專(zhuān)利名稱(chēng)：監(jiān)控系統(tǒng)與監(jiān)控方法
監(jiān)控系統(tǒng)與監(jiān)控方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及監(jiān)控系統(tǒng)，具體涉及一種監(jiān)控系統(tǒng)與監(jiān)控方法。背景技術(shù)：
監(jiān)控系統(tǒng)廣泛存在于商場(chǎng)、大廈、公路、車(chē)站、機(jī)場(chǎng)等公共場(chǎng)所，作 為大型監(jiān)控系統(tǒng)的核心，監(jiān)控指揮中心起著組織、指揮、協(xié)調(diào)和督導(dǎo)的作 用。監(jiān)控中心里，與人交互的設(shè)備通常是監(jiān)視屏和操作臺(tái)。如圖l所示， 現(xiàn)有的監(jiān)控系統(tǒng)中，操作人員通過(guò)監(jiān)視屏來(lái)觀看遠(yuǎn)處攝像機(jī)拍攝、高速球
機(jī)等返回的視頻，這些視頻通過(guò)DVR (Digital Video Recorder,數(shù)字視 頻錄像機(jī)或數(shù)字硬盤(pán)錄像機(jī))記錄中轉(zhuǎn)，DVR具有控制輸入，可以用來(lái)遠(yuǎn) 程控制球機(jī)及攝像頭?，F(xiàn)有系統(tǒng)使用操作臺(tái)的搖桿、按鈕等傳統(tǒng)人機(jī)交互 手段來(lái)進(jìn)行視頻的選擇、縮放等監(jiān)控操作，操作人員通過(guò)操作臺(tái)發(fā)送指令， 通過(guò)DVR來(lái)切換視頻，并伸縮、轉(zhuǎn)動(dòng)攝像頭或球機(jī)。然而，隨著監(jiān)控設(shè)備 增多，操作人員要監(jiān)視和控制的目標(biāo)也越來(lái)越多，因此，需要隨時(shí)面對(duì)大 量的視頻數(shù)據(jù)。有的時(shí)候， 一名操作人員可能要循環(huán)觀看近幾百路的實(shí)時(shí) 視頻。傳統(tǒng)的操作臺(tái)式交互的監(jiān)控系統(tǒng)的效率低下，已經(jīng)越來(lái)越不能滿(mǎn)足 繁瑣的操作要求。特別是面對(duì)監(jiān)控中所發(fā)生各種突發(fā)事件，如果需要快速 選中和控制某一攝像頭的伸縮和轉(zhuǎn)動(dòng)、選擇切換視頻通道時(shí)，使用傳統(tǒng)設(shè) 備很難迅速有效地反應(yīng)和處理。而且，面對(duì)數(shù)量龐大的視頻數(shù)據(jù)，監(jiān)控操 作難免過(guò)于復(fù)雜而易導(dǎo)致監(jiān)控人員忙中出錯(cuò)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的就是解決現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，提供一種監(jiān)控系統(tǒng)與 監(jiān)控方法，方便監(jiān)控人員選中監(jiān)控目標(biāo)，提高監(jiān)控操作的效率。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種監(jiān)控系統(tǒng)，包括用于顯示視頻圖像的 監(jiān)視屏、用于攝取并傳輸視頻圖像的被控監(jiān)視設(shè)備控制模塊、視頻存儲(chǔ)模 塊以及，所述控制模塊用于根據(jù)操控指令控制被控監(jiān)視設(shè)備的動(dòng)作，所述 視頻存儲(chǔ)模塊用于記錄視頻圖像并將視頻圖像提供給所述監(jiān)視屏顯示，其 特征在于，還包括用于根據(jù)操作員視線(xiàn)判斷人眼在所述監(jiān)視屏上的當(dāng)前視 線(xiàn)點(diǎn)并輸出相應(yīng)于當(dāng)前視線(xiàn)點(diǎn)的操控指令的視線(xiàn)跟蹤設(shè)備，所述視線(xiàn)跟蹤
設(shè)備的輸出端耦合到控制模塊。
