具摄影机自动调派功能的3D影像监控系统及其监控方法与流程

本发明涉及监控系统及监控方法，尤其涉及具有摄影机自动调派功能的3D影像监控系统与3D影像监控方法。

背景技术：

有鉴于一般民众对于保全意识的提升，目前影像监控系统已普及于各种场所，例如博物馆、社区、办公室、厂房、校园等。

参阅图1，为公知的影像监控系统架构图。如图1所示，公知的影像监控系统10’主要建构于一监控端电脑1’中，并包括一场景创建单元101’、一资料读取单元102’与一摄影机选择单元103’。并且，所述监控端电脑1’还包括与该影像监控系统10’通信连接的一显示模块11’、一储存模块12’、一控制处理模块13’与一网络通信模块14’。其中，该监控端电脑1’系通过该网络通信模块14'连接一通信网络3’(Internet)，并通过该通信网络3'远端链接(link)设置在一监控场所2’内的多个摄影机20’。

请同时参阅图2，为公知的监控区域划分图。如图所示，该多个摄影机20’是分别装设在该监控场所2’中预先划分好的多个监控区域内，例如图2所示的监控区域A’、B’、C’、D’、E’、F’、G’、H’、I’、J’、K’及L’。

再请同时参阅图3，为公知的影像监控系统操作示意图。使用者实际操作该影像监控系统10’时，该场景创建单元101’会先存取预先储存于该储存模块12’中的该监控场所2’的一虚拟场景影像画面，并显示于该显示模块11'。

当使用者通过该监控端电脑1’选取欲观看的一特定监控区域时(例如图3中的监控区域E’)，该资料读取单元102’便会自该储存模块12’中读出对应该特定监控区域的一场景影像。其中，该场景影像是由设置于该特定监控区域中的一或多支该摄影机20'所拍摄。接着，通过该摄影机选择单元103’的辅助，使用者可随时调整该场景影像的展示方向与角度(即，可调整设置于该特定监控区域中的一或多支该摄影机20'的拍摄方向与角度)。

虽然公知的该影像监控系统10’能够通过该通信网络3'而于远端监控该监控场所2’内任一特定监控区域的即时影像，然而该影像监控系统10’仍显示出一个最主要的缺陷：该多个摄影机20’的覆盖率(cover ratio)过低。

承上述，由于该些摄影机20'皆是预先配置于该监控场所2'中，并用以拍摄特定的监控区域，实缺乏有效率、精确的配置。并且，这样的配置通常没有考虑到该些摄影机20’的解析度(Resolution)与可视角(viewing angle)，也没有考虑到被拍摄物的面向或实际大小等问题。因此该些摄影机20'拍摄并显示于该监控端电脑1’上的即时影像极有可能无法清楚地显示被拍摄物的原貌。于此情况下，使用者就必须手动通过该摄影机选择单元103'来调整该些摄影机20'的焦距、水平角度及垂直角度，相当麻烦。

为了解决公知的该影像监控系统10’覆盖率过低的问题，本技术领域的技术人员提出了几种能够提升覆盖率的摄影机的选择/配置方式。惟，这些配置方式主要仅将被拍摄物整体视为一个质点，或是仅覆盖被拍摄物所在地的一个二维的平面，而仍然无法对监控场所内的3D监控目标物(object)提供一个相对精确的覆盖。

另一方面，上述的摄影机的选择/配置方式通常具有较高的运算复杂度，故从事件发生到完成摄影机的调派需要花费很长的运算时间，因此无法符合即时调派的需求。

技术实现要素：

本发明的主要目的，在于提供一种具摄影机自动调派功能的3D影像监控系统及其监控方法，可针对监控目标物的位置与大小自动挑选适合的摄影机，并控制摄影机采用的监控视野，藉以达到高效率、高覆盖率、高影像清晰度的即时性摄影机调派工作。

为了达成上述目的，本发明的影像监控系统包括一监控目标物网点产生单元、一覆盖矩阵产生单元及一权重矩阵产生单元。该监控目标物网点产生单元对一监控目标物进行切割以获得该监控目标物的多个表面视点；该覆盖矩阵产生单元根据该多个摄影机的多个监控视野与该多个表面视点产生一覆盖矩阵；该权重矩阵产生单元依据该覆盖矩阵判断各该表面视点的被覆盖机率，并产生一权重矩阵。

藉此，该监控系统可基于各该摄影机的各该监控视野与该多个表面视点的覆盖关系挑选适合的一或多个该摄影机，并同时决定被挑选的摄影机需采用的该监控视野。

本发明相对于现有技术所能达到的技术功效在于，监控系统可依据监控目标物的位置与大小，自动挑选监控场所中最适合的摄影机，并控制被挑选的摄影机采用最适合的监控视野来对监控目标物进行监控。藉此，可进行高效率的调派动作，并实现以最少数量的摄影机达到最佳的覆盖率的技术功。

