專利名稱：具有隱私遮擋功能的視頻監(jiān)控裝置以及隱私遮擋方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于視頻監(jiān)控領(lǐng)域，尤其涉及一種可以對所采及視頻圖像實(shí)現(xiàn)隱私遮擋的前端視頻監(jiān)控裝置以及隱私遮擋方法。
背景技術(shù)：
隨著視頻監(jiān)控領(lǐng)域的發(fā)展，監(jiān)控?cái)z像機(jī)的功能也愈發(fā)強(qiáng)大，從最初只是單純實(shí)現(xiàn)視頻圖像的采集，到如今已經(jīng)擁有了例如圖像防抖、自動聚焦等人性化的功能。“隱私遮擋”就是近年發(fā)展起來的一種很實(shí)用的監(jiān)控?cái)z像機(jī)輔助功能。隱私遮擋功能是指用戶在對某個(gè)區(qū)域進(jìn)行視頻監(jiān)控時(shí)，監(jiān)控?cái)z像機(jī)對監(jiān)控區(qū)域內(nèi)用戶設(shè)定的不應(yīng)被監(jiān)控的固定目標(biāo)實(shí)施圖像遮擋。例如對某棟建筑物進(jìn)行視頻監(jiān)控時(shí)，建筑物的窗戶是用戶設(shè)定的隱私區(qū)域，那么用戶最終在監(jiān)視器上獲得的是隱私區(qū)域被疊加了不透明電子遮擋塊的圖像。這樣用戶可以監(jiān)控整棟樓的全貌，卻不會看到窗戶內(nèi)的細(xì)節(jié)，既達(dá)到了監(jiān)控的目的，又保護(hù)了被監(jiān)控者的隱私。早期的隱私遮擋功能只是對于搭載定焦鏡頭的攝像機(jī)來實(shí)現(xiàn)的，即遮擋塊所遮擋的范圍設(shè)定后就無需再改變。隨著變焦鏡頭的應(yīng)用越來越廣泛，搭載變焦鏡頭的攝像機(jī)所攝取圖像中的物體可以隨著鏡頭焦距的變化而被放大或縮小，這也就要求遮擋塊的范圍要隨著圖像中物體大小的變化而變化，以保證物體始終處于遮擋塊的遮擋范圍內(nèi)(該功能以下簡稱為“變焦聯(lián)動”)。在實(shí)際應(yīng)用中，鏡頭和攝像機(jī)多數(shù)是安裝在云臺或球機(jī)等前端視頻監(jiān)控設(shè)備上(以下都以“云臺”為例)。云臺在水平或俯仰方向上轉(zhuǎn)動會導(dǎo)致攝像機(jī)的視場方向發(fā)生相應(yīng)的變化，監(jiān)視器中隱私區(qū)域的位置也就產(chǎn)生了變化，這就要求遮擋塊在屏幕中的位置也要隨之改變(該功能以下簡稱為“位置聯(lián)動”)。目前隱私遮擋功能只能在一體化攝像機(jī)上實(shí)現(xiàn)。由于一體化攝像機(jī)的鏡頭與攝像機(jī)封裝在一起，攝像機(jī)可以直接獲取鏡頭的焦距參數(shù)，能夠很容易的獨(dú)立實(shí)現(xiàn)變焦聯(lián)動。對于位置聯(lián)動則需要攝像機(jī)與云臺時(shí)刻保持通訊，由云臺計(jì)算遮擋塊的坐標(biāo)并發(fā)送給攝像機(jī)，攝像機(jī)根據(jù)接收到的坐標(biāo)信息調(diào)整遮擋塊的位置。這種位置聯(lián)動的實(shí)現(xiàn)方式要求云臺與攝像機(jī)頻繁通訊，事實(shí)上由于云臺主芯片的處理速度有限，很難滿足與攝像機(jī)頻繁通訊的需求，從而造成遮擋塊跟蹤隱私區(qū)域存在延遲，影響隱私遮擋的效果。對于應(yīng)用場合十分廣泛的分體式鏡頭與攝像機(jī)，由于攝像機(jī)無法獲知鏡頭的焦距參數(shù)也就無法實(shí)現(xiàn)變焦聯(lián)動，通常這種攝像機(jī)也就不支持隱私遮擋功能，所以分體式鏡頭與攝像機(jī)無法實(shí)現(xiàn)隱私遮擋功能。由以上分析可知，目前隱私遮擋功能的實(shí)現(xiàn)具有很大的局限性，即云臺只有搭載具有隱私遮擋功能的一體化攝像機(jī)才能實(shí)現(xiàn)隱私遮擋功能，而且由于云臺主芯片通訊速率的限制，往往造成隱私遮擋的效果不理想。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種前端視頻監(jiān)控裝置，旨在解決現(xiàn)有實(shí)現(xiàn)方法存在的局限性，即云臺只有搭載具有隱私遮擋功能的一體化攝像機(jī)才能實(shí)現(xiàn)隱私遮擋功能，而且由于云臺主芯片通訊速率的限制，往往造成隱私遮擋的效果不理想。