優(yōu)選地，所述視線(xiàn)跟蹤設(shè)備包括參照點(diǎn)光源、人眼攝像單元、圖像處 理單元，所述人眼攝像單元用于攝取人眼圖像，所述圖像處理單元用于解 析出人眼圖像中瞳孔中心點(diǎn)和所述參照點(diǎn)光源的反射點(diǎn)的初始校準(zhǔn)位置和 當(dāng)前位置，計(jì)算出當(dāng)前位置下人眼在所述監(jiān)視屏上的當(dāng)前視線(xiàn)點(diǎn)并輸出相 應(yīng)于當(dāng)前視線(xiàn)點(diǎn)的目標(biāo)確定指令，其中，所述初始校準(zhǔn)位置對(duì)應(yīng)于所述監(jiān) 視屏上預(yù)設(shè)的視線(xiàn)校準(zhǔn)點(diǎn)。
所述視線(xiàn)跟蹤設(shè)備還包括目標(biāo)操作單元，用于根據(jù)所述圖像處理單元 的計(jì)算結(jié)果激活并操作當(dāng)前視線(xiàn)點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)的目標(biāo)。
所述視線(xiàn)跟蹤設(shè)備還包括運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償攝像單元，所述圖像處理單元還包 括運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償模塊，所述運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償攝像單元用于檢測(cè)頭部對(duì)所述監(jiān)視屏的初 始位置和當(dāng)前位置，所述運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償模塊用于計(jì)算頭部位置變化所帶來(lái)的偏 移量，并根據(jù)所述偏移量對(duì)所述當(dāng)前視線(xiàn)點(diǎn)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償。
所述運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償攝像單元包括與頭部聯(lián)動(dòng)設(shè)置的光源攝像頭，所述光源 攝像頭用于攝取參照點(diǎn)光源的圖像。
所述參照點(diǎn)光源包括至少4個(gè)紅外光源，所述紅外光源以至少構(gòu)成四 邊形的方式分布在所述監(jiān)視屏周?chē)?br> 所述視線(xiàn)跟蹤設(shè)備還包括攝像支架，所述攝像支架包括用于固定在頭 部的固定件，所述人眼攝像單元安裝在所述攝像支架上能拍攝到至少一只 人眼圖像的部位。
所述固定件為眼鏡架型結(jié)構(gòu)，所述攝像支架還包括與所述固定件相連 的支承件，所述支承件具有延伸到人眼的前下方的支承端，所述人眼攝像 單元安裝在所述支承端上，其攝像鏡頭朝向人眼。
還包括安裝在所述攝像支架上用于攝取頭部相對(duì)于監(jiān)視屏位置變化 信息的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償攝像單元。
所述運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償攝像單元安裝在所述攝像支架上的靠人眼外側(cè)的部位。
一種監(jiān)控方法，其特征在于，包括以下步驟-
Al、設(shè)置參照點(diǎn)光源，并在監(jiān)視屏上設(shè)定視線(xiàn)校準(zhǔn)點(diǎn)；
Bl、根據(jù)所述視線(xiàn)校準(zhǔn)點(diǎn)檢測(cè)人眼圖像中與之相應(yīng)的瞳孔中心點(diǎn)和所
述參照點(diǎn)光源的反射點(diǎn)的初始校準(zhǔn)位置，并建立起人眼與所述監(jiān)視屏之間
的位置關(guān)系矩陣；
Cl、檢測(cè)所述瞳孔中心點(diǎn)和所述反射點(diǎn)的當(dāng)前位置；
Dl、根據(jù)所述位置關(guān)系矩陣，計(jì)算出所述當(dāng)前位置下人眼在所述監(jiān)視
屏上的當(dāng)前視線(xiàn)點(diǎn)并確定其對(duì)準(zhǔn)的目標(biāo)。
優(yōu)選地，所述步驟D1之后還包括以下步驟 El、激活并操作所述當(dāng)前視線(xiàn)點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)的目標(biāo)。
所述步驟B1和/或所述步驟Cl還包括:先對(duì)人眼圖像進(jìn)行增強(qiáng)處理以 提高檢測(cè)精度。.