附图说明

图1为公知的影像监控系统架构图；

图2为公知的监控区域划分图；

图3为公知的影像监控系统操作示意图；

图4为3D影像监控系统的架构图；

图5为3D影像监控系统的设备示意图；

图6为摄影机的立体图；

图7为摄影机的视野示意图；

图8为监控场所与监控目标物的示意图；

图9为监控目标物的示意性爆炸图；

图10为摄影机设置点与监控目标物表面视点的向量关系图；

图11为监控目标物被覆盖的第一情境图；

图12为视野权重加总运算的第一示意图；

图13为监控目标物被覆盖的第二情境图；

图14为视野权重加总运算的第二示意图；

图15为视野权重加总运算的第三示意图；

图16为人机接口单元的显示示意图；

图17为摄影机设定流程图；

图18为矩阵产生流程图；

图19为摄影机的调派流程图。

其中，附图标记说明如下：

<本发明>

1…监控端电脑

10…监控系统

101…控制处理单元

102…空间网点产生单元

103…监控目标物网点产生单元

104…覆盖矩阵产生单元

105…权重矩阵产生单元

106…人机接口单元

1061…影像显示窗口

1062…监控场所显示窗口

1063…参数设定窗口

1064…调派结果窗口

1065…摄影机控制窗口

107…事件检测单元

108…警示单元

11…控制处理模块

12…储存模块

13…网络通信模块

14…显示模块

2…监控场所

20…摄影机

20a…第一摄影机

20b…第二摄影机

20c…第三摄影机

21…监控目标物

21a…第一监控目标物

21b…第二监控目标物

23…小狗

24…火源

3…通信网络

FoV、FoV₁₁、FoV₁₂、FoV₂₁、FoV₂₂、FoV₃₁…视野

DOF…景深

α…视场角

α_h…水平视场角

α_v…垂直视场角

C_w…感测芯片宽度

C_L…感测芯片长度

R_max…最大景深

R_min…最小景深

f_L…焦距

C_j…摄影机设置点

C₁…第一摄影机设置点

C₂…第二摄影机设置点

C₃…第三摄影机设置点

P_i…监控目标物表面视点

P₁…第一表面视点

P₂…第二表面视点

P₃…第三表面视点

P₄…第四表面视点

P₅…第五表面视点

P₆…第六表面视点

P₇…第七表面视点

P₈…第八表面视点

P₉…第九表面视点

P₁₀…第十表面视点

P₁₁…第十一表面视点

P₁₂…第十二表面视点

P₁₃…第十三表面视点

P₁₄…第十四表面视点

P₁₅…第十五表面视点

P₁₆…第十六表面视点

S₁…第一面

S₂…第二面

S₃…第三面

S₄…第四面

S₅…第五面

S₆…第六面

…观视角

…方向向量

S10～S12…设定步骤

S20～S28…矩阵产生步骤

S30～S38…调派步骤

<公知>

1’…监控端电脑

10’…影像监控系统

101’…场景创建单元

102’…资料读取单元

103’…摄影机选择单元

11’…显示模块

12’…储存模块

13’…控制处理模块

14’…网络通信模块

2’…监控场所

20’…摄影机

3’…通信网络

A’、B’、C’、D’、E’、F’、G’、H’、I’、J’、K’、L’…监控区域

具体实施方式

为了能够更清楚地描述本发明所提出的一种具摄影机自动调派功能的3D影像监控系统及监控方法，以下将配合附图，详尽说明本发明的较佳实 施例。

请参阅图4与图5，分别为本发明的3D影像监控系统的架构图与设备示意图。如图4与图5所示，本发明揭露了一种具摄影机自动调派功能的3D影像监控系统(下面简称为该监控系统10)，应用于一监控端电脑1上，协助该监控端电脑1通过一通信网络3控制并自动调派设置于一监控场所2内的多个摄影机20。藉此，使该多个摄影机20能够在接受调派后，对该监控场所2中的一或多个监控目标物提供高覆盖率、高清晰度的即时监控。

如图4所示，该监控端电脑1至少包括一控制处理模块11，以及与该控制处理模块11连接的一储存模块12、一网络通信模块13及一显示模块14。其中，该监控端电脑1通过该网络通信模块13连接该通信网络3，并通过该通信网络3于远端连接该多个摄影机20。

该监控系统10与该控制处理模块11通信连接，并且至少包括彼此通信连接的一控制处理单元101、一空间网点产生单元102、一监控目标物网点产生单元103、一覆盖矩阵产生单元104及一权重矩阵产生单元105。值得一提的是，该监控系统10中的各个模块101-105可由硬体模块方式实现(如电子电路或已刻录数字电路的集成电路)，亦可由软件模块方式实现(如程序(program)或应用程序接口(Application Programming Interface，API))，但不以此为限。本实施例中，该些模块101-105经由软件模块方式实现，并且各该模块101-105间的通信连接是指程序间的链结(link)。

具体地，于本实施例中，该监控系统10主要是通过JavaScript引擎编纂成的一应用软件，并由该控制处理模块11来执行。并且，该监控系统10所使用的多个数学公式是利用商业数学软件MATLAB来建立。当然，上述的JavaScript引擎以及MATLAB只是用以实现本发明一个较佳实施例，该监控系统10所使用的数学公式也可例如以FORTRAN来建立，不应以此限定。

