專利名稱：傳感器和成像系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及傳感器和成像系統(tǒng)，特別是提供和解釋圖像數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
傳感器和成像系統(tǒng)在今日技術(shù)驅(qū)動的經(jīng)濟需求中不斷增長。這些系統(tǒng)包括觀察在視場中目標的攝像機。攝像機產(chǎn)生由計算機分析確定應對檢測到的目標采取什麼行動的圖像數(shù)據(jù)。
許多識別系統(tǒng)用兩個或多個攝像機觀察在一個視場中的目標。除了與使用幾個攝像機有關(guān)的成本外，這些系統(tǒng)需要每個攝像機特殊的安裝位置。因為兩個攝像機需要合適的運作，這些系統(tǒng)對于單個攝像機系統(tǒng)來說降低了可靠性水平。
單個攝像機系統(tǒng)典型的是安裝在固定的位置尋找滿足或不滿足預定標準的目標。例如，檢測結(jié)構(gòu)缺陷的系統(tǒng)。這些系統(tǒng)不能做出還沒有指定的決定。
因此，使用由攝像機提供圖像的，能確定條件是否已經(jīng)滿足或沒有滿足的傳感器和成像系統(tǒng)存在需求。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供給系統(tǒng)的有攝像機，處理器，用戶接口。攝像機傳送相應于視場中景色的圖像數(shù)據(jù)。相應于圖像數(shù)據(jù)，處理器指出條件是否已經(jīng)滿足。用戶接口可操作的連接處理器并允許用戶選擇目標檢測的標準，指出選擇的標準，提供目標已經(jīng)檢測的可視證實。
在另一實施例中，為了使其它設(shè)備有效也提供控制接口。而且系統(tǒng)提供信號來影響其它設(shè)備。
還有一實施例是，在處理器確定條件已經(jīng)滿足系統(tǒng)時提供打開門信號。然后由具有與門相連的可操作驅(qū)動馬達的常規(guī)電子機械打開門系統(tǒng)把門打開。
根據(jù)下面與圖例一起的詳細說明，本發(fā)明的功能和優(yōu)點是顯然的。


圖1a和1b是本發(fā)明傳感器和成像系統(tǒng)實施例框圖；圖2是本發(fā)明傳感器和成像系統(tǒng)另一實施例的簡化原理圖，具有一對攝像機組件分別與一對傳感器/成像電路相連；圖3是具有安裝接近的圖2攝像機組件的關(guān)了門的正面圖；圖4除了門是開的外近似于圖3的正面圖；圖5是圖2攝像機組件之一附在圖3門上面的上框的部分透視圖；圖6是圖5的攝像機裝配剖面圖；圖7是附在圖5的攝像機組件機架的窗上的上框裝配的俯視圖；圖8是上框裝配，窗口沿圖7A-A平面的取的剖面圖；圖9是與圖2的視頻處理器之一相連的圖8攝像機組件中攝像機的簡化原理圖；圖10是圖3和圖4的門的一邊的頂視，俯視圖，其中圖2攝像機組件之一有包括門前區(qū)域的視場；圖11是作為圖10中放在遠離攝像機組件目標的視場像素密度的圖畫說明；圖12在實施例中提供大量能由用戶用圖2的膜鍵盤選擇的安全區(qū)域配置；圖13是圖2描述的膜鍵盤實施例的俯視圖；圖14是用圖13的膜鍵盤的區(qū)域定位方法的俯視圖；圖15a和15b是具有場可編程門陣(FPGA)和中央處理單元(CPU)的圖2傳感器/成像系統(tǒng)電路的目標之一的簡化框圖；
圖16是根據(jù)本發(fā)明的處理系統(tǒng)的第一級水平的簡化框圖，處理系統(tǒng)有在圖15a和15b的FPGA中的圖像處理模塊、由圖15a和15b的CPU執(zhí)行的特征處理模塊、由圖15a和15b的CPU執(zhí)行的檢測處理模塊；圖17是圖16處理系統(tǒng)初始化順序的簡化框圖，初始化輸入?yún)?shù)和計算有關(guān)的、導出的參數(shù)、初始化檢測閾值表、初始化檢測和特征計算區(qū)；圖18是圖16處理系統(tǒng)初始化順序的簡化框圖，通過FPGA連續(xù)輸入/輸出板從用戶輸入數(shù)據(jù)初始化FPGA圖像處理閾值和視頻數(shù)字化設(shè)置，初始化特征和檢測處理系統(tǒng)；圖19是圖16處理系統(tǒng)的視頻環(huán)處理順序的簡化框圖，使用乒—乓緩沖器指向，加載和解包參考圖像到用戶數(shù)據(jù)。
圖20是圖16處理系統(tǒng)的視頻環(huán)處理順序的簡化框圖，使用在CPU的用戶數(shù)據(jù)在當前圖像幀產(chǎn)生特征和檢測結(jié)果。
圖21是圖16處理系統(tǒng)的視頻環(huán)處理順序的簡化框圖，具有在每一幀處理的末尾和視頻處理任一點輸出診斷訊息；圖22是根據(jù)本發(fā)明的乒—乓系統(tǒng)的簡化框圖；圖23是在圖22中描述的乒—乓系統(tǒng)的初始化的簡化框圖；圖24是圖22的乒—乓系統(tǒng)的乒—乓處理環(huán)的簡化框圖；圖25是圖16處理系統(tǒng)的自動對比補償初始化的簡化框圖，相應于圖像特征標準和時間動態(tài)標準改變視頻增益；圖26是圖16處理系統(tǒng)在視頻環(huán)中的自動對比補償?shù)暮喕驁D，相應于圖像特征標準和時間動態(tài)標準改變視頻增益；圖27是圖17系統(tǒng)初始化的區(qū)域初始化順序的簡化框圖，在實際世界坐標系中建立區(qū)域，產(chǎn)生區(qū)域子掩碼(MASK)和建立區(qū)域掩碼(MASK)；圖28是圖17系統(tǒng)初始化的閾值表初始化順序的簡化框圖，具有初始化攝像機內(nèi)在的參數(shù)模塊，分辨率模型模塊和目標模型模塊；圖29是圖16處理系統(tǒng)的圖像處理模塊的簡化框圖，具有邊緣檢測器；圖30是圖16處理系統(tǒng)的圖像處理模塊的簡化框圖，具有使用區(qū)域的運動檢測器；
圖31是圖16處理系統(tǒng)的圖像處理模塊的簡化框圖，具有陰影和光束處理的區(qū)域分析；圖32是圖16處理系統(tǒng)的圖像處理模塊的簡化框圖，有使用邊緣的運動檢測器；圖33是圖16處理系統(tǒng)的特征處理模塊的簡化框圖，計算存在，運動，幀和區(qū)域特征；圖34是圖33特征產(chǎn)生系統(tǒng)的簡化框圖，具有標記模塊，計算全局存在特征模塊和計算區(qū)域存在特征模塊；圖35是圖34計算存在特征系統(tǒng)的簡化框圖，計算全局存在特征；圖36是圖34計算存在特征系統(tǒng)的簡化框圖，計算區(qū)域存在特征；圖37是圖33特征產(chǎn)生系統(tǒng)的簡化框圖，具有標記模塊，計算全局陰影和光束特征模塊，和計算陰影和光束區(qū)域特征模塊；圖38是圖37計算陰影和光束區(qū)域特征系統(tǒng)的簡化框圖，計算全局陰影和光束特征；圖39是圖37計算陰影和光束區(qū)域特征系統(tǒng)的簡化框圖，計算陰影和光束區(qū)域特征；圖40是圖16處理系統(tǒng)的雙峰直方圖灰度水平分析的簡化框圖；圖41是圖33特征產(chǎn)生系統(tǒng)的簡化框圖，計算幀特征；圖42是圖16信息處理模塊的簡化框圖，從產(chǎn)生的特征檢測目標的存在；圖43是圖16信息處理模塊的簡化框圖，評估和更新參考圖象；圖44是圖16信息處理模塊的簡化框圖，相對于視場背景值的改變而改變閾值；圖45是圖16信息處理模塊的簡化框圖，在檢測的目標中確定邊緣和區(qū)域數(shù)據(jù)的幾何聯(lián)系；圖46是圖45的圖16信息處理模塊的簡化框圖的繼續(xù)，包括在檢測的目標中測試區(qū)域邊緣以確定區(qū)域的交集；圖47是圖46的圖16信息處理模塊的簡化框圖的繼續(xù)，包括在檢測的目標中評價區(qū)域的地域的界線以確定區(qū)域的交集；圖48和圖49是定義各種圖像操作的表；
圖50是背景或參考圖象的典型例子；圖51除了這是目標已進入視場的當前的圖像外相似于圖50；圖52是從圖51的當前的圖像減去圖50的參考圖象的差值；圖53是從圖50的參考圖象減去圖51的當前的圖像的差值；圖54是對圖52的圖像作閾值和形狀濾波后的最終圖像；圖55是對圖53的圖像作閾值和形狀濾波后的最終圖像；圖56是對圖54和圖55的圖像完成邏輯‘或’操作后的最終圖像；圖57是除了在圖56的圖像區(qū)域內(nèi)為了分類做了標記外相似于圖56。
具體實施例方式
本發(fā)明內(nèi)容有許多不同形式的實施例，圖中顯示的和這里有詳細描述的本發(fā)明實施例可理解為本發(fā)明原理的范例，說明的實施例不限制本發(fā)明的廣闊范圍。
見圖1a和1b，描述根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)實施例框圖。系統(tǒng)10包括進入圖像分析12，存在檢測14，傳感器技術(shù)16，電子設(shè)備18，設(shè)備控制20，攝像機姿態(tài)22，攝像機技術(shù)24，圖像分析26，和市場應用28。
見圖2，描述根據(jù)本發(fā)明的另一系統(tǒng)實施例的簡化原理圖。系統(tǒng)110包括一對攝像機組件112，113分別可操作的與一對傳感器/成像電路114，115相連。傳感器/成像電路114，115可操作的與鍵盤118連接的I/O顯示板116相連。此外在實施例中，系統(tǒng)110包括具有與門121(圖3和圖4)相連的可操作驅(qū)動馬達119的電子機械開門系統(tǒng)117。
攝像機組件112，113包括電荷耦合器件(CCD)，或此類器件，有優(yōu)質(zhì)的廣角鏡頭，能分別給傳感器/成像電路114，115傳輸圖像數(shù)據(jù)。圖像數(shù)據(jù)分別相應于在每個攝像機中的景色。
傳感器/成像電路114，115處理圖像數(shù)據(jù)確定用戶選擇的條件是否已經(jīng)滿足。用戶選擇的條件是通過由I/O顯示板116和膜鍵盤118組成的人—機接口來選擇的。在實施例中，人—機接口可操作的與傳感器/成像電路114，115相連并允許用戶選擇目標檢測的標準，指出選擇的標準，提供目標已經(jīng)檢測的可視證實。
圖3提供由門121關(guān)閉的門通路120的截面正面圖。圖2的攝像機組件112，113安置在接近于門通路120和相反的兩邊。攝像機組件112，113分別有門通路相反一邊的視場122和123。在門121如圖4開的時候，至少一個攝像機組件的視場包括門通路120。此外，視場122和123在門通路120附近重疊。
圖5說明附在圖3的門121上面的上框的圖2的攝像機組件112，113之一的部分組件透視圖。攝像機組件包括有窗132的機架組件131。圖6提供圖5的攝像機組件的截面圖。有視場136和加熱器組件140的攝像機134安放在機架組件131中。在實施例中，給攝像機134供電的電源(未顯示于圖中)可安放在加熱器中。
圖7和圖8分別提供加熱器組件140的俯視圖和截面圖。加熱器組件140鄰接攝像機機架組件131的窗132，是由金屬澆鑄或此類制成的，包括夾在一對導電的接線端144，145之間的陶瓷電阻142。陶瓷電阻142一般是環(huán)狀的，由表現(xiàn)為通常稱為PTCR(正溫度系數(shù)或阻抗)或PTC效應的材料構(gòu)成。同樣的，導電的接線端144，145一般是環(huán)狀的，由導電和導熱的材料，如銅構(gòu)成。
在實施例中，環(huán)形光圈146通過陶瓷電阻142和導電的接線端144，145的軸延伸。光圈146有完全同一的外周并互相同心排列。
導電的接線端145的外周界148包括多個向外延伸的耳朵150。松開附著的螺絲154(圖9)通過每一耳朵150延伸了光圈152。
見圖9，加熱器組件安置在攝像機組件的機架131中。如前所指出的，附著的螺絲154連接加熱器140的導電的接線端145成安裝表面，或安裝柱156延伸到機架131內(nèi)部并完整的附著到那里。
攝像機組件的機架131包括允許攝像機的視場136延伸到機架外的光圈158。放置在光圈158上面阻止如灰塵和潮氣的污染物進入攝像機組件。