所述步驟Bl和/或所述步驟Cl還包括對(duì)人眼圖像中的虹膜外邊緣 進(jìn)行檢測(cè)以輔助定位所述初始校準(zhǔn)位置和/或當(dāng)前位置。
所述步驟Bl還包括檢測(cè)頭部對(duì)所述監(jiān)視屏的初始位置，所述步驟Cl 還包括檢測(cè)頭部對(duì)所述監(jiān)視屏的當(dāng)前位置，所述步驟Dl中，所述當(dāng)前視
線(xiàn)點(diǎn)的計(jì)算包括根據(jù)頭部位置變化對(duì)所述反射點(diǎn)帶來(lái)的偏移量進(jìn)行運(yùn)動(dòng) 補(bǔ)償。
所述初始位置和所述當(dāng)前位置根據(jù)所述參照點(diǎn)光源對(duì)頭部的位置來(lái) 確定。
本發(fā)明有益的技術(shù)效果是-
本發(fā)明在監(jiān)控系統(tǒng)中設(shè)置視線(xiàn)跟蹤設(shè)備，視線(xiàn)跟蹤設(shè)備根據(jù)操作員的 視線(xiàn)即可判斷出人眼在監(jiān)視屏上的當(dāng)前視線(xiàn)點(diǎn)，并發(fā)出相應(yīng)于當(dāng)前視線(xiàn)點(diǎn) 的操控指令，通過(guò)控制模塊，就可以操作當(dāng)前視線(xiàn)點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)的監(jiān)視目標(biāo)。本 發(fā)明徹底改變了傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)的操作方式，不依賴(lài)于復(fù)雜的搖桿、按鍵控 制板等操作臺(tái)設(shè)備，而是采用視線(xiàn)跟蹤設(shè)備分析操作員視線(xiàn)，根據(jù)視線(xiàn)點(diǎn) 方便迅捷地選中目標(biāo)——被控監(jiān)視設(shè)備或視頻內(nèi)容，進(jìn)而可完成對(duì)目標(biāo)的 操控動(dòng)作。如從幾十路視頻中選中其中一個(gè)的目標(biāo)鎖定，放大視頻中的某 個(gè)位置或者控制球機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)以跟蹤某個(gè)監(jiān)視對(duì)象。本發(fā)明能夠很好的輔助操 作人員做出快速反應(yīng)，簡(jiǎn)化復(fù)雜的監(jiān)控操作，大大提高監(jiān)控效率。

圖1為現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖2為本發(fā)明監(jiān)控系統(tǒng)一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖3為本發(fā)明一種實(shí)施例中的視線(xiàn)跟蹤設(shè)備的結(jié)構(gòu)框圖4為本發(fā)明一種實(shí)施例中的攝像裝置的立體示意圖5為圖3中的攝像裝置的俯視圖6為圖3中的攝像裝置的側(cè)視圖7為本發(fā)明監(jiān)控方法一種實(shí)施例的流程圖8為圖7中瞳孔中心點(diǎn)及反射點(diǎn)位置檢測(cè)進(jìn)一步細(xì)化的流程圖9為圖7中頭部對(duì)監(jiān)視屏位置檢測(cè)進(jìn)一步細(xì)化的流程圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的特征及優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)實(shí)施例結(jié)合附圖進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
請(qǐng)參照?qǐng)D2，監(jiān)控系統(tǒng)包括監(jiān)視屏、操控模塊、控制模塊、視頻存儲(chǔ) 模塊以及被控監(jiān)視設(shè)備。其中，監(jiān)視屏既可以是監(jiān)視器的屏幕，也可以是 監(jiān)控中心的大顯示屏，操控模塊包括視線(xiàn)跟蹤設(shè)備和輔助設(shè)備(如按鍵、 搖桿之類(lèi)的傳統(tǒng)操作設(shè)備)，被控監(jiān)視設(shè)備包括攝像頭和球機(jī)。監(jiān)視屏和視 線(xiàn)跟蹤設(shè)備面向操作員，操作員與系統(tǒng)的交互通過(guò)監(jiān)視屏和視線(xiàn)跟蹤設(shè)備 進(jìn)行。操作員的操作指令通過(guò)視線(xiàn)跟蹤設(shè)備輸入監(jiān)控系統(tǒng)，控制模塊根據(jù) 操控指令控制被控監(jiān)視設(shè)備的選擇、動(dòng)作以及視頻的選擇、記錄和操作， 視頻存儲(chǔ)模塊記錄視頻并將視頻輸出至監(jiān)視屏顯示。 一種實(shí)施例中，監(jiān)控 系統(tǒng)包含多個(gè)DVR，各DVR起到控制模塊和視頻存儲(chǔ)模塊的作用。DVR具有 控制單元，可以用來(lái)遠(yuǎn)程控制攝像頭及球機(jī)。監(jiān)視視頻同時(shí)由DVR記錄和 中轉(zhuǎn)，每個(gè)DVR均能夠控制輸出多路視頻至監(jiān)視屏。