一種具有隱私遮擋功能的視頻監(jiān)控裝置，包括:監(jiān)控?cái)z像機(jī)，用于采集視頻圖像；云臺主芯片，用于設(shè)定遮擋區(qū)域(即實(shí)際場景中需要遮擋的區(qū)域)信息以及電子擋塊；視頻圖像處理單元，用于根據(jù)所述的遮擋區(qū)域信息，在所述的視頻圖像的相應(yīng)位置疊加不透明的電子擋塊；監(jiān)視器，用于輸出疊加有電子擋塊的視頻圖像。所述的云臺主芯片外接有用于設(shè)定遮擋區(qū)域信息以及電子擋塊的輸入裝置。本發(fā)明中視頻圖像處理單元接收云臺主芯片發(fā)送的隱私區(qū)域矩形遮擋塊四個(gè)頂點(diǎn)在視頻圖像坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值(即遮擋區(qū)域信息)，根據(jù)坐標(biāo)值，在監(jiān)控?cái)z像機(jī)所采集視頻圖像中的相應(yīng)位置疊加不透明的電子擋塊，從而實(shí)現(xiàn)隱私遮擋功能。本發(fā)明還提供了一種視頻圖像的隱私遮擋方法，包括如下步驟:(I)記錄當(dāng)前監(jiān)控?cái)z像機(jī)鏡頭的焦距參數(shù)、遮擋區(qū)域(實(shí)際場景中的遮擋區(qū)域)在視頻圖像坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值、以及監(jiān)控?cái)z像機(jī)鏡頭朝向的水平角度值和俯仰角度值；(2)根據(jù)遮擋區(qū)域的坐標(biāo)值，在當(dāng)前視頻圖像中疊加形狀相應(yīng)的電子擋塊并進(jìn)行視頻輸出；(3)每隔預(yù)定時(shí)間，獲取一次監(jiān)控?cái)z像機(jī)鏡頭的焦距參數(shù)、以及監(jiān)控?cái)z像機(jī)鏡頭朝向的水平角度值和俯仰角度值；(4)根據(jù)步驟(3)獲得的數(shù)據(jù)，重新計(jì)算遮擋區(qū)域在當(dāng)前視頻圖像坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值，根據(jù)該坐標(biāo)值在當(dāng)前視頻圖像中疊加形狀相應(yīng)的電子擋塊并進(jìn)行視頻輸出，從而實(shí)現(xiàn)視頻圖像的隱私遮擋。本發(fā)明視頻圖像的隱私遮擋方法，可以利用本發(fā)明視頻監(jiān)控裝置來實(shí)現(xiàn)，具體步驟如下:(I)云臺主芯片記錄當(dāng)前監(jiān)控?cái)z像機(jī)鏡頭的焦距參數(shù)、遮擋區(qū)域(實(shí)際場景中的遮擋區(qū)域)在視頻圖像坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值、以及監(jiān)控?cái)z像機(jī)鏡頭朝向的水平角度值和俯仰角度值；并將遮擋區(qū)域在視頻圖像坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值發(fā)送至視頻圖像處理單元，其中所述的遮擋區(qū)域通過云臺主芯片設(shè)定并傳送至視頻圖像處理單元；(2)視頻圖像處理單元根據(jù)遮擋區(qū)域的坐標(biāo)值，在當(dāng)前視頻圖像中疊加形狀相應(yīng)的電子擋塊并進(jìn)行視頻輸出，該電子擋塊通過云臺主芯片設(shè)定并傳送至視頻圖像處理單元;