专利名称：环场摄影监视装置及其方法
技术领域：
本发明涉及一种环场摄影监视装置及其方法。
技术背景由于摄影器材以及图象处理技术的进步，现代人能够通过监视系统 来突破人体视界的限制，提供用于各方面的环境信息掌控功能；例如倒 车监视系统或居家保全监控，甚至于山难搜救方面，皆可利用摄影以及 图象处理装置来完成，消除原本肉眼所无法看到的死角，进而提高生活 的安全与便利。而当前坊间己有在物体周围各角度设置摄影机，将周围3 6 0度的 环境状态呈现供使用者观察的设备，其如中国台湾证书号M 2 4 7 4 6 3号，『汽车摄影辅助安全装置』，其主要是利用四部摄影机分设于车体 外的四个角落，而以四个屏幕将所摄得的画面显示供使用者判读。然而，现有此种摄影装置虽稍具环场摄影显示的功效，但对于使用 者而言有着诸多不便1 .现有的方式仅具有四个方向的摄影角度，仅可拍摄到左上、右 上、左下、右下四个角度，对于前、后、左、右皆无法有效兼顾，因此 具有相当多的死角。2 .此种以切割分离的复数屏幕，来呈现环境状况图象的方式，较 接近昆虫的复眼视觉系统，与人类的视觉图象呈现方式不符，故使用者 在观察时亦较为困难，难以快速判读出周围环境状态，更难以在开车的 情况下又同时注视着四个屏幕。3 .以多屏幕呈现周围图象的设计，便需要有较多的空间供显示装 置设置，如此不仅成本大幅提高，且在车中亦难以觅得适当的架设处， 故实际实施上有着难以突破的困难，而若将所有的输出图象以一屏幕分 割画面呈现，由于该画面过小，并不易观察。 由上所述可知以分割画面呈现周围景物的不便，而现有技术中亦有 将各摄影机所摄得的图象，改采用以俯视角度的二维虚拟图像方式，贴 图成型于同一画面中的设计，如此，虽然可免除分割画面不易观察的缺 点，然而却存在如下的问题1 以虚拟图像并由俯视角度的二维画面，其对于电线杆、三角锥、 红绿灯等柱状的物体，在画面中仅以一圆形表示，使用者辨视不易，难 以确切掌握周围障碍物的高度、形态、距离，虚拟图像的表示方式欠缺 真实性与临场感。2 ，对于周围物体的细部变化，如车辆的车轮方向转换、或摩托车 驾驶员的脚部踏地支撑等状况，现有贴图方式并无法逐一表现于虚拟画 面中，因此使用者便无法掌握如此细部的变化情况。3 现有的虚拟方式必需先假定区域场景位于一平坦路面上，如此 方可套用其所设置的虚拟图象计算流程，将各摄影机所摄得的景物以虚 拟贴图方式合成于监视画面中，然而，若在上下坡或斜面颠簸处时，则 该地形不符合平坦路面的要求，而造成虚拟画面与实景不符或差异过大 的不便。4 ，现有二维虚拟画面经过计算合成的图象结果，因此难免有一定程度的误差，且完全看不出高度的变化，对于路旁的突起异物，如安全 岛、分隔岛等对象皆无法显示，无法提供使用者完全信赖的监视系统。由此可知，现有的监视系统，不论是前者的实景分割画面，或后者 的虚拟合成画面，两者设计方式皆有其无法克服的缺点，其实用性差， 均仍有加以改良的必要。 发明内容本发明所要解决的主要技术问题在于，克服现有技术存在的上述缺 陷，而提供一种环场摄影监视装置及其方法，其可消除现有技术中无法 观测的死角，提高整体的安全性，便于使用者观察，减少显示装置等输 出单元的设置空间与成本。本发明环场摄影监视装置是一种环场摄影监视装置，其特征在于，主要包括有复数个摄影机、 一处理系统以及一输出单元；该复数个摄影机所摄得的画面讯号，借由
处理系统调整、集成至同一个环场画面中，并以一输出单元显示环场画 面；该环场画面是以设置摄影机的区域内部为中心，而将区域外部各摄 影机摄得的景物，以三维立体实景的方式呈现于环场画面中相对应的位置。前述的环场摄影监视装置，其中摄影机是环设于任一区域周围，而 达到环场监视的功效。前述的环场摄影监视装置，其中摄影机所摄得的画面讯号，是通过 一时序控制单元依序且循环地传送至处理系统。前述的环场摄影监视装置，其中摄影机是由一控制单元调整角度。前述的环场摄影监视装置，其中处理系统是与一录影单元连接，而 具有录影功能。前述的环场摄影监视装置，其中监视装置是设有一动态检测单元， 以在环境有变化时自动开启录影功能。前述的环场摄影监视装置，其中监视装置是安装于交通工具、建筑 物或摇控飞机等物上。