請(qǐng)參照?qǐng)D3，視線(xiàn)跟蹤設(shè)備包括參照點(diǎn)光源、人眼攝像單元及圖像處 理單元。參照點(diǎn)光源設(shè)置在監(jiān)視屏附近，人眼攝像單元設(shè)置在可以拍攝到 監(jiān)控者至少一只眼睛的位置。參照點(diǎn)光源發(fā)出的光線(xiàn)由人眼捕獲和反射。 人眼攝像單元獲取人眼圖像并提供給圖像處理單元，圖像處理單元對(duì)人眼 圖像中瞳孔中心點(diǎn)和參照點(diǎn)光源在瞳孔中的反射點(diǎn)的位置進(jìn)行解析，建立 人眼與監(jiān)視屏之間的位置關(guān)系矩陣，監(jiān)控過(guò)程中，圖像處理單元解析出瞳 孔中心點(diǎn)和反射點(diǎn)的當(dāng)前位置信息，并通過(guò)位置關(guān)系矩陣計(jì)算出當(dāng)前位置 下人眼在監(jiān)視屏上的當(dāng)前視線(xiàn)點(diǎn)，確定當(dāng)前視線(xiàn)點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)的目標(biāo)。優(yōu)選的， 視線(xiàn)跟蹤設(shè)備還包括目標(biāo)操作單元，當(dāng)前視線(xiàn)點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)的目標(biāo)確定后，可通 過(guò)目標(biāo)操作單元輸出指令至DVR，激活目標(biāo)并執(zhí)行進(jìn)一步的操作。
為確定人眼與監(jiān)視屏的初始位置關(guān)系，首先要完成初始校準(zhǔn)。預(yù)先在 監(jiān)視屏上設(shè)定好視線(xiàn)校準(zhǔn)點(diǎn)，例如可將屏幕的左上點(diǎn)、右下點(diǎn)和中心點(diǎn)等 規(guī)定為視線(xiàn)校準(zhǔn)點(diǎn)，視線(xiàn)跟蹤前，人眼先注視監(jiān)視屏的這幾個(gè)特定位置， 通過(guò)人眼攝像單元獲取人眼圖像，再由圖像處理單元解析出人眼圖像中瞳 孔中心點(diǎn)和參照點(diǎn)光源的反射點(diǎn)對(duì)應(yīng)于各視線(xiàn)校準(zhǔn)點(diǎn)的初始校準(zhǔn)位置，然 后，結(jié)合初始校準(zhǔn)位置信息和已知的視線(xiàn)校準(zhǔn)點(diǎn)的位置信息進(jìn)行分析，即 可建立人眼與監(jiān)視屏(瞳孔中心點(diǎn)、反射點(diǎn)與監(jiān)視屏視線(xiàn)校準(zhǔn)點(diǎn))的位置 關(guān)系矩陣。完成了初始化之后，就可在監(jiān)控過(guò)程中實(shí)施視線(xiàn)跟蹤。人眼攝 像單元實(shí)時(shí)捕捉人眼當(dāng)前的各幀圖像，由圖像處理單元進(jìn)行解析，測(cè)出人眼的瞳孔中心點(diǎn)和參照點(diǎn)光源在瞳孔中的反射點(diǎn)的當(dāng)前位置。接下來(lái)根據(jù) 位置關(guān)系矩陣和當(dāng)前位置信息進(jìn)行計(jì)算，最終確定該當(dāng)前位置下的人眼在 監(jiān)視屏上停留的當(dāng)前視線(xiàn)點(diǎn)。在具體的處理過(guò)程中，還可以根據(jù)過(guò)往圖像 幀(如前一幀)得到的位置關(guān)系作為參照，預(yù)測(cè)接下來(lái)瞳孔將要出現(xiàn)的位 置，以提高準(zhǔn)確度并減少計(jì)算量。
參照點(diǎn)光源優(yōu)選采用紅外光源如紅外LED (發(fā)光二極管)，其功率根據(jù) 監(jiān)視屏到人眼的距離選定。將四個(gè)紅外LED安裝在監(jiān)視屏下方或其四周， 構(gòu)成四邊形。四個(gè)參照點(diǎn)是達(dá)到實(shí)現(xiàn)矩陣變換(包括縮放、平移及旋轉(zhuǎn)) 所需的最少參照點(diǎn)數(shù)。人眼攝像單元設(shè)置在眼睛的前下方，向斜上方拍攝， 以免擋住視線(xiàn)，并且其焦距足夠小以能清晰的拍攝出整個(gè)眼睛圖像。人眼 攝像單元優(yōu)選采用紅外攝像頭，其上配有紅外濾鏡，過(guò)濾掉可見(jiàn)光，所獲 得的眼部圖像為紅外圖像。由于瞳孔吸收紅外波長(zhǎng)，而鞏膜和虹膜反射紅 外波長(zhǎng)，故在紅外光下瞳孔整體呈現(xiàn)為顯著的深黑色。采用紅外光源和紅 外攝像頭，有利于對(duì)人眼圖像中瞳孔的鑒別和定位。更優(yōu)選的實(shí)施例中， 人眼攝像單元包括左眼攝像頭和右眼攝像頭，分別獲取左、右眼圖像。綜 合雙眼的圖像進(jìn)行分析和處理，有利于提高視線(xiàn)跟蹤的精度。此外，各攝 像頭還具有數(shù)字校正的內(nèi)置光源，能對(duì)周?chē)炼鹊淖兓M(jìn)行數(shù)字補(bǔ)償，以 保證視線(xiàn)跟蹤的穩(wěn)定性。