窗132夾在加熱器組件140的導熱導電的接線端145和由彈性材料構(gòu)成的環(huán)狀墊圈160之間，并鄰接光圈158的攝像機組件的機架131的內(nèi)表面162。實施例中，窗132由視覺透明材料組成，如硼硅酸鹽玻璃。
攝像機134產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)或電子像素數(shù)據(jù)218，表示在攝像機的視場136中所觀察到的景色。實施例中，圖形數(shù)據(jù)218由視頻處理器114，115(圖1)之一分析確定相應于攝像機的視場136檢測到的目標應采取什麼行動。
攝像機組件的機架131中，加熱器組件140的接線端144，145與電源166相連保持加在陶瓷電阻142上的電勢。由陶瓷電阻142產(chǎn)生的熱通過導電的接線端145和上面的窗132消散。實施例中，提供足夠的熱量維持窗132處于攝像機組件機架131外空氣的露點以上。例如，加熱器能在87°F時工作，不能在106°F時工作。
本領(lǐng)于技術(shù)人員將理解，因為電阻材料表現(xiàn)為正溫度系數(shù)，陶瓷電阻142的使用消除了機械自動調(diào)溫器或此類設(shè)備。消除自動調(diào)溫器增加了加熱器的可靠性和減少了加給電源產(chǎn)生開關(guān)的噪聲量。
見圖2，攝像機組件112，113包括照明源(未顯示于圖中)，如燈泡，發(fā)光二極管，其中有人們可見的或不可見的光譜照明視場?？梢苿拥鸟詈巷@示器(未顯示于圖中)接收攝像機組件112，113的輸出，允許用戶監(jiān)測攝像機組件的視場配置是否合適。
見圖10，頂視圖提供圖3和4門121的一邊，其中圖2的攝像機組件之一(特別是攝像機組件112)有包括門前區(qū)域的視場122。攝像機組件122對視頻處理器114提供圖像數(shù)據(jù)(圖2)，實施例中，添加了安全區(qū)168，如果需要添加一個或更多的激活區(qū)170。視頻處理器114，115中的任一個檢測到在安全區(qū)168的目標時，門121打開并維持到目標出了安全區(qū)168。視頻處理器114，115中的任一個檢測到進入激活區(qū)168的目標時，在目標在激活區(qū)停止移動或離開激活區(qū)后，門121打開并維持打開一段時間。
當人或目標瞬間鄰近門121時，安全區(qū)168立即維持在圍繞門121的區(qū)域阻止門關(guān)掉。此外，在人或車輛接近門121時，激活區(qū)168打開門。無論何時視場中沒有照明，劇烈的照明變化、電子設(shè)備故障、攝像機碰開、或攝像機鏡頭被遮蔽，也能使故障保護系統(tǒng)打開門121。
圖11描述作為目標的視場122的像素密度放置在遠離攝像機組件112外。圖12提供能由用戶用膜鍵盤118選擇的許多安全區(qū)配置。
圖13提供在圖2中描述的膜鍵盤的實施例118的俯視圖。膜鍵盤118和I/O顯示板116(圖2)為用戶提供設(shè)置系統(tǒng)的用戶接口或人—機接口(圖2)。在實施例中，用戶接口允許用戶定義系統(tǒng)110將要用的門的類型，尺度，建立大小，位置，和檢測區(qū)的類型。用戶接口允許用戶輸入數(shù)據(jù)從區(qū)域、位置、形狀、控制區(qū)數(shù)、控制標準組成的參數(shù)組中至少定義一個控制區(qū)參數(shù)(即激活區(qū)或安全區(qū))。
如以前指出的，通過用戶接口，系統(tǒng)110能至少定義攝像機組件接收的一部分圖像為控制區(qū)。實施例中，系統(tǒng)110能在控制區(qū)內(nèi)由直接訪問從所有的有坐標的像素選擇坐標。另外，系統(tǒng)110有能力從多個預定義的區(qū)域內(nèi)選擇。而且，系統(tǒng)110有能力在視場中放真實的目標，只要描繪邊緣坐標和真實的目標成為圖像數(shù)據(jù)的一部分。
實施例中，用戶接口有三個操作模式參數(shù)編輯模式、運行模式、和診斷模式。在參數(shù)編輯模式中，用戶可以用觸摸鍵盤按鈕610、622、624和626輸入或修改配置參數(shù)，如門的樣式、英制或公制、攝像機高度和到門的距離。在運行模式中，系統(tǒng)110是工作狀態(tài)。同樣的，系統(tǒng)110處理攝像機112，113的圖像并通過I/O顯示板116輸出安全區(qū)和激活區(qū)指示信號，在LED 614和616上顯示狀態(tài)信息。在診斷模式，關(guān)于系統(tǒng)110狀態(tài)的附加信息通過I/O口得到。
圖14提供描述使用圖13的膜鍵盤的區(qū)域運動的圖。實施例中，用戶能在攝像機組件112，113的視場中移動激活區(qū)到各個不同的位置。
圖15a和15b提供圖2的傳感器/成像電路114，115之一的簡化圖。實施例中，傳感器/成像電路114，115在物理設(shè)計上實質(zhì)上是相似的，包括場可編程門陣(FPGA)124，中央處理單元(CPU)125，和視頻數(shù)字化儀126。
實施例中，視頻數(shù)字化儀126從攝像機之一接收模擬圖像信號，并把模擬圖像信號數(shù)字化，然后，把數(shù)字化圖像信號傳輸給場可編程門陣124。
如這里進一步的詳細解釋，編程場可編程門陣124，執(zhí)行一個或多個的相應于接收的數(shù)字化圖像信號的圖像處理操作。實施例中，這些操作包括比較數(shù)字化的圖像信號與一個或多個以前接收的數(shù)字化圖像信號的預先確定的特性，提供合成的圖像數(shù)據(jù)。相應于合成的圖像數(shù)據(jù)，中央處理單元125確定一個或多個條件是否已滿足。
與視頻數(shù)字化儀126可操作的連接是對視頻數(shù)字化儀的溫度有輸出相關(guān)的溫度傳感器128。根據(jù)環(huán)境溫度傳感器的指示以使在預先確定的溫度范圍或限制內(nèi)視頻數(shù)字化儀126不運作，由復位電路130發(fā)布復位命令，系統(tǒng)110維持復位狀態(tài)至視頻數(shù)字化儀的溫度回到預先確定的溫度范圍或限制內(nèi)。
實施例中，為了減少CPU 125的負荷和獲得期望的視頻處理幀速率，F(xiàn)PGA 124執(zhí)行相對高速率的處理。由于去除了與足夠快速的CPU芯片相關(guān)的費用，此硬件結(jié)構(gòu)平衡減少了整個系統(tǒng)的費用。使用FPGA 124和CPU同時并行處理，獲得幀速率的提高。在CPU做當前幀數(shù)據(jù)處理的間隔，由FPGA像素處理下一幀實現(xiàn)此并行處理。這樣，當CPU完成當前幀數(shù)據(jù)處理時立即得到對CPU處理的FPGA的新輸出。此處理結(jié)構(gòu)需要維護兩組獨立數(shù)據(jù)的能力，后面涉及為乒/乓控制。
本發(fā)明系統(tǒng)圖16是描述處理系統(tǒng)的第一級水平的簡化框圖。系統(tǒng)包括在圖15a和15b的FPGA 124中的圖像處理模塊212，由圖15a和15b的CPU 125執(zhí)行的特征處理模塊214，和由圖15a和15b的CPU 125執(zhí)行的檢測處理模塊216。
實施例中，圖像處理模塊212接收存儲的電子像素數(shù)據(jù)218包括當前圖像數(shù)據(jù)220，參考圖像數(shù)據(jù)222，參考邊緣數(shù)據(jù)224，和前一圖像數(shù)據(jù)226。當前圖像數(shù)據(jù)220是采集的最新圖像(即在t時刻采集)，前一圖像數(shù)據(jù)226是第二最新采集的圖像(即在t+1時刻采集)，參考圖像數(shù)據(jù)222是采集的最老圖像(即在t+1+x時刻采集)。此外，如下面詳細描述的，參考邊緣數(shù)據(jù)224由從參考圖像數(shù)據(jù)222抽取的邊緣數(shù)據(jù)組成。
圖像處理模塊212也從人—機接口(即圖2的膜鍵盤118和I/O顯示板116)接收參考數(shù)據(jù)。如下面詳細描述的，參數(shù)數(shù)據(jù)228包括，有關(guān)在視場(圖2和圖3的112和113)中檢測到的目標導致門121(圖2和圖3)開啟的區(qū)域信息。
如下面詳細描述的一樣，相應于電子像素數(shù)據(jù)218和參數(shù)數(shù)據(jù)228，圖像處理模塊212產(chǎn)生導出的圖像數(shù)據(jù)230包含邊緣分割，運動分割和區(qū)域分割。
特征處理模塊214接收導出的圖像數(shù)據(jù)230和參數(shù)數(shù)據(jù)228。如下面詳細描述的一樣，特征處理模塊214產(chǎn)生相應的圖像數(shù)據(jù)230和參數(shù)數(shù)據(jù)228，特征數(shù)據(jù)232，包括邊緣特征，運動特征，區(qū)域特征，和幀特征。
檢測處理模塊216接收特征數(shù)據(jù)232和參數(shù)數(shù)據(jù)228。相應于數(shù)據(jù)，檢測處理模塊216產(chǎn)生控制信號234，包括門121(圖2和圖3)的開啟和關(guān)閉檢測信號，參考更新和可自適應的閾值。
圖17和18是描述圖16處理系統(tǒng)初始化順序的簡化框圖。初始化順序234包括初始化參數(shù)步驟236，初始化閾值表步驟238，初始化區(qū)域步驟240，初始化FPGA步驟242，初始化視頻數(shù)字化儀步驟244，和初始化視頻系統(tǒng)步驟246。
初始化參數(shù)步驟236包括初始化人—機接口和常數(shù)數(shù)據(jù)和導出參數(shù)。在人—機接口初始化時，讀用戶進入的數(shù)據(jù)并存入存儲器。常數(shù)數(shù)據(jù)與有關(guān)控制區(qū)門的開啟和關(guān)閉的導出參數(shù)一起也載入存儲器。
這樣，如上所指出的，根據(jù)應用的系統(tǒng)電源，參數(shù)初始化模塊236初始化人—機接口(即圖2的膜鍵盤118和I/O顯示板116)、常數(shù)數(shù)據(jù)和導出參數(shù)的初始狀態(tài)。初始化閾值表模塊238由攝像機幾何學初始化區(qū)域閾值映射和分辨率模塊的初始狀態(tài)。這些映射用于確定目標的最大和最小像素特征如人和車輛，鏟車。
初始化區(qū)域模塊234初始化控制區(qū)域的初始狀態(tài)，其數(shù)據(jù)與用戶有關(guān)或預先定義的安全區(qū)域和相應的激活區(qū)一致。初始化FPGA 242和初始化視頻數(shù)字化儀244分別對FPGA 124(圖15a和15b)和視頻數(shù)字化儀126(圖15a和15b)作初始化。特別是，在FPGA初始化時間中對控制狀態(tài)寄存器(CSR)和圖像緩沖器指示器作初始化。構(gòu)建所需的指令并通過FPGA串行I/O發(fā)送來初始化視頻數(shù)字化儀。
初始化視頻系統(tǒng)246對CPU 125(圖15a和15b)作初始化。特別是，選擇第一p-p(乒-乓)數(shù)據(jù)組。下一步，指令FPGA記錄視頻幀。然后初始化四幅圖像(參考圖像)—灰度級參考(R)，邊緣參考(GER)和存檔邊緣參考。然后指令FPGA處理這些數(shù)據(jù)。從FPGA取出FPGA輸出送到Bank 0數(shù)據(jù)庫。
系統(tǒng)初始化后，圖19-22的簡化框圖描述系統(tǒng)在視頻處理環(huán)中的運作。實施例中，視頻處理環(huán)250包括獲得下一幀步驟252，取出FPGA數(shù)據(jù)步驟254，計算所有特征步驟214，計算檢測&控制步驟258，存FPGA數(shù)據(jù)步驟260，和寫診斷步驟262。