此外，本发明中该多个摄影机20主要为云台全方位移动及可变焦距/光圈的摄影机(Pan–Tilt–Zoom Camera,PTZ Camera)。再者，该监控端电脑1较佳可为伺服电脑、笔记本电脑、智能手机或平板电脑等具备网络通信功能、显示功能与运算处理功能的电子装置，不加以限定。

于详细说明该监控系统10的调派方式前，必须先定义该多个摄影机20的各种参数，详细说明如下。

参阅图6，为摄影机的立体图。如图6所示，由于该些摄影机20皆具有放大焦距(zoom in)、缩小焦距(zoom out)、上下倾斜(tilt)、以及左右转动(pan)的功能，因此，放大倍率、缩小倍率、倾斜角(tilt angle)及转动角度(pan angle)即为该些摄影机20可被该监控系统10自动或使用者手动设定与控制的参数。

续请参阅图7，为摄影机的视野示意图。图7揭露了该些摄影机20的一视野(Field of View,FoV)，并且该视野中包括一景深(Depth-of-Field,DoF)、一视场角(Angle-of-View,AoV(下面用符号α代表))、一最大景深(R_max)、一最小景深(R_min)、一焦距(focal length,f_L)、一感测芯片宽度(Chip width,C_W)与一感测芯片长度(Chip length,C_L)。

值得一提的是，本发明中该摄影机20主要为PTZ摄影机，其焦距与拍摄角度皆可调整，因此一台该摄影机20会具有多个视野。然而于本发明中，该摄影机20的多个视野将会被同时考虑，故接受调派的该摄影机20只会采用单一个视野进行监控。

另外，由于该视场角α又分为垂直视场角(Vertical AoV,α_v)与水平视场角(horizontal AoV,α_h)，因此该视场角α进一步地被定义为：α＝min(α_v,α_h)。即，该视场角α是选自该垂直视场角α_v与该水平视场角α_h中较小的一个。

本实施例中，该水平视场角α_h与该垂直视场角α_v可分别由下列公式(1)与公式(2)求得:

…公式(1)；

…公式(2)。

该最大景深(R_max)可由以下公式(3)求得:

…公式(3)。

于上述公式(3)中，NP_h为该摄影机20的水平像素，R_re为该监控系统10、操作人员或使用者对该摄影机20的解析度的要求。

该最小景深(R_min)为泛焦距离(hyper focal distance)的一半，其中泛焦距离 是指当该摄影机20对焦在这个距离下会产生最大的景深。

为了达到「调派最少摄影机」对该监控场所2内的一监控目标物进行高覆盖率的即时监控的技术功效，本发明的该监控系统10建置了该空间网点产生单元102与该监控目标物网点产生单元103，详细说明如后。

请参阅图8，为监控场所与监控目标物的示意图。该监控系统10运作时，该空间网点产生单元102通过该控制处理模块11取得预储存于该储存模块12之中的该监控场所2的三维空间信息，并根据该三维空间信息对该监控场所2进行一二维格状切割(2D grid segmenting)作业，以获得多个第一网点(gridpoint)。本发明中，该多个第一网点会被该监控系统10视为该多个摄影机20的摄影机设置点C_j。也就是说，该监控场所2中的该多个摄影机20主要皆设置于该些摄影机设置点C_j上。

于另一实施例中，操作人员也可于该些摄影机20设置完成后，直接将该多个摄影机20的设置地点的座标输入该监控系统10中。于此实施例中，该监控系统10不需具有该空间网点产生单元102。

另，在确定了要监控的该监控目标物21后(例如使用者手动选择，或经由传感器感测事件的发生)，该监控目标物网点产生单元103可通过该控制处理模块11取得预储存于该储存模块12内的该监控目标物21的三维空间信息。接着，该监控目标物网点产生单元103根据该三维空间信息对该监控目标物21进行一三维格状切割(3D grid segmenting)作业，以获得多个第二网点(grid point)。本发明中，该多个第二网点会被该监控系统10视为该监控目标物21的多个监控目标物表面视点P_i(下面简称为该表面视点P_i)。也就是说，一个该监控目标物21是由多个该表面视点P_i所组成。

请同时参阅图9，为监控目标物的示意性爆炸图。图9用于进一步说明本发明产生该多个表面视点P_i的目的。如图9所示，一个三维的该监控目标物21通常包含上、下、左、右、前、后六个面，具体为一第一面S₁、一第二面S₂、一第三面S₃、一第四面S₄、一第五面S₅及一第六面S₆。

为了提升该监控目标物21的被覆盖率，本发明不直接判断该六个面S₁-S₆是否皆摄影机所覆盖，而是先通过该监控目标物网点产生单元103分别对该六个面S₁-S₆皆进行格状切割后，再判断该六个面S₁-S₆上的每个该表面视点P_i是否都能够被摄影机所覆盖。

经由上述说明，本领域的技术人员应可以清楚了解本发明的该空间网点产生单元102与该监控目标物网点产生单元103的设置目的。

在获得该多个摄影机设置点C_j与该多个表面视点P_i之后，该覆盖矩阵产生单元104便可接着产生一覆盖矩阵B_[M]×[N]。本发明中，该覆盖矩阵B_[M]×[N]为[b_ji]，其中，b_ji为一二元变数(binary variable)，且该覆盖矩阵中的每一个b_ji的值是通过以下公式(I)所决定:

…公式(I)

在上述公式(I)中，C_j为各该摄影机设置点，P_i为各该表面视点，N为该多个表面视点P_i的集合，M为该多个摄影机20的集合。

值得一提的是，为了确保接受调派的该摄影机20所拍摄的该监控目标物21的即时影像可被清楚地辨识，因此各该摄影机设置点C_j必须符合下列几个覆盖条件，才能被视为可覆盖该表面视点P_i(即，于该覆盖矩阵中记录为1)。反之，若各该摄影机设置点C_j无法符合下列几个覆盖条件的其中之一，则被视为无法覆盖该表面视点P_i(即，于该覆盖矩阵中记录为0)。

请同时参阅图10，为摄影机设置点与表面视点的向量关系图。本实施例揭露了一覆盖条件一：该表面视点P_i必须在(设置于该摄影机设置点C_j上的)该摄影机20的视野(FoV)的景深(DoF)内。即，该表面视点P_i与该摄影机设置点C_j之间的距离必须大于该摄影机20的该最小景深R_min且小于该最大景深R_max。据此，上述覆盖条件一可以由以下公式(II)所表示：

…公式(II)。

在上述公式(II)之中，为由该表面视点P_i至该摄影机设置点C_j的方向向量，R_min与R_max分别表示该摄影机20的该最小景深与该最大景深。

本实施例还揭露一覆盖条件二：该表面视点P_i必须在(设置于该摄影机设置点C_j上的)该摄影机20的视野(FoV)的视场角(AoV)内。即，该表面视点P_i必须能在该摄影机20的转动(水平转动(Pan)或垂直转动(Tilt))极限内被覆盖。具体地，该覆盖条件二可由以下公式(III)所表示：

…公式(III)。

表示为该摄影机20相对于该监控目标物21的一观视角(viewing-angle)，α为该摄影机20的一视野(FoV)的一视场角(AoV)。进一步，由图10可以得知，该观视角可以由以下公式(4)来求得：

…公式(4)

在上述公式(4)之中，为由该摄影机设置点C_j至该表面视点P_i的方向向量，为该摄影机20的一视野(FoV)的方向向量。

虽然根据上述覆盖条件一与覆盖条件二便能够确定该摄影机设置点C_j是否可覆盖该表面视点P_i，然而，即使该些摄影机设置点C_j上设置的该摄影机20可拍摄到该表面视点P_i的影像，但若拍摄角度过大，则影像可能会过于模糊或扭曲而无法被清楚识别。

基于上述理由，于一较佳实施例中还揭露一覆盖条件三：该摄影机20相对于该监控目标物21的该观视角必须小于一可视角度(effect angle)。具体地，该可视角度是一个事先定义的角度，在该观视角在小于该可视角度的情况下，该监控目标物21的一个面才能够被该摄影机20拍摄得清楚。因此，于挑选该摄影机设置点C_J时，除了要确定该表面视点P_i可被该摄影机20的一视野(FoV)的景深(DoF)与视场角(AoV)所覆盖之外，还需确定该摄影机20相对于该监控目标物21的该观视角小于预设的该可视角度。

进一步，该覆盖条件三可由以下公式(IV)所表示:

…公式(IV)。

值得一提的是，除了上述的覆盖条件一至三外，该监控系统10还可进一步考虑各该摄影机20相对于各该表面视点P_i的视线遮蔽性(Line of sight)。

具体地，该储存模块12中可预储存有该监控场所2的该三维空间信息，并且具备该监控场所2中的所有该摄影机设置点C_j与所有该监控目标物21的座标资料。因此，于挑选该摄影机设置点C_j时，该监控系统10还可依据该摄影机设置点Cj的座标与该监控目标物21的座标，判断该摄影机20与 该监控目标物21的该多个表面视点P_i之间，是否和其他的物体有交点。藉此，判断该摄影机20与该监控目标物21之间是否被其他物体所遮蔽。若被其他物体所遮蔽，则该摄影机20对应的该摄影机设置点C_j被视为无法覆盖该表面视点P_i。

续请参阅图11，为监控目标物被覆盖的第一情境图。图11揭示了多个该监控目标物21分别被一或多个该摄影机20所监控的情境。

如图11所示，一第一摄影机20a被设置在一第一摄影机设置点C₁上，一第二摄影机20b被设置在一第二摄影机设置点C₂上。一第一监控目标物21a位于该第一摄影机20a的视野FoV₁₁内，而一第二监控目标物21b同时位于该第一摄影机20a的视野FoV₁₂以及该第二摄影机20b的视野FoV₂₁之中。

承上，该第一监控目标物21a包含一第一表面视点P₁至一第八表面视点P₈。该第二监控目标物21b则包括一第九表面视点P₉至一第十六表面视点P₁₆。

根据图11的相关信息，一个示范性的覆盖矩阵可被建立，并如下表一所示。

表一

获得例如上述表一的覆盖矩阵后，该权重矩阵产生单元105便能够接着

将该覆盖矩阵转换为一权重矩阵。

具体地，为了确保被覆盖率较低的该表面视点P_i可以被覆盖，本发明主要是依据每个表面视点P_i的被覆盖机率来计算每个表面视点P_i的权重。特别地，所述被覆盖机率可依据下列公式(V)来计算得出：