作為改進(jìn)，圖像處理單元設(shè)置有圖像增強(qiáng)模塊，所獲取的人眼圖像在 進(jìn)行解析之前，先由圖像增強(qiáng)模塊進(jìn)行增強(qiáng)處理，包括提高瞳孔、眼球及 參照點(diǎn)光源的反射點(diǎn)的識(shí)別精度及識(shí)別率，進(jìn)而提高圖像解析的精度。具 體處理手段可以是亮度、對(duì)比度調(diào)整以及圖像去噪等。又一種改進(jìn)中，圖 像處理單元還包括虹膜解析模塊，虹膜解析模塊對(duì)人眼圖像中的虹膜外邊 緣進(jìn)行檢測(cè)。虹膜外邊緣檢測(cè)主要是找出人眼圖像中邊緣變化最強(qiáng)烈的圓 形，并返回該圓形的中心位置以及半徑信息。結(jié)合對(duì)虹膜位置的分析來(lái)進(jìn) 行圖像解析，能夠更準(zhǔn)確地對(duì)瞳孔中心點(diǎn)和參照點(diǎn)光源的反射點(diǎn)進(jìn)行定 位。
在更佳的實(shí)施例中，視線(xiàn)跟蹤設(shè)備還包括運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償攝像單元，而圖像 處理單元還包括運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償模塊。運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償攝像單元輸出的信號(hào)提供給運(yùn)動(dòng) 補(bǔ)償模塊。運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償攝像單元檢測(cè)頭部對(duì)監(jiān)視屏的初始位置(對(duì)應(yīng)于人眼 的初始校準(zhǔn)位置)和當(dāng)前位置(對(duì)應(yīng)于人眼的當(dāng)前位置)信息，運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償 模塊對(duì)該信息進(jìn)行處理，計(jì)算出頭部位置變化對(duì)參照點(diǎn)光源在人眼中的反
射點(diǎn)所帶來(lái)的偏移量，并根據(jù)該偏移量對(duì)當(dāng)前視線(xiàn)點(diǎn)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償。通過(guò) 運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償，能夠減小誤差，進(jìn)一步提高當(dāng)前視線(xiàn)點(diǎn)跟蹤的準(zhǔn)確程度。優(yōu)選 地，運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償攝像單元包括與頭部聯(lián)動(dòng)設(shè)置的光源攝像頭，該光源攝像頭 獲取參照點(diǎn)光源的圖像。將光源攝像頭與左、右眼攝像頭的坐標(biāo)系關(guān)聯(lián)起 來(lái)，通過(guò)分析參照點(diǎn)光源的圖像前后變化，可測(cè)出頭部對(duì)監(jiān)視屏的位置變 化，計(jì)算出要補(bǔ)償?shù)牧?，從而?shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償。
本發(fā)明中，目標(biāo)操作單元可結(jié)合采用眨眼控制模塊與鍵控模塊。眨眼 控制模塊根據(jù)人眼攝像單元拍攝到的眨眼信息來(lái)激活和操作當(dāng)前視線(xiàn)點(diǎn) 對(duì)準(zhǔn)的目標(biāo)，而鍵控模塊則通過(guò)傳統(tǒng)的手動(dòng)方式，利用按鈕、鍵盤(pán)等來(lái)激
活和操作目標(biāo)。激活和操作指令通過(guò)目標(biāo)操作單元發(fā)送給DVR進(jìn)行控制和 處理。 一般而言，手動(dòng)的鍵控方式往往比諸如眨眼確認(rèn)等自動(dòng)確認(rèn)方法更 符合傳統(tǒng)的操作習(xí)慣。又例如，目標(biāo)操作單元可配置"圖像放大"等視頻 處理按鍵，便于用戶(hù)對(duì)選中的視頻內(nèi)容進(jìn)行操作。