前述的环场摄影监视装置，其中环场画面中心部分位置显示有区域 环境相关信息。本发明环场摄影监视方法是一种环场摄影监视方法，其特征在于，主要包括有下列步骤画面 生成以复数的摄影机摄入周围的景物，并将其处理为预定分辨率的画 面讯号；讯号处理以时序控制单元对各摄影机做时序控制，并将各摄 影机的画面讯号传送至处理系统；图象集成该处理系统调整各摄影机 来的画面讯号，并依照各摄影机的位置、方向，使各摄影机的画面讯号 集成于同一环场画面中的相对应位置；画面输出以一输出单元呈现处 理系统所集成的环场画面，该环场画面是以设置摄影机的区域内部为中 心，而将区域外部各摄影机摄得的景物，以三维实景的方式呈现于环场 画面中相对应的位置。前述的环场摄影监视方法，其中图象集成步骤对画面讯号所做的调 整是包括有平衡各画面讯号的色差、亮度，以及扭曲几何修正，再将 调整后的画面讯号以融接缝合的方式，集成于同一环场画面中。 本发明的应用范围包括有设置于交通工具上，以方便驾驶人员掌握自身环境状况；设置于摇控飞机上以利灾害救助；设置于建筑物上以达 到保全监控的功效。由上述可知，本发明具有以下的优点-1 *摄影机环设于区域四周，消除现有技术无法观测的死角，提高 整体的安全性。2 以集成后的单一环场图象替换现有的复数屏幕分割画面，如此， 不仅便于使用者观察了解，更可减少显示装置等输出单元的设置空间与 成本。3 本发明集成后的环场画面，是以三维实景的方式，正确且清楚 的呈现周围景物，与虚拟二维画面相比，本发明的环场画面可确实掌握 障碍物高度的差异，以提供身临其境的監控效果，因此對於較為細長的 柱狀对象，或地面的高低落差等情況，皆可真實呈現供使用者參考。4 现有技术以虚拟贴图方式无法对物体的细部变化做完整的捕捉， 而本发明采用真实的景物呈现方式，周围对象的细部变化亦可真实呈现， 有利于使用者判断并提高安全性。5 现有的虚拟方式必需先假定该区域为一平坦的情况，方可套用 其计算流程，然而本发明因采用实景显示的方式，故无需计算虚拟景物, 更可无视地形限制，在上下坡或斜面颠簸处使用，提高整体的实用性。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。 图1是本发明摄影机设置状况俯视示意图。 图2是以单一摄影机说明拍摄角度的立体示意图。 图3是以单一摄影机说明拍摄角度的后视示意图。 图4是本发明构成组件电路图。 图5是本发明实用状况立体示意图。 图6是图5所示的另一角度立体示意图。 图7是图5所示的俯视示意图。 图8是本发明实用状况俯视示意图。 图9是图5所处理后的环场画面示意图。
图1 0是图8所示处理后的环场画面示意图。图11是本发明增设环境相关信息于环场画面的示意l2是本发明的步骤流程图。图中标号说明1 0-摄影机 1 1——1 2-处理系统 1 3 —1 4-^制单元 1 5 —1 6-动态检测单元 2 0 —时序控制单元 输出单元 录影单元 车体2 1-车辆2 2 2 5—三角锥具体实施方式
本发明是有关于一种环场摄影监视装置及其方法，其中环场摄影监 视装置请参阅图1至图4所示，其主要是在任一需要观测监控的区域设 置复数摄影机1 0 ，该摄影机1 0则是连接至一时序控制单元1 1 ，该 时序控制单元1 1与一处理系统1 2连接，最后将环场画面以输出单元1 3呈现；而为方便说明，在本实施例中该区域是以一车体2 0为例；该复数的摄影机l 0是环设于车体2 O周围，并以约略每3 0度一 摄影机l O的设置方式为最佳，各摄影机l O之间的摄像范围有部分重 叠，借由复数的摄影机l 0将车体2 O周围的景物拍摄成像，并调整为 预定分辨率的画面讯号传送至时序控制单元1 1 ，该画面讯号是以调整 为分辨率3 2 0 X 2 4 0为最佳，较有利于后续的处理步骤，减轻系统 处理的负担；而各摄影机l 0的拍摄角度可由一控制单元1 4加以调整; 而其中图2以及图3所示，其为方便说明该摄影机l 0的摄影角度，特 以单一摄影机l 0做为说明；该摄影机l 0约设置于车体离地5 0 7 O公分高之处，并由该处倾斜约3 O度向下拍摄。该时序控制单元l l可设置于车体2 O的仪表板内，其是与每一摄 影机l O相连接，以时序控制的方式，依序且循环地处理各摄影机1 0 的画面讯号，并将其传送至处理系统l 2。该处理系统l 2是设置于车体2 O的仪表板内，处理系统l 2可依 序将时序控制单元1 1所传送的各摄影机1 0画面讯号做调整集成，其 主要是先平衡各画面讯号的色差、亮度的差异，再将画面讯号的外围较