(3)每隔預(yù)定時(shí)間，云臺主芯片獲取一次監(jiān)控?cái)z像機(jī)鏡頭的焦距參數(shù)、以及監(jiān)控?cái)z像機(jī)鏡頭朝向的水平角度值和俯仰角度值；(4)根據(jù)步驟(3)獲得的數(shù)據(jù)，云臺主芯片重新計(jì)算遮擋區(qū)域在當(dāng)前視頻圖像坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值，將計(jì)算結(jié)果傳送給視頻圖像處理單元，視頻圖像處理單元根據(jù)該坐標(biāo)值在當(dāng)前視頻圖像中疊加形狀相應(yīng)的電子擋塊并進(jìn)行視頻輸出，從而實(shí)現(xiàn)視頻圖像的隱私遮擋。作為優(yōu)選，所述的遮擋區(qū)域以及電子擋塊均為矩形，便于計(jì)算和疊加。此時(shí)所述的遮擋區(qū)域在當(dāng)前視頻圖像坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值為遮擋區(qū)域在當(dāng)前視頻圖像坐標(biāo)系中四個(gè)頂點(diǎn)的坐標(biāo)值。
本發(fā)明克服現(xiàn)有技術(shù)不足，使云臺不必搭載具有隱私遮擋功能的監(jiān)控?cái)z像機(jī)就可以實(shí)現(xiàn)隱私遮擋功能。而且由于遮擋塊的刷新無需前端設(shè)備主芯片與攝像機(jī)頻繁通訊，避免了由于通訊速率不足造成的遮擋塊跟蹤隱私區(qū)域不及時(shí)、遮擋效果不理想的缺點(diǎn)，大大的提高了隱私遮擋功能使用的靈活性、可靠性與實(shí)用性。


圖1為本發(fā)明視頻監(jiān)控裝置的結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本發(fā)明視頻圖像坐標(biāo)系示意圖；圖3為本發(fā)明視頻監(jiān)控裝置實(shí)現(xiàn)隱私遮擋的方法的流程圖；圖4為監(jiān)控?cái)z像機(jī)在鏡頭焦距為初始值時(shí)的成像示意圖；圖5為監(jiān)控?cái)z像機(jī)在鏡頭焦距值改變后的成像示意圖；圖6為遮擋塊中心點(diǎn)隨云臺轉(zhuǎn)動而偏移的示意圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的視頻監(jiān)控裝置，包括:監(jiān)控?cái)z像機(jī)，用于采集視頻圖像；云臺主芯片(LPC2138)，用于發(fā)送遮擋區(qū)域信息；視頻圖像處理單元(MAX7456)，用于根據(jù)所述的遮擋區(qū)域信息，在所述的視頻圖像的相應(yīng)位置疊加不透明的電子擋塊；監(jiān)視器，用于輸出疊加有所述的電子擋塊的視頻圖像。對所采及視頻圖像實(shí)現(xiàn)隱私遮擋的方法的裝置可以采用以下硬件結(jié)構(gòu)來運(yùn)行:例如云臺主芯片與視頻圖像處理單元相連接，視頻圖像處理單元在云臺主芯片的控制下，對監(jiān)控?cái)z像機(jī)輸入的視頻圖像進(jìn)行處理后輸出給監(jiān)視器，云臺主芯片外接有用于設(shè)定遮擋區(qū)域信息以及電子擋塊的輸入裝置(例如鍵盤)。如圖3所示，本發(fā)明視頻圖像的隱私遮擋方法包括:(I)云臺主芯片記錄當(dāng)前監(jiān)控?cái)z像機(jī)鏡頭的焦距參數(shù)、遮擋區(qū)域(實(shí)際場景中需要遮擋的區(qū)域)在視頻圖像坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值、以及監(jiān)控?cái)z像機(jī)鏡頭朝向的水平角度值和俯仰角度值；遮擋區(qū)域通過云臺主芯片設(shè)定并傳送至視頻圖像處理單元；如圖2所示，云臺主芯片控制視頻圖像處理單元將攝像機(jī)采集到的視頻圖像在水平方向和垂直方向上各劃分成等距的區(qū)間，即建立一個(gè)二維坐標(biāo)系。