在視頻處理環(huán)250中，CPU 125程序使用當前乒/乓緩沖器指出加載和解包那些數(shù)據(jù)到第三數(shù)據(jù)庫—用戶數(shù)據(jù)—Bank U。后面在CPU程序中使用這些數(shù)據(jù)產(chǎn)生特征和當前幀的檢測決定。同時，CPU程序在FPGA 124開始FPGA記錄和處理。CPU處理當前幀的特征時，F(xiàn)PGA計算下一幀的圖像數(shù)據(jù)。通過FPGA串行I/O檢測和控制動作發(fā)送出安全和活動信號。CPU的特征和檢測處理比FPGA計算耗時更長。CPU完成當前幀處理時，取出FPGA數(shù)據(jù)給相對的Bank(例如，如果處理Bank 0就是Bank1)。在每一幀處理的最后，和在視頻處理的任一點輸出診斷信息。然后程序循環(huán)設(shè)置Bank U成新的當前Bank(Bank 0或Bank 1)，再初始化FPGA。
見圖22，本發(fā)明提供系統(tǒng)資源安置方法或乒/乓控制的實施例的簡化框圖。如前所述，視頻處理系統(tǒng)110包括圖像處理的FPGA 124。結(jié)果產(chǎn)生導出的圖像數(shù)據(jù)230，包含邊緣分割，運動分割，和區(qū)域分割。
一旦產(chǎn)生導出的圖像數(shù)據(jù)230，最好通過開關(guān)存儲在多個存儲器bank230a和230b之一中，用于特征處理。因此，提供給特征處理模塊214的導出的圖像數(shù)據(jù)230是靜態(tài)的。然而，F(xiàn)PGA 124連續(xù)處理電子像素數(shù)據(jù)218，并通過開關(guān)將圖像處理的結(jié)果送到處理模塊214現(xiàn)在不能訪問的存儲器bank。因此，根據(jù)先進先出原理，通過存儲器bank 230a和230b之間轉(zhuǎn)換的開關(guān)，在存儲器庫中的導出的圖像數(shù)據(jù)230對特征處理模塊是可訪問的。
最好，提供兩個存儲器bank 230a，230b。見圖19，獲得下一幀的步驟252由圖像處理模塊212在FPGA 124中提供電子像素數(shù)據(jù)218的記錄和處理。特別是，使用控制和狀態(tài)寄存器(CSR)選擇存儲器bank 230a，230b并設(shè)置記錄&處理比特。
取FPGA數(shù)據(jù)的步驟254提供了在計算所有的特征步驟256中獲得在存儲器庫中的靜態(tài)數(shù)據(jù)作靜態(tài)數(shù)據(jù)處理。特別是，復位暫存寄存器和計數(shù)器，解包靜態(tài)數(shù)據(jù)提供由特征處理模塊214(圖16)對導出的圖像數(shù)據(jù)230的處理。
在實施例中，如這里進一步的詳細解釋，相應于導出的圖像數(shù)據(jù)230(圖16)和參數(shù)數(shù)據(jù)228(圖16)，特征處理模塊214(圖16)執(zhí)行計算所有特征的步驟256。特別是，計算所有特征的步驟256，產(chǎn)生特征數(shù)據(jù)232(圖16)，包括邊緣或P特征，運動特征，陰影和光束或區(qū)域特征，和幀特征。
相應于特征數(shù)據(jù)232(圖16)和參數(shù)數(shù)據(jù)228(圖16)，檢測處理模塊216執(zhí)行計算檢測&控制的步驟258。特別是，評估幀分析故障標志，執(zhí)行檢測邏輯，評估參考幀更新需求，評估自適應閾值，更新運動參考數(shù)據(jù)。
一旦FPGA 124(圖15a和15b)對CPU 125(圖15a和15b)提供中斷指出FPGA已完成另一圖像幀處理和由特征處理模塊(圖16)處理的數(shù)據(jù)已準備好，發(fā)生存儲FPGA數(shù)據(jù)的步驟260。此外，如果需要，由CPU 125(圖15a和15b)執(zhí)行的寫診斷的步驟262把有關(guān)如何處理以前幀數(shù)據(jù)的一個或更多的信息存儲到存儲器中。然后視頻處理環(huán)250繼續(xù)回到獲得下一幀的步驟252。
見圖23，簡化框圖提供圖22的乒—乓系統(tǒng)的初始化實施例步驟。在實施例中，乒—乓初始化的步驟264包括初始化乒—乓地址模塊265，記錄視頻緩沖器模塊266，記錄幀模塊267，初始視頻參考模塊268，處理視頻模塊269，處理幀模塊270，和取FPGA數(shù)據(jù)模塊271。
圖24提供圖22的乒—乓系統(tǒng)的乒—乓處理環(huán)的簡化框圖。環(huán)272的底表示FPGA(不以時間比例)工作時，頂表示CPU與串行I/O和CSR信息聯(lián)系有效。
圖25和26說明在具有可選的自動對比電路(ACC)實施例中乒/乓工作的細節(jié)(初始化&視頻環(huán))。由于照明條件的慢變化，ACC可用于改進系統(tǒng)的檢測性能。ACC這樣做是因為視頻增益隨圖像特征標準和動態(tài)標準改變。在阻止太多圖像白色飽和時最大化ACC增益。增益改變后，再初始化視頻系統(tǒng)。
由用戶輸入使ACC啟動時，在初始化時ACC由反復測試圖像結(jié)果得到最好的起始增益。在獲得滿足于建立的標準的增益時，停止重復，程序以所選擇的標準繼續(xù)視頻環(huán)。ACC也在視頻環(huán)的起點運作，但不反復去尋找滿意的增益。僅在每幀的環(huán)中執(zhí)行單個增益改變。增益的改變和隨之發(fā)生的視頻系統(tǒng)初始化所用的時間比幀時間(100ms)小得多。視頻環(huán)要求增益改變的決定是由在CPU工作的檢測和控制部分計算的標準控制的。標準包括時效、區(qū)域活動和長和短時間—常數(shù)濾波器。
圖27是圖17系統(tǒng)初始化的區(qū)域初始化順序240的簡化框圖。區(qū)域初始化順序240在實際世界坐標系中產(chǎn)生區(qū)域組成，產(chǎn)生控制區(qū)域子掩碼(MASK)和構(gòu)建控制區(qū)域掩碼(MASK)。圖28提供對圖17系統(tǒng)初始化的閾值表初始化順序238的簡化框圖。閾值表初始化順序238產(chǎn)生攝像機內(nèi)在的參數(shù)、分辨率模型和目標模型的初始化。
見圖29(參考圖48和49)，提供圖16處理系統(tǒng)的包括邊緣檢測器301的圖像處理模塊的簡化框圖。邊緣檢測器301最好包括修正的Sobel算子模塊302，正差分算子模塊304，閾值模塊306，腐蝕模塊308，和標志1模塊310。
實施例中，修正的Sobel算子模塊302從當前輸入圖像接收當前(B)圖像輸入312并產(chǎn)生邊緣圖像(GEB)314。在正差分算子模塊304中從當前輸入圖像減去在CPU中初始化的參考圖像(GEB)316，其中負值設(shè)為0?；叶燃夁吘増D像被閾值306，被腐蝕308，和加標志310。標志1算子310的輸出是16比特加了標志的圖像318，等值表320，和所用的標志數(shù)目的計數(shù)322和等值表入口數(shù)。在二進制輸入中的像素數(shù)計數(shù)324和腐蝕算子308的輸出326也輸出到CPU，完成邊緣圖像處理。
標志1算子310用于圖像處理的每一細節(jié)。標志1 310是用于產(chǎn)生二進制輸入的相應成分打標志的兩步處理的第一部分。標志1 310在二進制輸入圖像上從圖像的左上角開始通過2×2核。核的元素如下BCAX如果二進制像素在X是零，輸出是零。如果設(shè)定X，標志B，A，C按序掃描。如果B，A，C都為非零，標志計數(shù)器的下一個值在X輸出，計數(shù)增加。如果任一B，A，C為非零，標志算子是第一個非零標志的值。如果B，A，C中多于一個為非零，第一個非零值是輸出。如果任一保持非零的標志不同于輸出值，輸出值和不同值寫入等值表。
圖30(參考圖48和49)是圖16處理系統(tǒng)的圖像處理模塊的簡化框圖，具有使用區(qū)340的運動檢測器。系統(tǒng)340包括分別對當前(B)輸入圖像(n)和以前(A)圖像(n)的正差分模塊342和344、閾值模塊346和348、和膨脹模塊350和352。輸出通過包含的OR模塊354，腐蝕模塊356，和標志1模塊358。
當前灰度級輸入圖像(B)360和以前圖像(A)362的正差分被閾值346和348和腐蝕350和352，及正差分A342和B344。結(jié)果是包括作’OR’的354。最終的二進制圖像標志為邊緣的狀態(tài)(圖29)，結(jié)果傳給CPU。
灰度級邊緣圖像被閾值、被腐蝕356、和加標志358。標志1算子358的輸出是16比特標志了的圖像364、等值表366、和所用的標志數(shù)368和等值表入口數(shù)的計數(shù)。在二進制輸入中的像素數(shù)計數(shù)370和腐蝕算子356的輸出372也輸出到CPU，完成區(qū)域邊緣圖像處理。
標志1算子358用于圖像處理的每一細節(jié)。標志1 358是用于產(chǎn)生標記二進制輸入的相應成分的兩步處理的第一部分。標志1 358在二進制輸入圖像上從圖像的左上角開始通過2×2核。核的元素如下BCAX如果二進制像素在X是零，輸出是零。如果設(shè)定X，標志B，A，C按序掃描。如果B，A，C都為非零，標志計數(shù)器的下一個值在X輸出，計數(shù)增加。如果任一B，A，C為非零，標志算子是第一個非零標志的值。如果B，A，C中多于一個為非零，第一個非零值是輸出。如果任一保持非零的標志不同于輸出值，輸出值和不同值寫入等值表。
圖31(參考圖48和49)，是圖16處理系統(tǒng)的圖像處理模塊的簡化框圖，具有陰影和光束處理的區(qū)域分析。系統(tǒng)380最好分別包括對當前(B)輸入圖像394和參考(R)輸入396的正差分模塊382和384，閾值模塊386和388，和膨脹模塊390和392。輸出通過包含的OR模塊396，腐蝕模塊400，和標志1模塊402。標志1算子402的輸出是16比特的標志了的圖像404、等值表406、和所用的標志數(shù)的計數(shù)368和等值表的項數(shù)。在二進制輸入中的像素數(shù)計數(shù)410和腐蝕算子402的輸出412也輸出到CPU，完成區(qū)域的運動檢測器圖像處理。
除了不用瞬時以前圖像輸入A外，系統(tǒng)圖像處理區(qū)域分析檢測操作類似于圖30的運動檢測操作，這里用稱為參考圖像396的以前圖像，這是在CPU命令下更新為當前輸入圖像的復制。區(qū)域分析細節(jié)也產(chǎn)生CPU使用的差分圖像414和16級直方圖416。
見圖32(參考圖48和49)，圖16處理系統(tǒng)的圖像處理模塊的簡化框圖，有使用邊緣420的運動檢測器。除了取當前邊緣圖像(GEB)422和以前邊緣圖像(GEA)424為對正差分模塊426的輸入外，系統(tǒng)420說明可選擇的運動檢測圖像處理操作相似于圖29的邊緣檢測操作。GEB 422的正差分減去GEA 424是如圖19，20，和21中的閾值化428、腐蝕的430，和標志了的432。
標志1算子432的輸出是16比特的標志了的圖像434、等值表436、和所用的標志數(shù)的計數(shù)368和等值表項數(shù)。在二進制輸入中取的像素數(shù)計數(shù)440和腐蝕算子430的輸出442也輸出到CPU，完成有使用邊緣的運動檢測器的系統(tǒng)圖像處理。
圖33是圖16處理系統(tǒng)的特征處理模塊450的簡化框圖，計算存在、運動、幀和區(qū)域特征。為了減少CPU 125的負荷和獲得期望的視頻處理幀速率，在FPGA中執(zhí)行系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理，計算所有的特征。
存在(P)或邊緣特征模塊452和陰影和光束(SL)或區(qū)域特征模塊458的計算相似于產(chǎn)生邊緣/區(qū)域線缺損的點。此外，在P特征452和LS特征458計算中，全局計算非常相似于區(qū)域計算。區(qū)域計算限制了對使用相關(guān)的區(qū)域掩碼(MASK)的每一區(qū)域特征計算的空間范圍。P和LS特征計算的結(jié)果存儲在數(shù)據(jù)庫(特征表)中為檢測決定460使用。