为扭曲变形之处，以扭曲几何修正技术加以调整校正，最后将调整后的 各画面讯号由重叠处加以融接、缝合集成于一环场画面中；而该环场画 面的内容，是以车体2 0区域内部摄影机1 O照不到之处为中心，而将 车体2 0的区域外部各摄影机1 0所摄得的景物，以立体三维实景的方 式呈现于环场画面中相对应的位置，且该环场画面是以1 2 f p s ( f ilm per second)为最佳；又，该处理系统1 2可与一 录影单元l 5连结，而达到录制该环场画面的功能，或增设一动态检测 单元l 6，据以在环境有变化时自动开启录影功能。该输出单元l 3可为液晶监视器等屏幕，其可设置于车体2 0的仪 表板上以利使用者观察，而该输出单元l 3是用以显示环场画面，并在 环场画面中心，即车体2 0的区域内部之处增设有环境相关信息，如日期、时间、温度等信息，辅助使用者参考。续请参阅图5至图1 l所示，本发明在使用时，其可将车体2 0周围的实际景物图象，如另一车辆2 1 、或三角锥2 2 、 2 3、 2 4、 2 5等障碍物显示于环场画面中。如图5至图7所示，该车体2 0左后方具有另一车辆2 1 ，而车体 2 0前方有三角锥2 2、 23，后方则有三角锥2 4 、 2 5等障碍物， 在车体2 0内的驾驶人员并无法同时眼观四面，故不易环顾四周而通盘 掌握各障碍物的位置、距离，然而，借由本发明的环场摄影监视装置， 利用车体2 0周围所设置的摄影机1 0，通过处理系统l 2调整、集成， 最后将环场画面呈现于输出单元l 3上。所呈现的环场画面是如图9所 示，该环场画面是由车体2 0周围各方向的摄影机1 0，以离地5 0 7 0公分高之处，向下倾斜3O度所拍摄的画面讯号集成而来，因此该 环场画面并非一般的二维虚拟俯视图，令车内驾驶人员可一目了然的得 知本车车体2 O周围的状况；且因为本发明的环场画面是以三维实景的 呈现方式，因此对于较细长的柱状物如三角锥22、 2 3、 2 4、 2 5等，亦可清楚且真实的显示，更有利于使用者做行车时的判断。再者，如图8所示，当另一车辆2 1向前行驶时，则输出单元l 3 上的环场画面亦会如图l0所示，同步更新显示出该车辆2l的移动状 态，而正确的为使用者提供车体2 O周围环境的真实状况。
而如图l l所示，该环场画面中心，车体2 0在区域内部摄影机1 0所拍不到的空白处，则可增设如日期、时间、温度等环境信息，方便 使用者参考。本发明的环场摄影监视装置除可应用于车体2 0之外，亦可适用于 其它各式交通工具上，或摇控飞机、建筑物的保全监控，而发挥其环场 观测的良好功效。本发明的环场摄影监视方法，其如图l 2所示，包括有画面生成、 讯号处理、图象集成、画面输出等步骤，其中-画面生成以设置于车体2 0周围形成一区域的复数摄影机1 0， 摄入一定范围内的3 6 0度环境图象，并将其处理为预定分辨率的画面 讯号，该画面讯号是以调整为分辨率3 2 0 X 2 4 0为最佳，方便后续 处理的速度；讯号处理以时序控制单元l l对各摄影机l 0做时序控制，每间 距千分之一秒对一摄影机O所传送的画面讯号做处理，循环地将各摄 影机1 0的画面讯号顺序传送至处理系统1 2 ;图象集成该处理系统l 2调整各摄影机1 O的画面讯号，并平衡 各画面讯号的色差、亮度等差异，再将画面讯号的外围较为扭曲变形之 处，以扭曲几何修正技术加以调整校正，最后将调整后的各画面讯号由 重叠处加以融接、缝合集成于一环场画面中，并以车体2 O区域内部摄 影机l O照不到之处为中心，而将车体2 0的区域外部各摄影机1 0所摄得的景物，呈现于环场画面中相对应的位置上，且该环场画面是以l 2fps(film persecond)为最佳；画面输出以一输出单元l3呈现处理系统12所集成出的环场画 面，该环场画面是以设置摄影机的区域内部为中心，而将区域外部各摄 影机摄得的景物，以三维实景的方式呈现于环场画面中相对应的位置。