請(qǐng)參照?qǐng)D4至圖6，視線(xiàn)跟蹤設(shè)備還包括攝像支架2，攝像支架2包 括可固定在頭部的固定件21，人眼攝像單元1安裝在攝像支架2上能拍攝 到至少一只人眼圖像的部位。優(yōu)選的，固定件21為眼睛架型的金屬或塑 料頭具，包括鏡框和左右對(duì)稱(chēng)的用于戴在耳部的兩個(gè)鏡腿211，鏡腿211 的尾部可架在人耳上，攝像支架2還包括與其中一鏡腿211相連的支承件 22，支承件22具有延伸到人眼的前下方的支承端，人眼攝像單元1安裝 在支承端上，向斜上方拍攝眼睛，可避免擋住視線(xiàn)。為了提高檢測(cè)精確度， 人眼攝像單元1采用左眼和右眼兩個(gè)攝像頭，分別用于拍攝左、右眼圖像， 支承件22為與兩個(gè)鏡腿211相對(duì)應(yīng)設(shè)置的兩個(gè)，左眼攝像頭和右眼攝像 頭分別固定在兩個(gè)支承件22上。左、右眼攝像頭要求體積盡量小，畸變 盡量小，且其焦距以能夠清晰地拍攝出整個(gè)眼睛的圖像。作為改進(jìn)，攝像 裝置還包括固定帶，固定帶的兩端分別與兩個(gè)鏡腿211相連。固定帶可以 固套在頭部，可進(jìn)一步穩(wěn)固攝像支架2。
更佳的實(shí)施例中，視線(xiàn)跟蹤設(shè)備還包括運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償攝像單元3，它用于 檢測(cè)頭部對(duì)監(jiān)視屏的初始位置和當(dāng)前位置。運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償攝像單元3優(yōu)選采用 對(duì)參照點(diǎn)光源進(jìn)行拍攝的光源攝像頭3。光源攝像頭3也安裝在攝像支架 2上，鏡頭朝向參照點(diǎn)光源，可設(shè)置在鏡腿211上靠人眼外側(cè)的部位。更 優(yōu)選的，光源攝像頭3以可調(diào)節(jié)方向的方式與鏡腿211相連，從而可以靈 活調(diào)整它的鏡頭朝向，使其能在頭部位置變動(dòng)時(shí)仍對(duì)準(zhǔn)參照點(diǎn)光源。
攝像裝置優(yōu)選采用紅外攝像頭，各攝像頭配有紅外濾鏡以過(guò)濾可見(jiàn)
光，并可選用320X240的解析度。
請(qǐng)參照?qǐng)D7，本發(fā)明還提供一種基于視線(xiàn)跟蹤技術(shù)的監(jiān)控方法，具體 可按照以下流程來(lái)實(shí)施
步驟SlOl、檢測(cè)人眼圖像中與視線(xiàn)校準(zhǔn)點(diǎn)相應(yīng)的瞳孔中心點(diǎn)和參照點(diǎn) 光源的反射點(diǎn)的初始校準(zhǔn)位置；
步驟S102、根據(jù)視線(xiàn)校準(zhǔn)點(diǎn)的位置和瞳孔中心點(diǎn)、反射點(diǎn)的初始校準(zhǔn) 位置，建立起人眼與監(jiān)視屏之間的位置關(guān)系矩陣；
步驟S103、監(jiān)測(cè)過(guò)程中，檢測(cè)瞳孔中心點(diǎn)和反射點(diǎn)的當(dāng)前位置；
步驟S104、根據(jù)位置關(guān)系矩陣，計(jì)算出當(dāng)前位置下人眼在監(jiān)視屏上的 當(dāng)前視線(xiàn)點(diǎn)；
步驟S201、檢測(cè)頭部對(duì)監(jiān)視屏的初始位置
步驟S202、檢測(cè)頭部對(duì)監(jiān)視屏的當(dāng)前位置；
步驟S203、計(jì)算頭部運(yùn)動(dòng)對(duì)參照點(diǎn)光源的反射點(diǎn)帶來(lái)的偏移量；
步驟S3、根據(jù)計(jì)算出的偏移量對(duì)當(dāng)前視線(xiàn)跟蹤點(diǎn)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償；接下 來(lái)執(zhí)行下列可選步驟，
步驟S4、通過(guò)鍵控方式選定和操控目標(biāo)，如視頻內(nèi)容本身的縮放、攝 像頭的運(yùn)動(dòng)控制等；或者
步驟S5、通過(guò)眨眼處理方式選定和操控目標(biāo)；或者
步驟S6、對(duì)對(duì)準(zhǔn)的目標(biāo)的視頻信號(hào)作進(jìn)一步處理。
請(qǐng)參照?qǐng)D8，對(duì)于步驟S101和步驟S103，瞳孔中心點(diǎn)和參照點(diǎn)光源 在人眼的反射點(diǎn)的位置檢測(cè)又包括如下子步驟
首先攝取眼部圖像；
接下來(lái)對(duì)獲得人眼圖像進(jìn)行增強(qiáng)，可包括亮度、對(duì)比度調(diào)整以及圖像 去噪等處理，以提高瞳孔、反射點(diǎn)的識(shí)別精度及識(shí)別率；
然后對(duì)圖像進(jìn)行分析，檢測(cè)瞳孔中心點(diǎn)和反射點(diǎn)，同時(shí)檢測(cè)人眼圖像 中的虹膜外邊緣以對(duì)瞳孔中心點(diǎn)和反射點(diǎn)的定位進(jìn)行輔助；
最后，解析出瞳孔中心點(diǎn)和反射點(diǎn)的位置。
請(qǐng)參照?qǐng)D9，對(duì)于步驟S201和步驟S202,頭部對(duì)監(jiān)視屏的位置檢測(cè) 又包括如下子步驟