計算幀特征456與計算P和LS特征不同。幀特征456不是目標的特征，而是輸入灰度圖像和當前邊緣圖像的特征。為了推論有關(guān)攝像機和視頻系統(tǒng)整體的情況計算幀統(tǒng)計。幀統(tǒng)計慣于以作用像自適應閾值的一些檢測變量為條件。由幀特征模塊456計算設(shè)立三個錯誤標記照明錯誤標記；模糊錯誤標記；不一致錯誤標記。通過相連的度量確定每一個不一致錯誤標記。照明錯誤由評價修改的Kuiper統(tǒng)計、同心方法、和灰度級輸入變化來控制。模糊和不一致錯誤用當前和存檔邊緣檢測攝像機和/或視頻系統(tǒng)是否已變得模糊或被踫開不一致。
如果在任何的區(qū)域中檢測到任何運動，系統(tǒng)450不更新參數(shù)。為了確定是否在每一區(qū)域中有運動，標志了邊緣的圖像計數(shù)在標志區(qū)域中的非零像素數(shù)，在存在P特征模塊452中作此計算。非零像素成為運動像素，在運動特征模塊454中作此計算。系統(tǒng)450計數(shù)在運動標志了圖像中的非零像素，以檢驗在每一區(qū)域中區(qū)域運動像素是否大于零(0)。為了積累計數(shù)，系統(tǒng)450計數(shù)在區(qū)域檢測掩碼(MASK)中的非零像素。
圖34是圖33的特征產(chǎn)生系統(tǒng)470的簡化框圖，具有標志模塊472，計算全局存在特征模塊474和計算區(qū)域存在特征模塊476。
標志模塊472以標志了邊緣的圖像478、等值表480、和標志沖突計數(shù)482的形式接收存在輸入。標志模塊472解決了區(qū)域內(nèi)的像素標志沖突，用區(qū)域號代替標志，這使區(qū)域有稱呼，用順序索引重編號，再重索引區(qū)域，把有關(guān)區(qū)域號和區(qū)域圖像的數(shù)據(jù)傳送到計算全局存在特征模塊474。
計算全局存在特征模塊474使用區(qū)域圖像484、區(qū)域號486和當前邊緣(GER)488來建立全局特征表。首先初始化全局特征表，標志區(qū)域為面積，平均灰度強度，直方圖，和質(zhì)心。然后，因為在區(qū)域內(nèi)灰度級和質(zhì)心、像素的特征(全局，安全，…)等的變化，重新計算區(qū)域。
計算P特征模塊476取上述的區(qū)域圖像484，區(qū)域號486，當前邊緣(GER)488，并用區(qū)域掩碼(MASK)和矩形框490建立特征表。由計算在安全區(qū)，第二安全區(qū)，門區(qū)，第一活動安全區(qū)，第二活動區(qū)，第一保衛(wèi)區(qū)，第二保衛(wèi)區(qū)中的檢測，系統(tǒng)470確定在區(qū)域中的運動。
圖35是圖34計算存在(邊緣)特征系統(tǒng)計算全局存在特征模塊500的簡化框圖。
由初始化邊緣計數(shù)特征表502首先計算全局P特征。在圖像首先通過模塊504計算圖像的全局范圍。積累面積，質(zhì)心，平均值，直方圖和邊緣計數(shù)，并通過二階中心矩和變化積累的圖像第二傳遞模塊506。特征表通過模塊508計算得到的特征包括區(qū)域的概率散度、變形量、取向，和橢園形。計算區(qū)域界線模塊510確定門拒絕開啟，邊緣形狀壓縮，和邊緣灰度級壓縮。從區(qū)域灰度級的變化得到得分，折扣(DISCOUNT)應用到得分。計算區(qū)域得分510后，通過特征表通過模塊508的計算，下一區(qū)域被成環(huán)。
圖36是圖34的計算區(qū)域存在特征的計算存在特征系統(tǒng)的簡化框圖。
首先，由初始化特征表522的區(qū)域計數(shù)計算區(qū)域存在P特征。在圖像第一通過模塊524計算圖像的全局范圍。計算區(qū)域以確定像素是否在所選擇的掩碼(MASK)內(nèi)。積累面積，質(zhì)心，平均值，直方圖并通過二階中心矩和變化積累的圖像第二傳遞模塊526。特征表通過模塊528計算得到的特征包括概率散度、變形量、取向，和區(qū)域的橢園形。計算區(qū)域邊線模塊530確定門拒絕開啟，面積比例壓縮，邊緣形狀壓縮，和邊緣灰度級壓縮。計算區(qū)域界線530后，通過特征表通過模塊528的計算，下一區(qū)域被成環(huán)。
圖37是圖33的特征產(chǎn)生系統(tǒng)的簡化框圖，具有標記模塊，計算全局陰影和光(SL)束特征模塊，和計算陰影和光束區(qū)域特征模塊。
標記模塊542以標記的邊緣圖像544、等效表546、標記和沖突計數(shù)的形式接收存在輸入。標記模塊542解決了在區(qū)域內(nèi)像素標志沖突，用區(qū)域號代替標志，這使區(qū)域有稱呼，用順序索引重編號，再重索引區(qū)域，把有關(guān)區(qū)域號和區(qū)域圖像的數(shù)據(jù)傳送到計算全局存在特征模塊550。
計算全局存在特征模塊550使用區(qū)域圖像552，區(qū)域號554和當前差分圖像來建立全局特征表。全局特征表首先初始化，區(qū)域標記為面積，平均灰度強度，直方圖，和質(zhì)心。然后，因為在區(qū)域內(nèi)灰度級和質(zhì)心第二移動、圖像的形狀特征的變化，重新計算區(qū)域圖像。
計算SL特征區(qū)域模塊558取上述的區(qū)域圖像552，區(qū)域號554，當前邊緣(GER)560并用區(qū)域掩碼(MASK)和矩形框562建立特征表。由計算在安全區(qū)，第二安全區(qū)，門區(qū)，第一活動安全區(qū)，第二活動區(qū)，第一保衛(wèi)區(qū)，第二保衛(wèi)區(qū)系統(tǒng)540的檢測確定在區(qū)域中的運動。
圖38是圖37的計算陰影和光束區(qū)域特征570系統(tǒng)的簡化框圖，計算全局陰影和光束特征。
由初始化邊緣計數(shù)特征表572首先計算全局SL特征。在圖像第一傳送模塊574中計算圖像的全局范圍。積累面積，質(zhì)心，平均值，直方圖和邊緣計數(shù)并通過二階中心矩和變化積累的圖像第二傳遞模塊576。特征表通過模塊578計算得到的特征包括區(qū)域的概率散度、變形量、取向，和橢園形狀因子，修改的Kniper統(tǒng)計和映射平均值和變化。計算區(qū)域得分模塊580用區(qū)域壓縮從陰影和光束折扣(DISCOUNT)、形狀折扣(DISCOUNT)、用瞬時壓縮的面積折扣(DISCOUNT)確定SL得分。計算區(qū)域得分580后，根據(jù)特征表通過模塊578的計算，下一區(qū)域形成環(huán)狀。
見圖39，圖37的計算陰影和光束區(qū)域590系統(tǒng)的簡化框圖，用于計算區(qū)域陰影和光束特征。
由初始化邊緣計數(shù)特征表592首先計算區(qū)域SL特征。在區(qū)域第一通過模塊594計算區(qū)域的全局范圍。計算區(qū)域以確定像素或區(qū)域方框是否在所選的區(qū)域掩碼(MASK)內(nèi)。積累面積，質(zhì)心，平均值，直方圖并通過二階中心矩和變化積累的圖像第二傳遞模塊596。特征表通過模塊598計算得到的特征包括概率散度、變形量、取向，橢園形狀因素，修改的Kniper統(tǒng)計，和映射的平均值和區(qū)域的變化。計算區(qū)域得分模塊600用區(qū)域壓縮從陰影和光束折扣(DISCOUNT)、形狀折扣(DISCOUNT)、和用瞬時壓縮的面積折扣(DISCOUNT)確定SL得分。區(qū)域得分計算600后，根據(jù)特征表通過模塊598的計算，下一區(qū)域形成環(huán)形。
圖40提供用于圖16的處理系統(tǒng)的雙峰直方圖灰度水平分析，特別是特征處理模塊214的簡化框圖。在實施例中，雙峰直方圖灰度水平分析700在區(qū)域特征的確定中提供幫助。
圖41提供圖33的計算幀特征的特征產(chǎn)生系統(tǒng)750的簡化框圖。系統(tǒng)750包括幀分析初始化模塊752，計算幀統(tǒng)計模塊754，解釋幀照明度量模塊756，解釋模糊度量模塊758，解釋微開度量模塊760，和更新FA濾波器762。
圖42是圖16的信息處理模塊的簡化框圖，用于從產(chǎn)生的特征檢測目標的存在。檢測順序包括評價錯誤標記模塊800，評價參考更新標記模塊802，自適應閾值模塊804，更新幀分析數(shù)據(jù)模塊806，和更新運動參考模塊808。
圖43是圖16評估和更新參考圖象的信息處理模塊的簡化框圖。評估參考更新順序包括區(qū)域運動檢測模塊822，更新計數(shù)器模塊824，決定標準更新模塊826，決定存檔更新模塊828，增益變化模塊830，決定學習模塊832。
圖44是圖16的相對于視場背景值的變化而改變閾值的信息處理模塊的簡化框圖。自適應閾值順序包括初始化SL閾值化邊緣閾值840，計算區(qū)域統(tǒng)計模塊842，計算區(qū)域度量模塊844，和應用度量模塊846。
圖45是圖16在檢測的目標中確定邊緣和區(qū)域數(shù)據(jù)的幾何聯(lián)系的信息處理模塊的簡化框圖。順序包括初始化模塊850，每一量化的邊緣區(qū)應用852，關(guān)于特殊區(qū)域初始化的應用855，和橫斷區(qū)邊界方框模塊856。順序繼續(xù)到圖46。
圖46是圖45的圖16信息處理模塊的簡化框圖的繼續(xù)，包括在檢測的目標中測試區(qū)域邊緣以確定區(qū)域的交集。順序包括測試邊緣地區(qū)/區(qū)域交集模塊862，864和測試地區(qū)/運動/區(qū)域交集模塊866。
圖47是圖16的信息處理模塊的簡化框46的繼續(xù)，包括在檢測的目標中評價區(qū)域的地域的界線以確定區(qū)域的交集。順序包括評價地域的界線模塊872，874，設(shè)置得到的標志的更新計數(shù)器/歷史模塊876，和更新最高檢測界線和安全區(qū)寄存器模塊878。
實施例中，根據(jù)解釋光學感受接近門的目標位置和環(huán)境的邏輯，自動門控制和安全系統(tǒng)提供門的控制。為了產(chǎn)生希望的感受面積的圖像，系統(tǒng)使用有適當鏡頭的攝像機傳感器分系統(tǒng)。為了產(chǎn)生常用的驅(qū)動特殊決斷邏輯的數(shù)據(jù)來影響所期望的門控制，由攝像機分系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)字圖像在處理分系統(tǒng)用圖像處理方法處理。然后，門控制由圖像內(nèi)容的計算機解釋實現(xiàn)。
實施例中，從處理的觀點看，系統(tǒng)表現(xiàn)為幾個階段1)圖像形成；2)圖像調(diào)整；3)圖像處理；4)圖像內(nèi)容處理；5)得到的數(shù)據(jù)處理；6)數(shù)據(jù)解釋處理；7)控制邏輯處理。
門控制和安全系統(tǒng)由包括攝像機分系統(tǒng)的硬件支持，一般目的的處理器分系統(tǒng)可由數(shù)字信號處理設(shè)備加強。攝像機分系統(tǒng)包括鏡頭系統(tǒng)，電荷耦合器件成像設(shè)備，放大器，和模數(shù)轉(zhuǎn)換單元。這些單元通常都可在家用計算機的應用程序中得到，例如，對于各種用途的記錄和存儲，這是在計算機屏幕上產(chǎn)生數(shù)字圖像的數(shù)字攝像機的接口。
系統(tǒng)使用可選的用算法實現(xiàn)的圖像處理算子，然后，得到數(shù)據(jù)處理和解釋。通過在攝像機視場中目標表現(xiàn)的光學現(xiàn)象得到選擇的圖像處理算子和圖像內(nèi)容處理。圖像處理運算包含在由鏡頭和攝像機幾何安置確定的，表示場景的陣列中的數(shù)據(jù)。圖像處理建立圖像處理結(jié)果的內(nèi)部數(shù)據(jù)陣列，此數(shù)據(jù)陣列由后來的操作所使用然后形成隨后的圖像處理操作。在系統(tǒng)實施例中，處理全部圖像場。而且，為了選擇整個圖像場的子場，沒有預先的關(guān)于目標物體的假設(shè)，假設(shè)通常是為符合期望目標特征設(shè)計的任何處理元素。