假設(shè)水平方向上等距劃分為X個(gè)區(qū)間，垂直方向上等距劃分為Y個(gè)區(qū)間，那么整幅圖像就被劃分成了 XXY個(gè)坐標(biāo)位置(以下簡稱為“視頻圖像坐標(biāo)系”)。用戶控制云臺水平、俯仰位置使隱私區(qū)域的中心點(diǎn)移至視頻圖像正中心并設(shè)定遮擋塊后，云臺主芯片獲取設(shè)定遮擋區(qū)域時(shí)鏡頭的焦距值fO、云臺的水平角度PO、俯仰角度TC。云臺主芯片獲取設(shè)定遮擋區(qū)域時(shí)，矩形遮擋塊四個(gè)頂點(diǎn)在視頻圖像坐標(biāo)系中的坐標(biāo)A(xl, yl)、B(x2, y2)、C(x3, y3)、D(x4, y4)。
(2)視頻圖像處理單元根據(jù)遮擋區(qū)域的坐標(biāo)值，在當(dāng)前視頻圖像中疊加形狀相應(yīng)的電子擋塊并進(jìn)行視頻輸出，該電子擋塊通過云臺主芯片設(shè)定并傳送至視頻圖像處理單元;(3)每隔預(yù)定時(shí)間，云臺主芯片獲取一次監(jiān)控?cái)z像機(jī)鏡頭的焦距參數(shù)、以及監(jiān)控?cái)z像機(jī)鏡頭朝向的水平角度值和俯仰角度值；云臺主芯片檢測是否到達(dá)圖像刷新時(shí)間，以PAL制視頻為例，視頻圖像每秒鐘刷新25次，即40ms刷新一次。云臺主芯片只需每40ms更新一次遮擋塊的坐標(biāo)值，并控制視頻圖像處理單元在相應(yīng)區(qū)域疊加電子擋塊，就能保證遮擋塊與視頻圖像同步刷新，也就保證了隱私區(qū)域始終被遮擋塊所遮擋。所以，當(dāng)?shù)竭_(dá)圖像刷新時(shí)間后，云臺主芯片控制視頻圖像處理單元在以ABCD為頂點(diǎn)所圍成的矩形區(qū)域內(nèi)疊加不透明的電子檔塊，從而使監(jiān)視器上得到的是隱私區(qū)域被遮擋后的視頻圖像。隱私區(qū)域疊加電子擋塊后，云臺主芯片每隔一個(gè)視頻刷新時(shí)間獲取一次當(dāng)前鏡頭的焦距值H、云臺的水平角度P1、俯仰角度Tl，并判斷與最初設(shè)定值的《K PO、TO是否有變化。(4)根據(jù)步驟(3)獲得的數(shù)據(jù)，云臺主芯片重新計(jì)算遮擋區(qū)域在當(dāng)前視頻圖像坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值，視頻圖像處理單元根據(jù)該坐標(biāo)值在當(dāng)前視頻圖像中疊加形狀相應(yīng)的電子擋塊并進(jìn)行視頻輸出，從而實(shí)現(xiàn)視頻圖像的隱私遮擋。如監(jiān)控?cái)z像機(jī)鏡頭的焦距參數(shù)、以及監(jiān)控?cái)z像機(jī)鏡頭朝向的水平角度值和俯仰角度值沒有變化則控制視頻圖像處理單元以初始設(shè)定時(shí)的ABCD為頂點(diǎn)，在所圍成的矩形區(qū)域內(nèi)疊加不透明的電子檔塊，如有變化則重新計(jì)算矩形遮擋塊四個(gè)頂點(diǎn)坐標(biāo)U(ml，nl)、V (m2，n2)、W (m3，n3)、X (m4，n4)，并以UVWX為頂點(diǎn)，在所圍成的矩形區(qū)域內(nèi)疊加不透明的電子擋塊。重新計(jì)算具體過程如下:由于矩形遮擋塊的 對邊長度相等，所以X軸方向僅以AB邊為例、y軸方向僅以AC邊為例進(jìn)行計(jì)算。AB邊長a的計(jì)算公式為:a = x2~xl(I)AC邊長c的計(jì)算公式為:c = y3-yl(2)如圖4所示，長度為H的物體麗距離鏡頭為F，鏡頭被抽象為一個(gè)凸透鏡，麗在距離鏡頭為f2的攝像機(jī)上所成圖像AB的長度是h2。h2的計(jì)算公式為:
M f2 TTh2 = — X H(3)