本发明所呈现的环场画面，是采用三维实景的表现方式，其对于高 度亦能真实呈现，并可完整表现出周围影物的细部动作，且不受地形倾 斜或颠簸的限制，实用性与效能大幅提升。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而己，并非对本发明作任何形 式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单
修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。综上所述，本发明在结构设计、使用实用性及成本效益上，完全符 合产业发展所需，且所揭示的结构亦是具有前所未有的创新构造，具有 新颖性、创造性、实用性，符合有关发明专利要件的规定，故依法提起 申请。
权利要求
1·一种环场摄影监视装置，其特征在于，主要包括有复数个摄影机、一处理系统以及一输出单元；该复数个摄影机所摄得的画面讯号，借由处理系统调整、集成至同一个环场画面中，并以一输出单元显示环场画面；该环场画面是以设置摄影机的区域内部为中心，而将区域外部各摄影机摄得的景物，以三维立体实景的方式呈现于环场画面中相对应的位置。
2 -根据权利要求1所述的环场摄影监视装置，其特征在于所述摄 影机是环设于任一区域周围，而达到环场监视的功效。
3 根据权利要求1所述的环场摄影监视装置，其特征在于所述摄 影机所摄得的画面讯号，是通过一时序控制单元依序且循环地传送至处 理系统。
4 *根据权利要求1所述的环场摄影监视装置，其特征在于所述摄 影机是由一控制单元调整角度。
5 *根据权利要求1所述的环场摄影监视装置，其特征在于所述处理系统是与一录影单元连接，而具有录影功能。
6 ，根据权利要求5所述的环场摄影监视装置，其特征在于所述监视装置是设有一动态检测单元，以在环境有变化时自动开启录影功能。
7 *根据权利要求1所述的环场摄影监视装置，其特征在于所述监 视装置是安装于交通工具、建筑物或摇控飞机等物上。
8 *根据权利要求1所述的环场摄影监视装置，其特征在于所述环 场画面中心部分位置显示有区域环境相关信息。
9 一种环场摄影监视方法，其特征在于，主要包括有下列步骤-画面生成以复数的摄影机摄入周围的景物，并将其处理为预定分辨率的画面讯号；讯号处理以时序控制单元对各摄影机做时序控制，并将各摄影机 的画面讯号传送至处理系统；图象集成该处理系统调整各摄影机来的画面讯号，并依照各摄影机的位置、方向，使各摄影机的画面讯号集成于同一环场画面中的相对 应位置；画面输出以一输出单元呈现处理系统所集成的环场画面，该环场 画面是以设置摄影机的区域内部为中心，而将区域外部各摄影机摄得的 景物，以三维实景的方式呈现于环场画面中相对应的位置。
10 *根据权利要求9所述的环场摄影监视方法，其特征在于所述图象集成步骤对画面讯号所做的调整是包括有平衡各画面讯号的色差、 亮度，以及扭曲几何修正，再将调整后的画面讯号以融接缝合的方式， 集成于同一环场画面中。
全文摘要
一种环场摄影监视装置及其方法，环场摄影监视装置，包括复数个摄影机、一处理系统及一输出单元；复数个摄影机所摄得的画面讯号，借由处理系统调整、集成至同一个环场画面中，并以一输出单元显示环场画面；环场画面是以设置摄影机的区域内部为中心，而将区域外部各摄影机摄得的景物，以三维立体实景的方式呈现于环场画面中相对应的位置；其方法包括下列步骤画面生成以复数的摄影机摄入周围的景物；讯号处理以时序控制单元对各摄影机做时序控制；图象集成处理系统调整各摄影机来的画面讯号；画面输出以一输出单元呈现处理系统所集成的环场画面。本发明提高整体的安全性，减少显示装置等输出单元的设置空间与成本。
文档编号H04N7/18GK101127885SQ20061001533
公开日2008年2月20日 申请日期2006年8月16日 优先权日2006年8月16日
发明者林士进 申请人:林士进