首先攝取參照點(diǎn)光源圖像； 接下來(lái)對(duì)獲得參照點(diǎn)光源圖像進(jìn)行增強(qiáng)； 然后對(duì)圖像進(jìn)行分析，檢測(cè)參照點(diǎn)光源； 最后，解析出頭部相對(duì)于監(jiān)視屏的位置。
本發(fā)明的監(jiān)控系統(tǒng)采用視線(xiàn)跟蹤技術(shù)，完全改變了以往的監(jiān)控操作方 式，不使用復(fù)雜的搖桿、按鍵控制板等操作臺(tái)設(shè)備，而是采用視線(xiàn)跟蹤設(shè) 備分析出人眼視線(xiàn)在監(jiān)視屏上對(duì)準(zhǔn)的目標(biāo)，從而可以方便迅捷地選中被控 監(jiān)視設(shè)備或監(jiān)視目標(biāo)，通過(guò)目標(biāo)操作單元可激活并完成對(duì)目標(biāo)進(jìn)一步的操 控動(dòng)作。如從幾十路視頻中選中其中一個(gè)的目標(biāo)鎖定，放大視頻中的某個(gè) 位置或者控制球機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)以跟蹤某個(gè)監(jiān)視目標(biāo)。本發(fā)明能夠很好的輔助操作 人員做出快速反應(yīng)，簡(jiǎn)化復(fù)雜的監(jiān)控操作，大大提高監(jiān)控效率。
以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)
明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù) 領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若 干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種監(jiān)控系統(tǒng)，包括用于顯示視頻圖像的監(jiān)視屏、用于攝取并傳輸視頻圖像的被控監(jiān)視設(shè)備、控制模塊以及視頻存儲(chǔ)模塊，所述控制模塊用于根據(jù)操控指令控制被控監(jiān)視設(shè)備的動(dòng)作，所述視頻存儲(chǔ)模塊用于記錄視頻圖像并將視頻圖像提供給所述監(jiān)視屏顯示，其特征在于，還包括用于根據(jù)操作員視線(xiàn)判斷人眼在所述監(jiān)視屏上的當(dāng)前視線(xiàn)點(diǎn)并輸出相應(yīng)于當(dāng)前視線(xiàn)點(diǎn)的操控指令的視線(xiàn)跟蹤設(shè)備，所述視線(xiàn)跟蹤設(shè)備的輸出端耦合到控制模塊。
2. 如權(quán)利要求1所述的監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述視線(xiàn)跟蹤 設(shè)備包括參照點(diǎn)光源、人眼攝像單元、圖像處理單元，所述人眼攝像單元 用于攝取人眼圖像，所述圖像處理單元用于解析出人眼圖像中瞳孔中心點(diǎn) 和所述參照點(diǎn)光源的反射點(diǎn)的初始校準(zhǔn)位置和當(dāng)前位置，計(jì)算出當(dāng)前位置 下人眼在所述監(jiān)視屏上的當(dāng)前視線(xiàn)點(diǎn)并輸出相應(yīng)于當(dāng)前視線(xiàn)點(diǎn)的目標(biāo)確 定指令，其中，所述初始校準(zhǔn)位置對(duì)應(yīng)于所述監(jiān)視屏上預(yù)設(shè)的視線(xiàn)校準(zhǔn)點(diǎn)。
3. 如權(quán)利要求2所述的監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述視線(xiàn)跟蹤 設(shè)備還包括目標(biāo)操作單元，用于根據(jù)所述圖像處理單元的計(jì)算結(jié)果激活并 操作當(dāng)前視線(xiàn)點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)的目標(biāo)。
4. 如權(quán)利要求1所述的監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述視線(xiàn)跟蹤 設(shè)備還包括運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償攝像單元，所述圖像處理單元還包括運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償模塊， 所述運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償攝像單元用于檢測(cè)頭部對(duì)所述監(jiān)視屏的初始位置和當(dāng)前位 置，所述運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償模塊用于計(jì)算頭部位置變化所帶來(lái)的偏移量，并根據(jù)所 述偏移量對(duì)所述當(dāng)前視線(xiàn)點(diǎn)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償。