在圖像處理順序的開始，圖像處理接收現(xiàn)場新的輸入圖像(是進行圖像數(shù)字化流的單時間樣本(‘幀’))。提供存儲是為了保持前一幀可與新記錄的圖像幀(‘背景’圖像)作比較。存儲的圖像幀以新幀同樣的方式記錄存儲，是單圖像幀而不是多于一幀的平均。
實施例中，用中值濾波器濾波每一新圖像幀去除斑點躁聲。中值濾波器去除孤立躁聲而不像做平均那樣模糊圖像。由于成像傳感器的躁聲，孤立躁聲可能是下游的電子躁聲或環(huán)境產(chǎn)生的閃爍。如當前圖像一樣，中值濾波器濾波用于比較的存儲圖像。中值濾波器可以用3×3濾波器核通過圖像陣的每一個像素實現(xiàn)。在核中心的值放在新的圖像陣上，此值是在濾波器核上的9個數(shù)的中值。
圖像濾波后，產(chǎn)生兩個新的圖像(即圖52和圖53)。第一圖像陣列(即圖52)確定為當前圖像像素接像素的減去背景圖像(‘正對比’)的差。第二圖像陣列(即圖53)確定為背景圖像像素接像素的減去當前圖像(‘負對比’)的差。圖像保持為8比特的數(shù)據(jù)陣列，差值大于255或小于0時，因此數(shù)值被調(diào)整。
差分后，圖像仍包含8比特。(有多個比特的圖像通常認為是灰度級圖像)。圖像差分后，閾值算子應用到每一個最后正或負對比灰度級圖像。用于兩個圖像的閾值可以是不同的。值可以是固定的或自適應的，其中基于下游圖像解釋的結(jié)果產(chǎn)生變化。像素接像素的閾值運算產(chǎn)生兩個新的圖像。對每一個圖像，在輸入圖像中灰度級超過相關(guān)的閾值時，在輸出在圖像陣列放‘1’，否則放‘0’。這樣閾值操作的結(jié)果是兩個二進制圖像。
圖54和圖55，選擇數(shù)學形態(tài)學的二進制圖像處理技術(shù)用于二進制圖像幫助下游圖像解釋。實施例中，選擇算子去除不是從有意義的目標來的孤立二進制區(qū)域，而改進了可能是有意義的更大區(qū)域的‘連通性’。關(guān)于形狀濾波器，除了濾波器核操作是最大算子跟隨著最小操作而不是中值操作外，對兩個二進制圖像中的任一個的濾波與中值濾波器機制(3×3空間核)相似。此濾波器涉及為二進制接近或‘接近’?！咏恰治g’跟隨著‘膨漲’?！驖q’是對核的最大操作，‘侵蝕’是最小操作。
圖56，兩個接近的(圖54和圖55)二進制圖像完成像素接像素的邏輯‘或’產(chǎn)生關(guān)于輸入圖像的代表正和負對比差分的最后二進制圖像。
圖57，相連成分算法用于最后二進制‘或’圖像(圖56)。此算法識別在圖像中的所有相連區(qū)域。相連區(qū)域是其中每一個成員像素是至少一個其它成員像素的鄰居。相連成分算法標記每一個區(qū)域并建立包含每一個區(qū)得到的特佂的數(shù)據(jù)庫。實施例中，特征包括區(qū)域面積，矩形界限，橢圓長短軸長度，和周長。處理區(qū)域特征數(shù)據(jù)以選擇感興趣的區(qū)域。區(qū)域是在視場中存在目標的直接結(jié)果。無算子選擇的整個圖像場的子圖區(qū)域包含在選擇的與目標相關(guān)的區(qū)域，區(qū)域由目標確定。
用代表圖像內(nèi)容的數(shù)據(jù)庫，由解釋邏輯考慮每一個區(qū)域的特佂并產(chǎn)生控制邏輯決定。實施例中，解釋邏輯由一套‘if-then-else’結(jié)構(gòu)執(zhí)行，為了確定圖像內(nèi)容解釋使用基礎(chǔ)區(qū)域特佂的算術(shù)組件。如，結(jié)果區(qū)域面積可用于推斷感興趣區(qū)域的存在，和區(qū)域質(zhì)心和界限矩形確定目標位置。(界限矩形是包含屬于區(qū)域的所有像素的最小矩形)實施例中，算子能定義圖像視場的矩形區(qū)域以確定點特殊控制區(qū)的面積。為了確定隨后的控制邏輯結(jié)果，計算機推導的感興趣區(qū)域的界限矩形坐標與算子確定的決定區(qū)域作比較。例如，如果確認目標在安全區(qū)，控制邏輯指出門應維持開啟直到安全區(qū)清除。同樣的，如果確認目標在活動區(qū)(代表圖像目標的二進制區(qū)域界限矩形相交于活動區(qū)決定矩形)，發(fā)出信號打開門。實施例中，由算子選擇作為控制邏輯用途的圖像區(qū)域不以任何方式用于初始化或其它影響為了確定圖像內(nèi)容的整個圖像處理。
在說明和描述了特殊實施例時，在不偏離本發(fā)明精神的范圍內(nèi)可以做各種修改，保護的范圍僅由附后的權(quán)利范圍所限定。
權(quán)利要求
1.一種檢測器，包括；從傳感器視場收集電磁能量的傳感器，傳感器產(chǎn)生指示在視場中目標的信號；圖像分析器電耦合到傳感器，用于接收傳感器信號并由此形成像素的圖像；邊緣檢測器，適于檢測在像素圖像中描述的目標的邊緣，并確定像素圖像內(nèi)的邊緣的位置；數(shù)據(jù)存儲設(shè)備，用于存儲第一圖像的邊緣位置數(shù)據(jù)；比較器，為了確定從第一圖像采集后與邊緣相連的目標是否移動，比較從第二圖像的邊緣檢測數(shù)據(jù)和從第一圖像的邊緣檢測數(shù)據(jù)。
2.一種陰影和光束檢測方法，包括步驟捕獲灰度級圖像；產(chǎn)生二進制圖像，以定義灰度級圖像的二進制映射圖；比較二進制映射圖和灰度級圖像的復制圖，以確定相應于二進制映射圖所選部分的灰度級值。
3.一種確定呈現(xiàn)在視場的圖像信息的離散區(qū)域是否代表非規(guī)則的陰影或光束的方法，包括；預先確定不規(guī)則特性；預先確定量化特性的計算結(jié)果；把計算結(jié)果應用到圖像信息并產(chǎn)生特性的量化；基于所計算的量化分類區(qū)域。
4.一種確定邊緣的方法，包括；預先確定用于在第一和第二通道的灰度級圖像值的閾值；比較圖像值和在第一和第二通道中的閾值；輸出在第一和第二通道中第一個二進制值；定義具有第一二進制值的第一膨脹像素；定義臨近第一膨脹像素的多個膨脹像素，多個膨脹像素中的每一個具有第二個二進制值；比較第一膨脹像素的第一二進制值和多個膨脹像素中的每一個的第二二進制值；輸出在每一第一和第二通道中的膨脹二進制值；在第一通道中的膨脹二進制值和在第二通道中的膨脹二進制值作‘或’操作，產(chǎn)生‘或’的膨脹二進制值。
5.一種確定邊緣的方法，包括；在第一緩沖器存儲第一灰度級圖像；讀取第一圖像；傳輸?shù)谝粓D像到第二緩沖器；對于第二灰度級圖像，重復存儲、讀取和傳輸?shù)牟襟E；從第二圖像減去第一圖像，產(chǎn)生第一正圖像；從第一圖像減去第二圖像，產(chǎn)生第二正圖像；比較第一正圖像和第二正圖像，產(chǎn)生正差分圖像；預先確定應用于第一和第二通道中的差分圖像的閾值；在第一和第二通道中的每一個比較正差分圖像和閾值；在第一和第二通道中的每一個輸出第一二進制值。
6.一種運動檢測方法，包括步驟；獲取第一圖像；確定在第一圖像中目標范圍的邊緣；獲取第二圖像；確定在第二圖像中目標范圍的邊緣；從第二圖像減去第一圖像，產(chǎn)生差分圖像；比較差分圖像確定的至少一個邊緣，確定至少由一個邊緣代表的在視場中的目標的運動。
7.一種確定攝像機問題的圖像方法，包括步驟捕獲圖像；建立直方圖對照預先選擇的標準評估圖像。
8.一種確定攝像機問題的圖像方法，包括步驟捕獲第一圖像；確定第一圖像的邊緣；捕獲第二圖像；確定第二圖像的邊緣；從第一圖像減去第二圖像，產(chǎn)生差分圖像；差分圖像做閾值。
9.一種圖像方法，包括步驟捕獲第一圖像；分析圖像，確定在圖像中的目標；標記在圖像中的目標；翻譯目標到真實世界坐標。
10.一種確定在攝像機視場中記錄為像素數(shù)據(jù)的目標的邊緣的方法，包括捕獲像素數(shù)據(jù)的參考幀；捕獲像素數(shù)據(jù)的圖像幀；從圖像幀減去參考幀，產(chǎn)生第一灰度級對比幀；從參考幀減去圖像幀，產(chǎn)生第二灰度級對比幀；第一和第二灰度級對比幀做閾值，產(chǎn)生第一和第二對比閾值幀；膨脹第一和第二對比閾值幀，產(chǎn)生第一和第二膨脹幀；第一和第二膨脹幀做‘或’；調(diào)整第一和第二膨脹幀，產(chǎn)生第一和第二二進制圖像。
11.一種在確定存在于像素數(shù)據(jù)組成的圖像中平滑定義為目標邊緣的像素數(shù)據(jù)的方法，包括步驟在第一和第二通道中，從像素數(shù)據(jù)定義灰度級圖像；用水平Sobel核濾波灰度級圖像，在第一和第二通道產(chǎn)生水平濾波輸出；用垂直Sobel核濾波灰度級圖像，在第一和第二通道產(chǎn)生垂直濾波輸出；確定在第一和第二通道輸出的水平和垂直濾波的絕對值；絕對值求和，在第一和第二通道產(chǎn)生Sobel值；從在第二通道的Sobel值減去在第一通道的Sobel值產(chǎn)生輸出值。
12.一種分析圖像的系統(tǒng)，包括配置傳感器并適合檢測從視場的任一個或兩個主動或被動能量；配置成像器，由傳感器感應的能量形成圖像；處理器響應成像器，配置處理器并適合于從圖像標記圖像內(nèi)容信息；決策器響應處理器，配置決策器并適合于從圖像內(nèi)容信息中作出在視場中關(guān)于目標(固定的)存在的決定。
13.按權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于決策器具有決策度量，決策度量是基于在圖像中所選的圖像信息內(nèi)容和第一預先確定的區(qū)域或面積的關(guān)系。
14.按權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于決策器具有決策度量，決策度量是基于在圖像中所選的圖像信息內(nèi)容和第二預先確定的區(qū)域或面積的關(guān)系。
15.按權(quán)利要求13或14所述的系統(tǒng)，其特征在于所選的圖像信息內(nèi)容由決策器所指的目標確定。
16.按權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于區(qū)域或面積的關(guān)系是有限制的，其中，目標的一部分是否至少在第一或第二預先確定的區(qū)域中。
17.按權(quán)利要求13或14所述的系統(tǒng)，其特征在于所選的圖像信息內(nèi)容由決策器所指的目標邊緣確定。
18.按權(quán)利要求13或14所述的系統(tǒng)，其特征在于所選的圖像信息內(nèi)容由決策器所指的目標陰影確定。
19.按權(quán)利要求13或14所述的系統(tǒng)，其特征在于所選的圖像信息內(nèi)容由決策器所指的目標光束確定。
20.按權(quán)利要求13或14所述的系統(tǒng)，其特征在于所選的圖像信息內(nèi)容由決策器所指的目標運動確定。
21.按權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于配置處理器并適合于從包含面積，周長，質(zhì)心，界限矩形，量級，變量和形狀的組件選擇目標確定特征。
22.按權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其特征在于從包含延伸度，概率散度、橢園形狀因子和方向的組中選擇形狀。
23.一種由計算設(shè)備進行圖像分析的方法，包括步驟提供給設(shè)備的至少是傳感器的視場的一部分的像素圖像；設(shè)備確定在相應于視場中至少一個目標的至少一個邊緣的圖像中的像素；設(shè)備至少標記一組被識別的像素，以定義表示在視場中至少一個目標的至少一個邊緣的單個實體。
24.按權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于包含設(shè)備對至少一個目標或至少一組像素的數(shù)學運算步驟，并產(chǎn)生至少一個目標或至少一組像素的至少一個特征。
