当前视频图像中叠加形状相应的电子挡块并进行视频输出，该电子挡块通过云台主芯片设定并传送至视频图像处理单元;(3)每隔预定时间，云台主芯片获取一次监控摄像机镜头的焦距参数、以及监控摄像机镜头朝向的水平角度值和俯仰角度值；云台主芯片检测是否到达图像刷新时间，以PAL制视频为例，视频图像每秒钟刷新25次，即40ms刷新一次。云台主芯片只需每40ms更新一次遮挡块的坐标值，并控制视频图像处理单元在相应区域叠加电子挡块，就能保证遮挡块与视频图像同步刷新，也就保证了隐私区域始终被遮挡块所遮挡。所以，当到达图像刷新时间后，云台主芯片控制视频图像处理单元在以ABCD为顶点所围成的矩形区域内叠加不透明的电子档块，从而使监视器上得到的是隐私区域被遮挡后的视频图像。隐私区域叠加电子挡块后，云台主芯片每隔一个视频刷新时间获取一次当前镜头的焦距值H、云台的水平角度P1、俯仰角度Tl，并判断与最初设定值的《K PO、TO是否有变化。(4)根据步骤(3)获得的数据，云台主芯片重新计算遮挡区域在当前视频图像坐标系中的坐标值，视频图像处理单元根据该坐标值在当前视频图像中叠加形状相应的电子挡块并进行视频输出，从而实现视频图像的隐私遮挡。如监控摄像机镜头的焦距参数、以及监控摄像机镜头朝向的水平角度值和俯仰角度值没有变化则控制视频图像处理单元以初始设定时的ABCD为顶点，在所围成的矩形区域内叠加不透明的电子档块，如有变化则重新计算矩形遮挡块四个顶点坐标U(ml，nl)、V (m2，n2)、W (m3，n3)、X (m4，n4)，并以UVWX为顶点，在所围成的矩形区域内叠加不透明的电子挡块。重新计算具体过程如下:由于矩形遮挡块的 对边长度相等，所以X轴方向仅以AB边为例、y轴方向仅以AC边为例进行计算。AB边长a的计算公式为:a = x2~xl(I)AC边长c的计算公式为:c = y3-yl(2)如图4所示，长度为H的物体丽距离镜头为F，镜头被抽象为一个凸透镜，丽在距离镜头为f2的摄像机上所成图像AB的长度是h2。h2的计算公式为:
M f2 TTh2 = — X H(3)
F如图5所示，当变焦镜头改变焦距后，长度为H的物体MN在距离镜头为f3的摄像机上所成图像UV的长度是h3。h3的计算公式为:
f3h3 = — X H(4)
F公式(4)除以公式(3)可得:
权利要求
1.一种具有隐私遮挡功能的视频监控装置，其特征在于，包括: 监控摄像机，用于采集视频图像； 云台主芯片，用于设定遮挡区域信息以及电子挡块； 视频图像处理单元，用于根据所述的遮挡区域信息，在所述的视频图像的相应位置叠加不透明的电子挡块； 监视器，用于输出叠加有电子挡块的视频图像。
2.如权利要求1所述的具有隐私遮挡功能的视频监控装置，其特征在于，所述的云台主芯片外接有用于设定遮挡区域信息以及电子挡块的输入装置。
3.一种视频图像的隐私遮挡方法，其特征在于，包括如下步骤: (1)记录当前监控摄像机镜头的焦距参数、遮挡区域在视频图像坐标系中的坐标值、以及监控摄像机镜头朝向的水平角度值和俯仰角度值； (2)根据遮挡区域的坐标值，在当前视频图像中叠加形状相应的电子挡块并进行视频输出； (3)每隔预定时间，获取一次监控摄像机镜头的焦距参数、以及监控摄像机镜头朝向的水平角度值和俯仰角度值； (4)根据步骤(3)获得的数据，重新计算遮挡区域在当前视频图像坐标系中的坐标值，根据该坐标值在当前视频图像中叠加形状相应的电子挡块并进行视频输出。
4.如权利要求3所述的视频图像的隐私遮挡方法，其特征在于，所述的遮挡区域以及电子挡块均为矩形，所述的遮挡区域在当前视频图像坐标系中的坐标值为遮挡区域在当前视频图像坐标系中四个顶点的坐标值。
全文摘要
本发明公开了一种具有隐私遮挡功能的视频监控装置和隐私遮挡方法，装置包括监控摄像机，用于采集视频图像；云台主芯片，用于设定遮挡区域信息以及电子挡块；视频图像处理单元，用于根据所述的遮挡区域信息，在所述的视频图像的相应位置叠加不透明的电子挡块；监视器，用于输出叠加有电子挡块的视频图像。本发明克服现有技术不足，使云台不必搭载具有隐私遮挡功能的监控摄像机就可以实现隐私遮挡功能。而且由于遮挡块的刷新无需前端设备主芯片与摄像机频繁通讯，避免了由于通讯速率不足造成的遮挡块跟踪隐私区域不及时、遮挡效果不理想的缺点，大大的提高了隐私遮挡功能使用的灵活性、可靠性与实用性。
文档编号H04N5/232GK103179378SQ201110443828
公开日2013年6月26日 申请日期2011年12月26日 优先权日2011年12月26日
发明者武付军, 宋岩 申请人:天津市亚安科技股份有限公司