F如圖5所示，當(dāng)變焦鏡頭改變焦距后，長度為H的物體MN在距離鏡頭為f3的攝像機(jī)上所成圖像UV的長度是h3。h3的計(jì)算公式為:
f3h3 = — X H(4)
F公式(4)除以公式(3)可得:
權(quán)利要求
1.一種具有隱私遮擋功能的視頻監(jiān)控裝置，其特征在于，包括: 監(jiān)控?cái)z像機(jī)，用于采集視頻圖像； 云臺主芯片，用于設(shè)定遮擋區(qū)域信息以及電子擋塊； 視頻圖像處理單元，用于根據(jù)所述的遮擋區(qū)域信息，在所述的視頻圖像的相應(yīng)位置疊加不透明的電子擋塊； 監(jiān)視器，用于輸出疊加有電子擋塊的視頻圖像。
2.如權(quán)利要求1所述的具有隱私遮擋功能的視頻監(jiān)控裝置，其特征在于，所述的云臺主芯片外接有用于設(shè)定遮擋區(qū)域信息以及電子擋塊的輸入裝置。
3.一種視頻圖像的隱私遮擋方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)記錄當(dāng)前監(jiān)控?cái)z像機(jī)鏡頭的焦距參數(shù)、遮擋區(qū)域在視頻圖像坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值、以及監(jiān)控?cái)z像機(jī)鏡頭朝向的水平角度值和俯仰角度值； (2)根據(jù)遮擋區(qū)域的坐標(biāo)值，在當(dāng)前視頻圖像中疊加形狀相應(yīng)的電子擋塊并進(jìn)行視頻輸出； (3)每隔預(yù)定時(shí)間，獲取一次監(jiān)控?cái)z像機(jī)鏡頭的焦距參數(shù)、以及監(jiān)控?cái)z像機(jī)鏡頭朝向的水平角度值和俯仰角度值； (4)根據(jù)步驟(3)獲得的數(shù)據(jù)，重新計(jì)算遮擋區(qū)域在當(dāng)前視頻圖像坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值，根據(jù)該坐標(biāo)值在當(dāng)前視頻圖像中疊加形狀相應(yīng)的電子擋塊并進(jìn)行視頻輸出。
4.如權(quán)利要求3所述的視頻圖像的隱私遮擋方法，其特征在于，所述的遮擋區(qū)域以及電子擋塊均為矩形，所述的遮擋區(qū)域在當(dāng)前視頻圖像坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值為遮擋區(qū)域在當(dāng)前視頻圖像坐標(biāo)系中四個(gè)頂點(diǎn)的坐標(biāo)值。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有隱私遮擋功能的視頻監(jiān)控裝置和隱私遮擋方法，裝置包括監(jiān)控?cái)z像機(jī)，用于采集視頻圖像；云臺主芯片，用于設(shè)定遮擋區(qū)域信息以及電子擋塊；視頻圖像處理單元，用于根據(jù)所述的遮擋區(qū)域信息，在所述的視頻圖像的相應(yīng)位置疊加不透明的電子擋塊；監(jiān)視器，用于輸出疊加有電子擋塊的視頻圖像。本發(fā)明克服現(xiàn)有技術(shù)不足，使云臺不必搭載具有隱私遮擋功能的監(jiān)控?cái)z像機(jī)就可以實(shí)現(xiàn)隱私遮擋功能。而且由于遮擋塊的刷新無需前端設(shè)備主芯片與攝像機(jī)頻繁通訊，避免了由于通訊速率不足造成的遮擋塊跟蹤隱私區(qū)域不及時(shí)、遮擋效果不理想的缺點(diǎn)，大大的提高了隱私遮擋功能使用的靈活性、可靠性與實(shí)用性。
文檔編號H04N5/232GK103179378SQ201110443828
公開日2013年6月26日 申請日期2011年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月26日
發(fā)明者武付軍, 宋巖 申請人:天津市亞安科技股份有限公司