25.按權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于包含設(shè)備對至少一個目標或至少一組像素的數(shù)學操作步驟，并產(chǎn)生至少一個目標或至少一組像素的數(shù)學或幾何學特征。
26.按權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于至少產(chǎn)生一個特征的步驟，包括確定從由面積，周長，慣性矩，灰度級平均值，灰度級變化，灰度級直方圖和位置組成的組中選擇的至少一個目標的一個或多個特征。
27.一種由計算設(shè)備進行圖像分析的方法，包括步驟提供給設(shè)備的至少是傳感器的視場的一部分的像素圖像；設(shè)備在感興趣區(qū)域中量化所有像素的多個特征；設(shè)備標記只要滿足預先確定的第一標準的代表在視場中的目標的第一像素組；設(shè)備獨立的和同時的標記只要滿足預先確定的第二標準的代表在視場中的目標的第二像素組。
28.按權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于包含設(shè)備對目標或第一和第二像素組的數(shù)學運算步驟，并分別產(chǎn)生目標或第一第二像素組的至少一個特征。
29.按權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于包含設(shè)備對目標或第一和第二像素組的數(shù)學運算步驟，并分別產(chǎn)生目標或第一第二像素組的數(shù)學或幾何學特征。
30.按權(quán)利要求28所述的方法，其特征在于至少產(chǎn)生一個特征的步驟包括確定從由面積，周長，慣性瞬間，灰度級平均值，灰度級變化，灰度級直方圖和位置組成的組中選擇的目標或第一和第二像素組的一個或多個特征。
31.按權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于設(shè)備執(zhí)行的步驟對目標或第一和第二像素組的數(shù)學運算至少產(chǎn)生目標或第一和第二像素組的兩個特征，其中至少一個特征是基于邊緣數(shù)據(jù)和至少一個特征是基于區(qū)域分析；比較目標特征和預先定義的的一套規(guī)則，規(guī)則存儲在設(shè)備中或?qū)υO(shè)備可訪問；基于比較，設(shè)備產(chǎn)生關(guān)于第二設(shè)備控制的決定。
32.一種圖像分析方法，包含步驟在視場中產(chǎn)生圖像的時間序列；分配除了瞬間前一個圖像的連續(xù)圖像中的一個作為視場中的參考圖像；比較選擇的連續(xù)圖像和同一視場中的參考圖像。
33.按權(quán)利要求32所述的方法，其特征在于包含基于標準時常刷新參考圖像的步驟。
34.按權(quán)利要求33所述的方法，其特征在于包含基于評估從圖像比較得到的圖像內(nèi)容刷新參考圖像的步驟。
35.按權(quán)利要求33所述的方法，其特征在于包含基于預先確定的時間通道刷新參考圖像的步驟。
36.按權(quán)利要求32所述的方法，其特征在于包含用當前圖像更新部分參考圖像的步驟。
37.按權(quán)利要求36所述的方法，其特征在于包含用預先確定的標準和圖像內(nèi)容的評估執(zhí)行更新的步驟。
38.一種圖像分析方法，包含步驟產(chǎn)生視場中圖像的時間序列；分配視場中的連續(xù)圖像中的一個為參考圖像；用正差分算子比較選擇的連續(xù)圖像和同一視場中的參考圖像。
39.一種圖像分析方法，包含步驟獲取圖像；用預先確定的圖像算子從獲取的圖像中導出一個或多個圖像；各自標記相應于在視場中的目標得到的一個或多個圖像的獨立像素組；由對一個或多個導出圖像中的每一個圖像的同一像素組的獨立評估計算特征。
40.按權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于包括同時考慮特征的步驟。
41.按權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于包括基于邊緣數(shù)據(jù)的一個特征和區(qū)域數(shù)據(jù)的另一特征的步驟。
42.一種除了攝像機外控制設(shè)備的攝像機系統(tǒng)，包括具有鏡頭的攝像機，鏡頭至少有第一和第二徑向畸變系數(shù)，第一系數(shù)值至少為1.0和第二系數(shù)絕對值至少為1.0；信號產(chǎn)生器，用于產(chǎn)生表示通過鏡頭的視場的攝像機信號；分析器，用于接收攝像機信號和分析檢測目標或運動的攝像機信號，分析器產(chǎn)生表示目標或運動的檢測信號；設(shè)備控制器，接收檢測信號并因此控制那里的響應設(shè)備。
43.按權(quán)利要求42所述的系統(tǒng)，其特征在于分析器具有在補償徑向畸變時分析圖像內(nèi)容的裝置。
44.按權(quán)利要求43所述的系統(tǒng)，其特征在于分析器確定徑向畸變。
45.按權(quán)利要求42所述的系統(tǒng)，其特征在于分析器具有確定視場中目標大小的裝置。
46.按權(quán)利要求42所述的系統(tǒng)，其特征在于包括表示徑向畸變作為標準徑向畸變多項式系統(tǒng)的代碼，其中多項式系統(tǒng)有六次方冪項，它的系數(shù)為非零。
47.一種控制除了攝像機外的攝像機系統(tǒng)，包括攝像機有鏡頭，鏡頭有至少為53度的視場；信號產(chǎn)生器，產(chǎn)生通過鏡頭的表示視場的攝像機信號；分析器，接收攝像機信號和分析用于檢測的目標或運動的攝像機信號，分析器產(chǎn)生表示目標或運動的檢測信號；設(shè)備控制器，接收檢測信號并因此控制那里的響應設(shè)備。
48.按權(quán)利要求47所述的系統(tǒng)，其特征在于有視場至少為90度的鏡頭。
49.按權(quán)利要求47所述的系統(tǒng)，其特征在于分析器有在補償徑向畸變時分析圖像內(nèi)容的裝置。
50.按權(quán)利要求49所述的系統(tǒng)，其特征在于分析器確定徑向畸變。
51.按權(quán)利要求47所述的系統(tǒng)，其特征在于分析器有確定視場中目標大小的裝置。
52.按權(quán)利要求47所述的系統(tǒng)，其特征在于包括表示徑向畸變作為標準徑向畸變多項式系統(tǒng)的代碼，多項式系統(tǒng)有六次方冪項，它的系數(shù)為非零。
53.一種控制除了攝像機外的攝像機系統(tǒng)，包括攝像機有鏡頭，鏡頭有圖像對角線和焦距長度，其中圖像對角線大于焦距長度；信號發(fā)生器，產(chǎn)生通過鏡頭表示視場的攝像機信號；分析器，接收攝像機信號和分析用于檢測目標或運動的攝像機信號，分析器產(chǎn)生表示目標或運動的檢測信號；設(shè)備控制器，接收檢測信號并因此控制那里的響應設(shè)備。
54.按權(quán)利要求53所述的系統(tǒng)，其特征在于圖像對角線至少兩倍于焦距長度。
55.按權(quán)利要求53所述的系統(tǒng)，其特征在于分析器有在補償徑向畸變時分析圖像內(nèi)容的裝置。
56.按權(quán)利要求55所述的系統(tǒng)，其特征在于分析器確定徑向畸變。
57.按權(quán)利要求53所述的系統(tǒng)，其特征在于分析器有確定視場中目標大小的裝置。
58.按權(quán)利要求53所述的系統(tǒng)，其特征在于包括表示徑向畸變作為標準徑向畸變多項式系統(tǒng)的代碼，多項式系統(tǒng)有六次方冪項，它的系數(shù)為非零。
59.一種攝像機，包括a)鏡頭；b)檢測器，位于從鏡頭聚焦到檢測器的光之處，檢測器產(chǎn)生圖像信號；c)控制器，接收圖像信號；d)增益控制，根據(jù)圖像灰度級直方圖調(diào)整來自檢測器的圖像信號的增益。
60.按權(quán)利要求59所述的攝像機，其特征在于檢測器從由基于CCD的檢測器和基于CMOS的檢測器的范圍內(nèi)選擇。
61.一種圖像處理方法，包括步驟從單視點捕獲視場的像素圖像；電學的分析圖像確定相應于視場中目標的圖像中的像素組；確定相應于像素組的在視場中目標的空間位置。
62.一種圖像處理方法，步驟包括提供傳感器陣列，陣列具有體積空間的第一視場；從陣列發(fā)出的信號確定二維像素圖像；(像素圖像提供體積空間的二維表示)在體積空間中預先定義希望的坐標系統(tǒng)；使用關(guān)于陣列的姿態(tài)和坐標系統(tǒng)信息，電學的確定圖像中像素坐標與三維空間中空間坐標之間的關(guān)系。
63.按權(quán)利要求62所述的方法，其特征在于包括步驟提供有徑向畸變的鏡頭，把來自第二視場的能量聚焦給陣列；調(diào)整像素值與空間位置的關(guān)系。
64.按權(quán)利要求62所述的方法，其特征在于包括步驟電學的確定在相對于測量的坐標系統(tǒng)單位內(nèi)的視場中傳感器陣列的有效分辯率。
65.按權(quán)利要求64所述的方法，其特征在于包括步驟使用確定的分辯率值在整個視場中控制檢測特性。
66.按權(quán)利要求64所述的方法，其特征在于包括步驟使用確定的分辯率值調(diào)整檢測閾值限制。
67.按權(quán)利要求64-66之一所述的方法，其特征在于包括步驟預先確定對應于代表檢測感興趣目標的像素區(qū)域。
68.按權(quán)利要求62所述的方法，其特征在于包括步驟提供的傳感器陣列基本上排列成平面關(guān)系。
69.按權(quán)利要求62所述的方法，其特征在于包括步驟使用關(guān)于陣列位置和排列的信息和坐標系統(tǒng)，電學的確定圖像中像素坐標與三維空間中空間坐標之間的關(guān)系。
70.按權(quán)利要求62所述的方法，其特征在于包括步驟使用關(guān)于圖像系統(tǒng)的固有參數(shù)的信息和坐標系統(tǒng)，電學的確定圖像中像素坐標與三維空間中空間坐標之間的關(guān)系。
71.按權(quán)利要求62所述的方法，其特征在于包括步驟在體積的空間內(nèi)預先確定相似的坐標系統(tǒng)。
72.按權(quán)利要求71所述的方法，其特征在于包括步驟使用關(guān)于陣列的姿態(tài)的信息和相似的坐標系統(tǒng)，電學的確定圖像中像素坐標與三維空間中空間坐標之間的關(guān)系。
73.按權(quán)利要求71所述的方法，其特征在于包括步驟使用投影透視變換，電學的確定圖像中像素坐標與三維空間中空間坐標之間的關(guān)系。
74.按權(quán)利要求71所述的方法，其特征在于包括步驟；把投影透視變換加到徑向畸變修正，電學的確定圖像中像素坐標與三維空間中空間坐標之間的關(guān)系。
75.按權(quán)利要求72所述的方法，其特征在于包括步驟提供CCD，CCD具有體積空間的第一視場。
76.一種圖像分析的方法，包括步驟提供至少是傳感器的視場的一部分的像素圖像；確定相應于視場中目標的圖像中的像素；區(qū)別確定的像素，以定義像素空間離散組；標記每一組像素。
77.一種監(jiān)視處理器的定時器，包括第一電路，用于在檢測到不合適的功能時重置處理器；第二電路，在處理器不控制輸出條件時，用于維持安全輸出條件。
78.按權(quán)利要求77所述的定時器，其特征在于包括溫度監(jiān)視器。
79.按權(quán)利要求78所述的定時器，其特征在于所述的溫度監(jiān)視器在處理器溫度超過預定的操作極限時產(chǎn)生輸出信號。
80.按權(quán)利要求79所述的定時器，其特征在于所述的溫度監(jiān)視器與第一電路相連，用于在處理器溫度超過預定的操作極限時重置處理器。
81.一種監(jiān)視器設(shè)備，包括傳感器，用于檢測環(huán)境的能量，并提供相同指示的輸出；從傳感器的輸出形成圖像；第一分析器，用于分析圖像的第一部分；第二分析器，用于分析不同于圖像第一部分的圖像第二部分，每一部分都產(chǎn)生表示由各自的分析器分析的各自部分圖像的信號。