…公式(V)。

在上述的公式(V)之中，weight_i为权重值，Q_i为同时覆盖单一表面视点 P_i的该摄影机20的数量，M为该多个摄影机20的集合。藉此，该权重矩阵产生单元105可根据该公式(V)将表一所示的该覆盖矩阵转换成如下表二所示的权重矩阵。

表二

获得如上述表二所示的该权重矩阵后，该控制处理单元101可接着对该权重矩阵中的每一个该摄影机设置点C_j进行一摄影机权重加总运算，并根据运算结果挑选适合的该摄影机设置点C_j。

在挑选了适合的该摄影机设置点C_j后，该控制处理单元101进一步对设置于被挑选的该摄影机设置点C_j上的该摄影机20进行一视野权重加总运算，并根据运算结果决定被挑选的该摄影机20要采用的一监控视野。其中，该监控视野为该摄影机20所具备的多个视野(FoV)的其中之一。

本发明中，该控制处理单元101主要是通过迭代法(iteration)对该权重矩阵进行该摄影机权重加总运算以及该视野权重加总运算。举例而言，根据上述表二可计算出该第一摄影机设置点C₁的权重值为[(1x8)+(0.5x8)]＝12，而该第二摄影机设置点C₂的权重值为[(0x8)+(0.5x8)]＝4，明显低于该第一摄影机设置点C₁的权重值。因此，根据该摄影机权重加总运算的结果，设置于该第一摄影机设置点C₁的该第一摄影机20a会被该控制处理单元101所优先挑选。

接着请参阅图12，为视野权重加总运算的第一示意图。如图12所示，由于该第一表面视点P₁至该第八表面视点P₈只被该第一摄影机20a的该视野FoV₁₁所覆盖，因此，该第一摄影机20a的该视野FoV₁₁的权重值为(1x8)＝8。

相对地，由于该第九表面视点P₉至该第十六表面视点P₁₆是同时被该第一摄影机20a的该视野FoV₁₂以及该第二摄影机20b的该视野FoV₂₁所覆盖，因此该第一摄影机20a的该视野FoV₁₂的权重值为(0.5x8)＝4，明显低于另一 视野FoV₁₁的权重值。因此，根据该视野权重加总运算的结果，该控制处理单元101在挑选了该第一摄影机20a后，会控制该第一摄影机20a以该视野FoV₁₁来监控第一监控目标物21a。

完成第一次的该摄影机权重加总运算以及该视野权重加总运算后，已被挑选的该摄影机设置点C_j，以及可被已采用的该监控视野所覆盖的多个表面视点P_i，会从该权重矩阵中被移除。

以上述表二为例，若将已被挑选的该第一摄影机设置点C_1，以及该视野FoV₁₁可覆盖的该第一表面视点P₁至该第八表面视点P₈自表二所示的该权重矩阵中移除，则可获得一更新后权重矩阵，如下表三所示。

表三

获得上述表三所示的该更新后权重矩阵之后，可以确定的是，该控制处理单元101必须调派设置于该第二摄影机设置点C₂上的该第二摄影机20b，并控制该第二摄影机20b以其视野FoV₂₁监控该第二监控目标物21b(即，该第九表面视点P₉至该第十六表面视点P₁₆)。如此，才能完整监控该第一监控目标物21a与该第二监控目标物21b。

当该权重矩阵再度更新，且该第二摄影机设置点C₂以及其视野FoV₂₁可覆盖的该第九表面视点P₉至该第十六表面视点P₁₆也自该权重矩阵中被删除后，该权重矩阵便会成为空矩阵。当该权重矩阵变成空矩阵后，表示已经没有适合的该摄影机设置点C_j可以被挑选，或是该监控场所2内已不存在等待被覆盖的该表面视点P_i。届此，该监控系统10便完成了摄影机的调派工作。

值得一提的是，除了该权重矩阵外，该监控系统10也可对该覆盖矩阵进行上述更新动作，并判断该更新后覆盖矩阵是否为空矩阵，其判断基准不以该权重矩阵为限。

上述表一、表二、表三、图11与图12是以两个摄影机设置点C_j与两个 监控目标物21为范例，说明该监控系统10如何自动建立该覆盖矩阵与该权重矩阵，以及如何利用迭代法挑选该摄影机设置点C_j和该摄影机20所采用的该监控视野。

通过上述说明，本技术领域的技术人员可以理解，本发明能够达到发挥高效率摄影机调派功能的技术功效的原因在于：「通过设立严格的覆盖条件(上述覆盖条件一、覆盖条件二、覆盖条件三及视线遮蔽性)，确保被挑选的该摄影机20及其采用的该监控视野与该监控目标物21的该多个表面视点P_i的覆盖关系」。换句话说，只有同时满足了上述该些覆盖条件的该摄影机20及该监控视野，才能够被该监控系统10挑选来监控该监控目标物21。