5. 如權(quán)利要求4所述的監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償 攝像單元包括與頭部聯(lián)動(dòng)設(shè)置的光源攝像頭，所述光源攝像頭用于攝取參 照點(diǎn)光源的圖像。
6. 如權(quán)利要求2至5任意一項(xiàng)所述的監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所 述視線(xiàn)跟蹤設(shè)備還包括攝像支架，所述攝像支架包括用于固定在頭部的固 定件，所述人眼攝像單元安裝在所述攝像支架上能拍攝到至少一只人眼圖 像的部位。
7. 如權(quán)利要求6所述的攝像裝置，其特征在于，所述固定件為 眼鏡架型結(jié)構(gòu)，所述攝像支架還包括與所述固定件相連的支承件，所述支 承件具有延伸到人眼的前下方的支承端，所述人眼攝像單元安裝在所述支 承端上，其攝像鏡頭朝向人眼。
8. 如權(quán)利要求6所述的攝像裝置，其特征在于，還包括安裝在 所述攝像支架上靠人眼外側(cè)的部位、用于攝取頭部相對(duì)于監(jiān)視屏位置變化 信息的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償攝像單元。
9. 一種監(jiān)控方法，其特征在于，包括以下步驟 Al、設(shè)置參照點(diǎn)光源，并在監(jiān)視屏上設(shè)定視線(xiàn)校準(zhǔn)點(diǎn)；Bl、根據(jù)所述視線(xiàn)校準(zhǔn)點(diǎn)檢測(cè)人眼圖像中與之相應(yīng)的瞳孔中心點(diǎn)和所述參照點(diǎn)光源的反射點(diǎn)的初始校準(zhǔn)位置，并建立起人眼與所述監(jiān)視屏之間的位置關(guān)系矩陣；Cl、檢測(cè)所述瞳孔中心點(diǎn)和所述反射點(diǎn)的當(dāng)前位置；Dl、根據(jù)所述位置關(guān)系矩陣，計(jì)算出所述當(dāng)前位置下人眼在所述監(jiān)視屏上的當(dāng)前視線(xiàn)點(diǎn)并確定其對(duì)準(zhǔn)的目標(biāo)。
10. 如權(quán)利要求9所述的監(jiān)控方法，其特征在于，所述步驟B1還 包括檢測(cè)頭部對(duì)所述監(jiān)視屏的初始位置，所述步驟Cl還包括檢測(cè)頭部對(duì) 所述監(jiān)視屏的當(dāng)前位置，所述步驟Dl中，所述當(dāng)前視線(xiàn)點(diǎn)的計(jì)算包括根 據(jù)頭部位置變化對(duì)所述反射點(diǎn)帶來(lái)的偏移量進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償；所述步驟Dl后還包括以下步驟El、激活并操作所述當(dāng)前視線(xiàn)點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)的目標(biāo)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種監(jiān)控系統(tǒng)，包括用于顯示視頻圖像的監(jiān)視屏、用于攝取并傳輸視頻圖像的被控監(jiān)視設(shè)備、控制模塊以及視頻存儲(chǔ)模塊，控制模塊用于根據(jù)操控指令控制被控監(jiān)視設(shè)備的動(dòng)作，視頻存儲(chǔ)模塊用于記錄視頻圖像并將視頻圖像提供給監(jiān)視屏顯示，還包括用于根據(jù)操作員視線(xiàn)判斷人眼在監(jiān)視屏上的當(dāng)前視線(xiàn)點(diǎn)并輸出相應(yīng)于當(dāng)前視線(xiàn)點(diǎn)的操控指令的視線(xiàn)跟蹤設(shè)備，視線(xiàn)跟蹤設(shè)備的輸出端耦合到控制模塊。本發(fā)明同時(shí)公開(kāi)了該監(jiān)控系統(tǒng)采用的監(jiān)控方法。通過(guò)對(duì)監(jiān)控人員視線(xiàn)的跟蹤在監(jiān)視屏上選定目標(biāo)，能簡(jiǎn)化監(jiān)控操作，提高監(jiān)控效率。
文檔編號(hào)H04N7/18GK101340562SQ20081006692
公開(kāi)日2009年1月7日 申請(qǐng)日期2008年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月28日
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