82.一種監(jiān)視器設(shè)備，包括傳感器，檢測環(huán)境的能量，并提供相同指示的輸出；從傳感器的輸出形成圖像；n個分析器，用于分析圖像的n個部分，每一部分是不同的；每一個分析器產(chǎn)生表示由各自的分析器分析的各自部分圖像的信號。
83.一種攝像機，有鏡頭和可選的透明鏡頭蓋并有通過鏡頭和可選的通過鏡頭蓋的視場的攝像機，包括存儲器，存儲邏輯和數(shù)據(jù)，并將表示具有視場效果條件的標準代碼化；成像器，獲得和存儲代表視場的圖像；處理器，處理從圖像得到的數(shù)據(jù)，用于與標準比較；產(chǎn)生器，用于產(chǎn)生代表圖像的控制信號。
84.按權(quán)利要求83所述的攝像機，其特征在于包括幀分析算法，用于評估攝像機的圖像質(zhì)量。
85.按權(quán)利要求83所述的攝像機，其特征在于包括幀分析算法，用于評估鏡頭的位置和方位相對于攝像機環(huán)境的變化。
86.按權(quán)利要求83所述的攝像機，其特征在于包括幀分析算法，用于評估攝像機的圖像誤差。
87.按權(quán)利要求83所述的攝像機，其特征在于通過從完全接觸鏡頭和鏡頭蓋的組中選擇的鏡頭和可選的鏡頭蓋，對觀察施加的影響包括觀察中的光照水平，觀察中不正常的亮點或暗點，通過鏡頭穿過的電磁能量的磁通，和由其他物體對鏡頭的阻礙。
88.按權(quán)利要求83所述的攝像機，其特征在于處理器有從圖像產(chǎn)生直方圖的發(fā)生器和有存儲關(guān)于直方圖標準的數(shù)據(jù)的存儲設(shè)備。
89.按權(quán)利要求88所述的攝像機，其特征在于有關(guān)直方圖標準的數(shù)據(jù)由比較預先確定的直方圖和代表視場的圖像確定的直方圖得到的。
90.按權(quán)利要求87所述的攝像機，其特征在于處理器有從圖像產(chǎn)生直方圖的發(fā)生器，和有存儲關(guān)于直方圖標準的數(shù)據(jù)的存儲設(shè)備。
91.按權(quán)利要求90所述的攝像機，其特征在于關(guān)于直方圖標準的數(shù)據(jù)由比較預先確定的直方圖與從代表視場的圖像確定的直方圖得到。
92.按權(quán)利要求87-91所述的攝像機，其特征在于附于鏡頭和鏡頭蓋的物質(zhì)可從污垢，灰塵，油，水，有機膜，無機膜，煙灰和金屬細粒組成的組中選擇。
93.按權(quán)利要求83所述的攝像機，其特征在于環(huán)境從正常和反常組中選擇。
94.一種去霧窗口系統(tǒng)，包括導電端；PTC材料鄰接導電端和可操作的與窗口連接。
95.按權(quán)利要求94所述的系統(tǒng)，其特征在于還包括鄰接PTC材料的另一導電端。
96.按權(quán)利要求95所述的系統(tǒng)，其特征在于還包括電壓與導電端的電連接。
97.按權(quán)利要求94所述的系統(tǒng)，其特征在于導電端有光圈延伸通過。
98.按權(quán)利要求94所述的系統(tǒng)，其特征在于PTC材料有光圈延伸通過。
99.按權(quán)利要求94所述的系統(tǒng)，其特征在于導電端和PTC材料有光圈延伸通過并互相同軸對齊。
100.一種設(shè)備，包括有開口的機架；安置在開口上的窗口；PTC材料與窗戶連接；
101.按權(quán)利要求100所述的設(shè)備，其特征在于還包括與PTC材料連接的導電端。
102.按權(quán)利要求101所述的設(shè)備，其特征在于還包括與PTC材料連接的另一個導電端。
103.按權(quán)利要求101所述的設(shè)備，其特征在于還包括與導電端連接的電壓。
104.按權(quán)利要求101所述的設(shè)備，其特征在于導電端有光圈延伸通過。
105.按權(quán)利要求101所述的設(shè)備，其特征在于PTC材料有光圈延伸通過。
106.按權(quán)利要求101所述的設(shè)備，其特征在于導電端和PTC材料有光圈延伸通過并互相同軸和在機架中打開。
107.按權(quán)利要求100所述的設(shè)備，其特征在于還包括安置在機架中的攝像機。
108.按權(quán)利要求107所述的設(shè)備，其特征在于攝像機有延伸通過窗口的視場。
109.按權(quán)利要求108所述的設(shè)備，其特征在于視場至少包括部分通向門的通路。
110.按權(quán)利要求109所述的設(shè)備，其特征在于還包括開門器與門連接并響應在視場中檢測到的目標。
111.一種與自動門控制器通訊的輸入設(shè)備，包括第一順序鍵，在第一次驅(qū)動時提示用戶將第一套數(shù)據(jù)輸入設(shè)備，在第二次驅(qū)動時提示用戶將第二套數(shù)據(jù)輸入設(shè)備；至少一個輸入鍵；至少一個輸入。
112.按權(quán)利要求111所述的設(shè)備，其特征在于包括顯示器，顯示用戶輸入。
113.按權(quán)利要求111所述的設(shè)備，其特征在于包括顯示器，顯示預存的用戶選項，以響應從第一順序鍵提示的選擇。
114.按權(quán)利要求113所述的設(shè)備，其特征在于顯示器只顯示部分預存的數(shù)據(jù)，顯示至少一個輸入鍵的每一次驅(qū)動。
115.按權(quán)利要求111-114所述的設(shè)備，其特征在于包括輸入選擇器，在驅(qū)動時接收和存儲用戶輸入。
116.按權(quán)利要求112-115所述的設(shè)備，其特征在于包括第二順序鍵，在第一次驅(qū)動時用第一顯示鍵提示用戶將第三套數(shù)據(jù)輸入設(shè)備，和在第二次驅(qū)動時用第一顯示鍵提示用戶將第四套數(shù)據(jù)輸入設(shè)備。
117.按權(quán)利要求112-115所述的設(shè)備，其特征在于包括第二順序鍵，在第一次驅(qū)動時用第一顯示鍵提示用戶將第三套數(shù)據(jù)輸入設(shè)備和在第二次驅(qū)動時用第二顯示鍵提示用戶將第四套數(shù)據(jù)輸入設(shè)備。
118.按權(quán)利要求112-117所述的設(shè)備，其特征在于包括第三順序鍵，在第一次驅(qū)動時用第一顯示鍵提示用戶將第五套數(shù)據(jù)輸入設(shè)備和在第二次驅(qū)動時用第一顯示鍵提示用戶將第六套數(shù)據(jù)輸入設(shè)備。
119.按權(quán)利要求112-117所述的設(shè)備，其特征在于包括第三順序鍵，在第一次驅(qū)動時用第一顯示鍵提示用戶將第五套數(shù)據(jù)輸入設(shè)備和在第二次驅(qū)動時用第二顯示鍵提示用戶將第六套數(shù)據(jù)輸入設(shè)備。
120.按權(quán)利要求116所述的設(shè)備，其特征在于第一順序鍵和第二順序鍵用分級配置，分級允許第一順序鍵越過第二順序鍵的操作。
121.按權(quán)利要求118所述的設(shè)備，其特征在于第一順序鍵和第三順序鍵用分級配置，分級允許第一順序鍵越過第三順序鍵的操作。
122.按權(quán)利要求118所述的設(shè)備，其特征在于第一順序鍵、第二順序鍵和第三順序鍵用分級配置，分級允許第一順序鍵越過第二和第三順序鍵的操作。
123.按權(quán)利要求111所述的設(shè)備，其特征在于至少一個輸入是數(shù)字輸入。
124.按權(quán)利要求111所述的設(shè)備，其特征在于至少一個輸入是字母輸入。
125.一種傳感器系統(tǒng)，用于控制有門面板的自動門選擇性地阻礙開啟，包括傳感器有關(guān)于開啟的感興趣區(qū)域的視場，信號輸出與在傳感器視場中檢測的目標有關(guān)；信號處理器響應傳感器的輸出信號；門驅(qū)動響應信號處理器；輸入設(shè)備有信號輸出，信號處理器響應來自輸入設(shè)備的輸出信號；其中輸入設(shè)備有姿態(tài)輸入，準許用戶輸入指示傳感器姿態(tài)的數(shù)據(jù)，以便獲得視場。
126.按權(quán)利要求125所述的傳感器系統(tǒng)，其特征在于姿態(tài)輸入包括傳感器的安裝高度。
127.按權(quán)利要求125所述的傳感器系統(tǒng)，其特征在于姿態(tài)輸入包括傳感器的額定高度。
128.按權(quán)利要求125所述的傳感器系統(tǒng)，其特征在于姿態(tài)輸入包括與視場聯(lián)系的門的型號。
129.按權(quán)利要求125所述的傳感器系統(tǒng)，其特征在于姿態(tài)輸入包括開啟寬度。
130.按權(quán)利要求125所述的傳感器系統(tǒng)，其特征在于姿態(tài)輸入包括開啟長度。
131.按權(quán)利要求125所述的傳感器系統(tǒng)，其特征在于姿態(tài)輸入包括活動區(qū)的第一位置。
132.按權(quán)利要求125所述的傳感器系統(tǒng)，其特征在于姿態(tài)輸入包括活動區(qū)的第二位置。
133.一種輸入設(shè)備，用于與響應傳感器的門驅(qū)動進行通信，傳感器有關(guān)于門的感興趣區(qū)域的視場，設(shè)備包括第一級可選的輸入選擇器；第二級可選的輸入選擇器；其中配置第一和第二級，以至，輸入第一級可選的輸入選擇器的用戶控制對第二級可選的輸入選擇器的輸入選擇的可用性。
134.一種傳感器系統(tǒng)，用于控制有門面板的自動門選擇性的阻礙門開啟，傳感器系統(tǒng)包括傳感器檢測視場中的目標；輸入設(shè)備有與自動門控制器通訊的輸出，輸入設(shè)備有用戶關(guān)于傳感器高度的輸入。
135.按權(quán)利要求134所述的系統(tǒng)，其特征在于輸入設(shè)備有用戶關(guān)于門寬度的輸入。
136.按權(quán)利要求134所述的系統(tǒng)，其特征在于輸入設(shè)備有關(guān)于門模型的存儲的數(shù)據(jù)組。
137.一種數(shù)據(jù)處理的圖像分析器，包括FPGA，用于像素處理；CPU可操作的與FPGA并行相連；視頻緩沖器可操作的與CPU相連。
138.一種執(zhí)行高速率數(shù)據(jù)處理的方法，包括步驟提供CPU，用于處理當前幀；提供FPGA，用于同時處理下一幀并產(chǎn)生FPGA輸出；在存儲庫存儲FPGA輸出；從存儲庫重取FPGA輸出；向CPU發(fā)送用于處理的FPGA輸出。
139.一種初始化視頻系統(tǒng)的方法，包括步驟初始化FPGA；選擇第一乒-乓數(shù)據(jù)組；指令FPGA獲取視頻幀；至少初始化一個參考圖像；指令FPGA至少處理一個參考圖像并產(chǎn)生FPGA輸出；把來自FPGA的FPGA輸出傳輸給第一乒-乓數(shù)據(jù)組。
140.一種控制效果器的系統(tǒng)，包括配置傳感器并適合于檢測視場主動或被動能量的任一個或兩個；成像器，從傳感器檢測的能量形成圖像；響應成像器的圖像分析器，配置圖像分析器并適合于從圖像定義圖像內(nèi)容信息；決策器響應圖像分析器，配置決策器并適合于從圖像內(nèi)容信息中作出關(guān)于目標(固定的)在視場中存在的決定；第一控制器，控制效果器，第一控制器響應決策器。
141.按權(quán)利要求140所述的系統(tǒng)，其特征在于決策器有第一決策度量，第一決策度量是基于在圖像中所選的圖像信息內(nèi)容和第一預先確定的區(qū)域或面積的關(guān)系。
142.按權(quán)利要求141所述的系統(tǒng)，其特征在于決策器有第一決策度量，第一決策度量是基于在圖像中所選的圖像信息內(nèi)容和第二預先確定的區(qū)域或面積的關(guān)系。
143.按權(quán)利要求141或142所述的系統(tǒng)，其特征在于選擇的圖像信息內(nèi)容由決策器指示的目標所確定。