为了强调这个重要的技术设定，以下将配合图13来进行再次的示范说明。

参阅图13，为监控目标物被覆盖的第二情境图。图13中的图(a)揭示了一第一摄影机设置点C₁(设有一第一摄影机20a)、一第二摄影机设置点C₂(设有一第二摄影机20b)与一第三摄影机设置点C₃(设有一第三摄影机20c)。并且，图(a)亦显示了一第一表面视点P₁、一第二表面视点P₂、一表面视点P₃与一第四表面视点P₄。根据图13的图(a)所示的情境，该覆盖矩阵产生单元104可建立如下表四所示的一覆盖矩阵。

表四

获得如上述表四所示的该覆盖矩阵后，该权重矩阵产生单元105便可参考该覆盖矩阵，以依据各该表面视点P_i的被覆盖机率来计算各该表面视点P_i的权重，进而产生如下表五所示的一权重矩阵。

表五

获得例如上述表五所示的该权重矩阵后，该控制处理单元101即可通过迭代法(iteration)对该权重矩阵进行该摄影机权重加总运算以及该视野权重加总运算。

根据上述表五可计算出该第一摄影机设置点C₁的权重值为[(1x1)+(0.5x1)+(0x2)]＝1.5，该第二摄影机设置点C₂的权重值为[(0x2)+(0.5x2)]＝1，而该第三摄影机设置点C₃的权重值为[(0x1)+(0.5x3)]＝1.5。

于该摄影机权重加总运算结束后，可得出该第二摄影机设置点C₂的权重值最低，而该第一摄影机设置点C₁与该第三摄影机设置点C₃的权重值最高。惟，本实施例中，该第一表面视点P₁仅能被该第一摄影机设置点C₁所覆盖，因此，根据该摄影机权重加总运算的结果，位于该第一摄影机设置点C₁上的该第一摄影机20a会被该控制处理单元101所优先挑选。

续请参阅图13中的图(b)，并请同时参阅图14，为视野权重加总运算的第二示意图。如图14所示，由于该第一摄影机20a的一视野FoV₁₁仅覆盖该第一表面视点P₁，因此该视野FoV₁₁的权重值为1。相对地，该第一摄影机20a的一视野FoV₁₂是同时覆盖该第一表面视点P₁与该第二表面视点P₂，因此该视野FoV₁₂的权重值为1.5。

根据该视野权重加总运算的结果，该控制处理单元101将会调派设置于该第一摄影机设置点C₁上的该第一摄影机20a，并控制该第一摄影机20a以其视野FoV₁₂来同时监控该第一表面视点P₁与该第二表面视点P₂。

完成第一次的该摄影机权重加总运算及该视野权重加总运算后，已被挑选的该摄影机设置点C_j及其可覆盖的一或多个该表面视点P_i即自该权重矩 阵之中被移除。于上述实施例中，即将已被挑选的该第一摄影机设置点C₁及该第一表面视点P₁与该第二表面视点P₂自表五所示的该权重矩阵内移除，并可更新该权重矩阵为下表六所示的内容。

表六

获得如上述表六所示的更新后权重矩阵后，该控制处理单元101可发现该第二摄影机设置点C₂与该第三摄影机设置点C₃的权重值皆为1。因此，在第二次迭代运算中，该控制处理单元101暂时同时挑选这两个摄影机设置点C₂、C₃。

续请参阅图13的图(c)，并同时参阅图15，为视野权重加总运算的第三示意图。如图所示，该第二摄影机20b的一视野FoV₂₁仅覆盖该第三表面视点P₃，因此该视野FoV₂₁的权重值为0.5。此外，该第二摄影机20b的另一视野FoV₂₂仅覆盖该第四表面视点P₄，因此该视野FoV₂₂的权重值也是0.5。

不同于该视野FoV₂₁与该视野FoV₂₂，该第三摄影机20c的一视野FoV₃₁是同时覆盖该第三表面视点P₃与该第四表面视点P₄，故该视野FoV₃₁的权重值为1。因此，根据该视野权重加总运算的结果，该控制处理单元101于第二次迭代运算后会调派设置于该第三摄影机设置点C₃上的该第三摄影机20c，并控制该第三摄影机20c以其视野FoV₃₁同时监控该第三表面视点P₃与该第四表面视点P₄。

完成第二次的该摄影机权重加总运算及该视野权重加总运算后，已被挑选的该第三摄影机设置点C₃及该第三表面视点P₃与该第四表面视点P₄会自表五所示的该权重矩阵内移除。而该权重矩阵再次更新后，该控制处理单元101会发现该权重矩阵已成为空矩阵，也就是说没有剩余的该表面视点P_i等待被覆盖。因此于本实施例中，该第二摄影机设置点C₂及其上设置的该第二摄影机20_b不会被挑选，藉此可达到本发明以最少的摄影机达到最高的覆盖 率的目的。

必须进一步说明的是，本发明的该监控系统10还提供一基于网页(Web-based)的人机界面单元106。藉此，使用者可经由网络连接该监控端电脑1，并登入该人机接口单元106，进而存取该监控系统10。

参阅图16，为人机接口单元的显示示意图。如图16所示，该人机接口单元106主要可包括多个影像显示窗口1061、一监控场所显示窗口1062、一参数设定窗口1063、一调派结果窗口1064及一摄影机控制窗口1065。

该多个影像显示窗口1061用以接收并显示该多个摄影机20拍摄并回传的即时影像。更具体地，该多个影像显示窗口1061可接收并显示该监控场所2中的所有摄影机20的即时影像，或仅接收并显示被调派的一或多个该摄影机20的即时影像，不加以限定。

该监控场所显示窗口1062用以显示该监控场所2的一虚拟影像，例如，该监控场所2的平面图或三维空间信息等。

根据该监控系统10所搭载的该多个摄影机20的种类，该监控端电脑1的操作人员必须于初期运行时通过该参数设定窗口1063进行该多个摄影机20的参数设定。例如，设定该多个摄影机20的型号。

由前述说明可知，要达到高效率摄影机调派的目的，则该监控系统10必须能清楚判断各该摄影机20的不同视野(FoV)与各该监控目标物21的该多个表面视点P_i的覆盖关系。因此，当操作人员(或使用者)通过该参数设定窗口1063输入该多个摄影机20的型号后(例如PTZ摄影机的型号)，该监控系统10便可自动地取得该些摄影机20的视野(FoV)、景深(DoF)与视场角(AoV)等参数。

完成该些摄影机20的参数设定后，操作人员可接着通过该参数设定窗口1063输入该些摄影机20需满足的该些覆盖条件的计算参数，例如该些摄影机20需满足的解析度(Pixel per foot,PPF)与可视角度(θ)等。

接着，该监控系统10可接受操作人员手动选择要监视的该监控目标物21。具体地，包括该监控目标物位置(或座标)、数量或大小等资料。藉此，由该监控系统10针对要监视的该监控目标物21自动调派合适的一或多个该摄影机20，并控制该一或多个摄影机20所采用合适的该监控视野。

值得一提的是，该监控场所2中可设置多个固定的传感器，例如门窗传 感器、温度传感器、烟雾传感器、声音传感器、气压传感器等。该些传感器可用以感测该监控场所2中的异常事件，并于异常事件发生时回复事件的发生位置给该监控系统10。藉此，该监控系统10可通过该事件的发生位置来自动确定该监控目标物21，不需由操作人员来手动选择，相当便利。

再者，该监控场所2中还可包含移动式的传感器，例如员工门禁卡或具备无线传输功能(例如BLE)的感应卡等，并且该些传感器一般是被人员所携带。本实施例中，该些传感器可持续回复自身的位置给该监控系统10，藉此，该监控系统10可通过该些传感器的位置(即，人员的位置)来自动确定该监控目标物21(即，将该人员视为该监控目标物21)。通过本实施例的该些传感器，该监控系统10还可进一步实现该监控场所2内的人员追踪。

进一步，该监控系统10可控制该多个摄影机20的其中之一常态地对该监控场所2的整体进行拍摄，并将拍摄所得的即时影像回传至该监控系统10。该监控系统10可对该些即时影像进行影像辨识，并通过影像辨识的结果判断是否有事件发生(例如火灾、闯空门、气爆或特定人士进入)。并且，于事件发生时，该监控系统10可直接依据该些即时影像来确定事件的发生位置(即，确定该监控目标物21)，相当便利。

在确定了该监控目标物21后，该监控系统10内的该空间网点产生单元102、该监控目标物网点产生单元103、该覆盖矩阵产生单元104与该权重矩阵产生单元105便会自动地完成相关演算，使得该控制处理单元101可针对该监控目标物21调派适合的该摄影机20，并控制该摄影机20采用适合的该监控视野，藉以完成高效率的摄影机调派工作。并且，接受调派的该摄影机20所拍摄的即时影像，会回传该监控系统10并显示于该人机接口单元106的该影像显示窗口1061上。

如上所述，其中相关的调派结果，例如该监控目标物21的被覆盖率(cover ratio)、即时调派工作的运算时间及决定调派的该摄影机20的数量、编号及采用的该监控视野等，都会即时性地显示于该人机接口单元106的该调派结果窗口1064上。

此外，在本发明的该监控系统10正常运行时，操作人员或使用者也可通过触发该摄影机控制窗口1065上的控制键，选择该监控场所显示窗口1062上的任一支该摄影机20，并控制该被选择的摄影机20进行焦距缩放 (Zoom-In/Zoom-Out)、倾斜角度(tilt angle)及转动角度(pan angle)等动作。

请再参阅图4，该本发明的该监控系统10可更进一步包括一事件检测单元107与一警示单元108。该事件检测单元107耦接于该多个摄影机20与该些传感器，接收该多个摄影机20拍摄的即时影像与该些传感器的感测数据。进一步地，该事件检测单元107可对所接收的即时影像进行影像辨识，或是依据所接收的感测数据进行分析，以判断该监控场所2内是否有事件发生。

当该事件检测单元107判断该监控场所2中有事件发生时，该监控系统10会先经判断以获得该事件的发生位置，并通过该警示单元108于该监控场所显示窗口1062中标示出来。