144.按權(quán)利要求143所述的系統(tǒng)，其特征在于面積或區(qū)域的關(guān)系受限于是否至少部分目標在第一或第二預先確定的區(qū)域。
145.一種控制妨礙開啟自動門的系統(tǒng)，包括配置傳感器并適合于感受視場中的任一個主動或被動能量或兩者；成像器，由傳感器檢測的能量形成圖像；圖像分析器響應成像器，配置圖像分析器并適合于從圖像定義圖像內(nèi)容信息；決策器響應圖像分析器，配置決策器并適合于根據(jù)圖像內(nèi)容信息作出關(guān)于在視場中目標的決定；門控制器至少控制門的開啟和關(guān)閉，門控制器響應決策器。
146.按權(quán)利要求145所述的系統(tǒng)，其特征在于決策器有第一決策度量，第一決策度量是基于所選的圖像信息內(nèi)容和在圖像中第一預先確定的區(qū)域或面積的關(guān)系。
147.按權(quán)利要求146所述的系統(tǒng)，其特征在于決策器有第一決策度量，第一決策度量是基于所選的圖像信息內(nèi)容和在圖像中第二預先確定的區(qū)域或面積的關(guān)系。
148.按權(quán)利要求146或147所述的系統(tǒng)，其特征在于所選的圖像信息內(nèi)容指示靜態(tài)目標的存在
149.按權(quán)利要求148所述的系統(tǒng)，其特征在于與區(qū)域或面積的關(guān)系包括是否至少部分目標在第一或第二預先確定的區(qū)域。
150.按權(quán)利要求146或147所述的系統(tǒng)，其特征在于與區(qū)域或面積的關(guān)系包括是否至少部分目標在第一或第二預先確定的區(qū)域。
151.按權(quán)利要求145所述的系統(tǒng)，其特征在于包括幾何學映射器，用于把維數(shù)和幾何參數(shù)轉(zhuǎn)換為包括圖像的像素的坐標。
152.一種目標位置定位器，由產(chǎn)生分析用的像素圖像的單個攝像機組成，包括圖像分析器，具有確定攝像機視場中目標存在的目標檢測算法；標記器，提供在像素圖像中目標的離散識別；位置定位器，確定在像素圖像中目標的坐標。
153.一種監(jiān)視器設(shè)備，包括傳感器，檢測環(huán)境的能量，并提供相同指示的輸出；從傳感器的輸出形成圖像；n個分析器，用于分析圖像的n個部分；每一部分是不同的；每一個分析器產(chǎn)生表示由各自的分析器分析的各自部分圖像的信號。
154.一種監(jiān)視系統(tǒng)，包括多個傳感器，每一傳感器配置在各個感興趣的位置，每一傳感器有視場并產(chǎn)生指示視場中目標的傳感器信號；一個或多個信號分析器，接收傳感器信號并從信號中確定多個傳感器各自視場感興趣目標的存在或運動，產(chǎn)生代表多個視場的顯示信號，產(chǎn)生檢測信號指示多視場各自的目標存在或運動；至少一個觀察者接受顯示信號，產(chǎn)生及顯示人們能解釋的代表所選的視場的數(shù)據(jù)；控制器至少接收來自信號分析器的檢測信號，控制器從檢測信號確定哪一個視場對至少一個觀察者顯示。
155.一種去霧窗口系統(tǒng)，包括導電端；PTC材料鄰接導電端和可操作的與窗口連接。
156.按權(quán)利要求155所述的系統(tǒng)，其特征在于還包括鄰接PTC材料的另一導電端。
157.按權(quán)利要求156所述的系統(tǒng)，其特征在于還包括電壓與導電端的電連接。
158.按權(quán)利要求155所述的系統(tǒng)，其特征在于導電端有光圈延伸通過。
159.按權(quán)利要求155所述的系統(tǒng)，其特征在于PTC材料有光圈延伸通過。
160.按權(quán)利要求155所述的系統(tǒng)，其特征在于導電端和PTC材料有光圈延伸通過并互相同軸對齊。
161.一種設(shè)備，包括有開口的機架；安置在開口上的窗口；PTC材料與窗戶連接；
162.按權(quán)利要求161所述的設(shè)備，其特征在于還包括與PTC材料連接的導電端。
163.按權(quán)利要求162所述的設(shè)備，其特征在于還包括與PTC材料連接的另一個導電端。
164.按權(quán)利要求162所述的設(shè)備，其特征在于還包括與導電端連接的電壓。
165.按權(quán)利要求162所述的設(shè)備，其特征在于導電端有光圈延伸通過。
166.按權(quán)利要求161所述的設(shè)備，其特征在于PTC材料有光圈延伸通過。
167.按權(quán)利要求162所述的設(shè)備，其特征在于導電端和PTC材料有光圈延伸通過并互相同軸和在機架中打開。
168.按權(quán)利要求161所述的設(shè)備，其特征在于還包括安置在機架中的攝像機。
169.按權(quán)利要求168所述的設(shè)備，其特征在于攝像機有延伸通過窗口的視場。
170.按權(quán)利要求169所述的設(shè)備，其特征在于視場至少包括部分通向門的通路。
171.按權(quán)利要求170所述的設(shè)備，其特征在于還包括開門器與門連接并響應在視場中檢測到的目標。
172.一種控制門的系統(tǒng)，包括采集圖像數(shù)據(jù)的攝像機；控制單元從攝像機接收圖像數(shù)據(jù)；驅(qū)動馬達，用于控制門的開啟和關(guān)閉，驅(qū)動馬達接收從控制單元來的控制信號。
173.按權(quán)利要求172所述的系統(tǒng)，其特征在于控制單元有至少定義圖像的一部分為控制區(qū)的裝置。
174.按權(quán)利要求173所述的系統(tǒng)，其特征在于包括第一控制區(qū)，其中，在第一控制區(qū)選擇的圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生開啟門的控制信號。
175.按權(quán)利要求173-174所述的系統(tǒng)，其特征在于包括第二控制區(qū)，其中，在第二控制區(qū)選擇的圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生第一控制條件阻止門的關(guān)閉。
176.按權(quán)利要求173所述的系統(tǒng)，其特征在于用于定義的裝置包括由直接訪問控制區(qū)從所有像素坐標中選擇坐標。
177.按權(quán)利要求173所述的系統(tǒng)，其特征在于用于定義的裝置包括從多個預先確定的區(qū)域中選擇。
178.按權(quán)利要求173所述的系統(tǒng)，其特征在于用于定義的裝置包括在視場中放實際目標，以便描繪邊界坐標，并且實際目標成為圖像數(shù)據(jù)的一部分，從實際目標圖像數(shù)據(jù)中定義控制區(qū)。
179.按權(quán)利要求172-174所述的系統(tǒng)，其特征在于控制單元在第一控制區(qū)第一時間分析圖像數(shù)據(jù)；控制單元在第一控制區(qū)第二時間分析圖像數(shù)據(jù)；控制單元比較在第一時間的圖像數(shù)據(jù)和在第二時間的圖像數(shù)據(jù)，確定目標是否存在于第一控制區(qū)。
180.按權(quán)利要求179所述的系統(tǒng)，其特征在于分析目標以確定是否目標的任一部分在第一控制區(qū)。
181.按權(quán)利要求180所述的系統(tǒng)，其特征在于如果目標的任一部分在第一控制區(qū)，在第一控制區(qū)中選擇的圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生控制信號開啟門。
182.按權(quán)利要求181所述的系統(tǒng)，其特征在于控制單元選擇目標的一部分確定目標的底邊。
183.按權(quán)利要求182所述的系統(tǒng)，其特征在于控制單元分析底邊確定底邊是否在第一控制區(qū)。
184.按權(quán)利要求183所述的系統(tǒng)，其特征在于定義鄰近第一控制區(qū)為第四控制區(qū)，第四控制區(qū)在第一控制區(qū)和攝像機之間擁有目標。
185.按權(quán)利要求184所述的系統(tǒng)，其特征在于第四控制區(qū)位于第一控制區(qū)和攝像機之間。
186.按權(quán)利要求185所述的系統(tǒng)，其特征在于在第四控制區(qū)存在的目標阻止第一控制區(qū)發(fā)出控制信號打開門。
187.按權(quán)利要求186所述的系統(tǒng)，其特征在于在第四控制區(qū)存在的目標引起第一控制區(qū)發(fā)出控制信號打開門。
188.按權(quán)利要求172-175所述的系統(tǒng)，其特征在于控制單元在第一時間分析在第二控制區(qū)的圖像數(shù)據(jù)；控制單元在第二時間分析在第二控制區(qū)的圖像數(shù)據(jù)；控制單元比較在第一時間的圖像數(shù)據(jù)和在第二時間的圖像數(shù)據(jù)，確定目標是否存在于第二控制區(qū)。
189.按權(quán)利要求172-175所述的系統(tǒng)，其特征在于還包括第三控制區(qū)，其中，在第三控制區(qū)選擇的圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生第二控制條件阻止門關(guān)閉。
190.按權(quán)利要求172-175所述的系統(tǒng)，其特征在于第二控制區(qū)包括許多預先確定的形狀。
191.按權(quán)利要求189-190所述的系統(tǒng)，其特征在于第三控制區(qū)包括許多預先確定的形狀，第三控制區(qū)的形狀補充第二控制區(qū)的形狀。
192.按權(quán)利要求191所述的系統(tǒng)，其特征在于控制單元在第一時間分析在第三控制區(qū)的圖像數(shù)據(jù)；控制單元在第二時間分析在第三控制區(qū)的圖像數(shù)據(jù)；控制單元比較在第一時間的圖像數(shù)據(jù)和在第二時間的圖像數(shù)據(jù)，確定目標是否存在于第三控制區(qū)。
193.按權(quán)利要求172-174，其特征在于第一控制區(qū)包括比較圖像數(shù)據(jù)與大量用戶指定尺度的裝置。
194.按權(quán)利要求172-193所述的系統(tǒng)，其特征在于攝像機檢測從可見光波，紅外光波，微波，雷達和聲波選擇的能量。
195.按權(quán)利要求173-194所述的系統(tǒng)，其特征在于用戶能輸入數(shù)據(jù)，以便從面積，位置，形狀，控制區(qū)數(shù)和控制標準中至少定義一個控制區(qū)參數(shù)。
196.按權(quán)利要求1-194所述的系統(tǒng)，其特征在于傳感器是攝像機。
197.一種控制門的系統(tǒng)，包括傳感器，具有光束的傳感器，檢測接近門的目標的相干能量?？刂茊卧?，接收從傳感器指示的攝像機檢測能量的電學值；驅(qū)動馬達，控制門的開和關(guān)，驅(qū)動馬達接收從控制單元的控制信號；裝置，用于定義部分光方向圖作為控制區(qū)。
198.按權(quán)利要求197所述的系統(tǒng)，其特征在于控制區(qū)是光方向圖。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種包括攝像機、處理器和用戶接口的系統(tǒng)。攝像機響應視場內(nèi)的景色發(fā)送圖像數(shù)據(jù)。為響應圖像數(shù)據(jù)，處理器指示條件是否被滿足。用戶接口連接到處理器，以允許用戶選擇檢測目標的標準，指示選擇的標準，并提供目標已經(jīng)被檢測到的視覺確認。
文檔編號G06T5/00GK1606758SQ01818088
公開日2005年4月13日 申請日期2001年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月31日
發(fā)明者唐納德·格拉索, 約翰·松, 史蒂夫·約翰遜 申請人:雷泰克公司