上述的该突发事件可例如为物体移动事件、人员跌倒事件、人员争吵事件、突发火源事件、突发声响事件、突发光源事件、摄影镜头遭受遮蔽事件、摄影主机遭受破坏事件等。

如图16所示，当一只小狗23快速地跑进该监控场所2中时，该警示单元108便立即在该监控场所显示窗口1062中的对应位置标示一星星符号。再例如，当一火源24于该监控场所2中快速窜起时，该警示单元108便立即在该监控场所显示窗口1062中的对应位置标示一星星符号。

续请参阅图17、图18与图19，分别为摄影机设定流程图、矩阵产生流程图与摄影机的调派流程图。图17至图19揭露了本发明的具有摄影机自动调派功能的3D影像监控方法(下面简称为该监控方法)，其中该监控方法主要运用于图4、图5所示的该监控系统10、该监控场所2与该多个摄影机20。

首请参阅图17，要执行本发明的该监控方法前，需先对设置于该监控场所2内的该多个摄影机20进行参数设定(步骤S10)，例如，设定该多个摄影机20的型号。

接着，使用者可通过该人机接口单元106进一步设定所需的覆盖条件(步骤S12)。具体地，该覆盖条件指的是前文中所述的该覆盖条件一、该覆盖条件二、该覆盖条件三与该视线遮蔽性等，但不以此为限。

另外，于开始执行该监控方法前，该监控系统10还可预先通过该监控场所2的该三维空间信息取得该监控场所2内的所有该摄影机20的座标，以及所有该监控目标物21的座标。藉此，易于判断各该摄影机20与各该监控目标物21的相对关系(例如距离、方位、一摄影机与一监控目标物之间是 否存在其他物体等)。

续请参阅图18，要执行本发明的该监控方法，首先需确定该监控目标物21为何(步骤S20)，本实施例中，可由使用者通过该人机接口单元106来手动选择该监控目标物21，或由该监控场所2内的传感器或该摄影机20来自动感测，不加以限定。

该监控目标物21确定后，该监控系统10通过该监控目标物网点产生单元103依据该监控目标物21的该三维空间信息对该监控目标物21进行三维格状切割，以获得该监控目标物21的多个表面视点P_i(步骤S22)。接着，该覆盖矩阵产生单元104可根据该监控场所2中的该多个摄影机设置点C_j与该多个表面视点P_i来产生该覆盖矩阵(步骤S24)。

值得一提的是，该监控系统10可预先对该监控场所2中的所有物体皆进行切割，并获得所有物体的该多个表面视点Pi，或是在确定了该监控目标物21后，再对该监控目标物21进行切割，不加以限定。另，若该监控目标物21为一移动物体，或是原本不存在于该监控场所2中的新物体，则该监控系统10需于该步骤S20后，即时对该监控目标物21进行切割。

另外，该监控系统10可直接由该储存模块12获得预储存的该多个摄影机设置点C_j的座标，或是通过该空间网点产生单元102对该监控场所2的该三维空间信息进行二维格状切割，以获得该多个摄影机设置点C_j的座标，不加以限定。

该覆盖矩阵建立完成后，该权重矩阵产生单元105可依据该覆盖矩阵的内容(如前文中的表一、表四所示)，判断各该表面视点P_i的被覆盖机率(步骤S26)。接着，该权重矩阵产生单元105再依据该多个表面视点P_i的被覆盖机率来计算各该表面视点P_i的权重，进而产生该权重矩阵(步骤S28)。该权重矩阵的内容如前文中的表二、表五所示。值得一提的是，于其他实施例中，该覆盖矩阵产生单元104与该权重矩阵产生单元105可被整合为一矩阵产生单元。

续请参阅图19，该权重矩阵建立完成后，该控制处理单元101对该权重矩阵中的该多个摄影机设置点C_j进行该摄影机权重加权运算，并挑选权重值最高的一个该摄影机设置点C_j(步骤S30)。接着，该控制处理单元101进一步对设置在被挑选的该摄影机设置点C_j上的该摄影机20进行该视野权重加 权运算，并挑选权重值最高的一个监控视野(步骤S32)。

该步骤S32后，该控制处理单元101将已被挑选的该摄影机设置点C_j，以及被已挑选的该监控视野所覆盖的一或多个该表面视点P_i自该权重矩阵中删除(步骤S34)，以更新该权重矩阵。并且，该控制处理单元101判断更新后的该权重矩阵是否为空矩阵(步骤S36)，若该权重矩阵不是空矩阵，则再次执行该步骤S30至该步骤S34，以挑选其他的该摄影机设置点C_j及的监控视野。

若该权重矩阵为空矩阵，则表示已经没有剩余的该摄影机设置点C_j可被挑选，或是所有的该表面视点P_i皆已被覆盖。因此，该控制处理单元101依据已挑选的该摄影机置点C_j以及监控视野，调派对应的该摄影机20以对应的该监控视野对该监控目标物21进行监控(步骤S38)。

以上所述仅为本发明的较佳具体实例，非因此即局限本发明的专利范围，故举凡运用本发明内容所为的等效变化，均同理皆包含于本发明的范围内，合予陈明。