專利名稱：選擇相機的最佳觀察角位置的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于選擇相機的最佳觀察角位置的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
計算機視覺或可視場景分析是從諸如視頻序列之類的圖像中提取信息的科學(xué)領(lǐng)域。該學(xué)科被應(yīng)用于許多應(yīng)用，例如用于人類可視活動辨識、基于通過一個或多個相機捕獲的視頻數(shù)據(jù)識別人類活動。在這個和許多其他計算機視覺應(yīng)用中的關(guān)鍵問題是相機的放置。由于視頻序列是通過相機進(jìn)行的3D空間到2D圖像平面的投影，該相機的設(shè)置(位置和觀察角)確定了所捕獲的視頻材料是否適合用于計算機視覺任務(wù)。對于起最優(yōu)作用的應(yīng)用，重要的是對于該特定應(yīng)用將以可能的最佳方式定位相機，這意味著當(dāng)例如該應(yīng)用是視頻會議時，重要的是所有發(fā)言者對其他各方參與者而言是可見的，但是相機位置在這種會議系統(tǒng)中傾向于為固定的。存在用于這種視頻會議的計算機視覺應(yīng)用的若干解決方案。在作為實例的 US20070058879中，該解決方案基于全景(panoramic)，而在JP2008061260中，該解決方案基于魚眼鏡頭(fish-eye lenses)。另一種視頻會議系統(tǒng)基于檢測到的用戶的位置設(shè)置其相機配置(JP2005311734)。然而，這些手段僅在感興趣的對象不相互遮擋時是成功的。不過，對于許多計算機視覺應(yīng)用而言，這些手段是不夠的。幾乎所有計算機視覺系統(tǒng)面臨基本挑戰(zhàn)，即如何確定最佳相機設(shè)置。當(dāng)終端用戶他們自己而不是專家必須定位相機時，該問題變得特別有意義。根據(jù)終端用戶的觀點，找到最佳相機設(shè)置以使得感興趣的對象不相互遮擋優(yōu)選地應(yīng)當(dāng)是容易且簡便的。一種可能的解決方案是使用附加的相機。然而，該手段存在可觀的消極方面，比如涉及安裝附加相機的附加成本以及安裝附加相機所需的附加努力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種利用盡可能少的相機找到針對相機的可能的最佳設(shè)置的改進(jìn)的解決方案。根據(jù)第一方面，本發(fā)明涉及一種選擇相機的最佳觀察角位置的方法，包括
“使用感興趣的預(yù)選區(qū)域作為參考區(qū)來針對相機的第一觀察角位置確定第一量化分?jǐn)?shù)，該確定根據(jù)預(yù)定義的量化計分規(guī)則執(zhí)行，
“將該角位置從第一觀察角位置朝向至少一個第二觀察角位置調(diào)節(jié)， “針對每個所述至少一個第二觀察角位置，根據(jù)所述預(yù)定義的量化計分規(guī)則確定第二量化分?jǐn)?shù)，以及
“基于所確定的量化分?jǐn)?shù)確定目標(biāo)觀察角位置。因此，為終端用戶提供指導(dǎo)，該指導(dǎo)允許終端用戶以用戶友好且自動的方式設(shè)置用于計算機視覺系統(tǒng)的相機。而且，提供一種經(jīng)濟的解決方案，因為在計算機視覺系統(tǒng)是例如監(jiān)視系統(tǒng)的情況下，可能需要更少的相機，因為每個相應(yīng)的相機能夠最優(yōu)化觀察角位置。
在一個實施例中，所述預(yù)定義量化計分規(guī)則包括確定針對第一觀察角位置和所述至少一個第二觀察角位置的感興趣的區(qū)域之間是否存在重疊，使得感興趣的區(qū)域之間重疊越多，量化分?jǐn)?shù)將越低，以及感興趣的區(qū)域之間距離越大，量化分?jǐn)?shù)將越高。相應(yīng)地，大重疊清楚地指示不利的觀察角位置，并且對于感興趣的非重疊區(qū)域而言距離越大，觀察角位置將越有利。因此，在例如對所有觀察角位置而言存在重疊的場景中，重疊越少，量化分?jǐn)?shù)將越高。而且，在存在沒有重疊的感興趣的若干區(qū)域的場景中，感興趣的區(qū)域之間的距離越大，量化分?jǐn)?shù)將越高。在一個實施例中，確定目標(biāo)觀察角位置的步驟包括選擇關(guān)聯(lián)到最高量化分?jǐn)?shù)的觀察角位置作為目標(biāo)觀察角位置。在一個實施例中，所述方法進(jìn)一步包括定義閾值量化分?jǐn)?shù)，其中在所確定的量化分?jǐn)?shù)都不高于閾值量化分?jǐn)?shù)的情況下，發(fā)布指示相機是定位不利的并且應(yīng)被重新定位的命令。以此方式，終端用戶被告知未能建立最佳觀察角位置。根據(jù)第二方面，本發(fā)明涉及一種計算機程序產(chǎn)品，其用于在該產(chǎn)品在計算機上運行時命令處理單元執(zhí)行上文提及的方法步驟。根據(jù)第三方面，本發(fā)明涉及一種用于自動選擇相機的最佳觀察角位置的系統(tǒng)，包括
-用于使用感興趣的預(yù)選區(qū)域作為參考區(qū)來針對相機的第一觀察角位置確定第一量化分?jǐn)?shù)的處理器，該確定根據(jù)預(yù)定義的量化計分規(guī)則執(zhí)行，
-用于將該角位置從第一觀察角位置朝向至少一個第二觀察角位置調(diào)節(jié)的角度調(diào)節(jié)機構(gòu)，
-用于以下操作的處理器
-針對每個所述至少一個第二觀察角位置，根據(jù)所述預(yù)定義的量化計分規(guī)則確定第二量化分?jǐn)?shù)，以及
-基于所確定的量化分?jǐn)?shù)確定目標(biāo)觀察角位置。本發(fā)明的這些方面中每一個可以與其他方面中任意一個組合。本發(fā)明的這些和其他方面將根據(jù)下文描述的實施例而清楚明白并且將參照這些實施例而被闡明。


本發(fā)明的實施例將參照附圖僅通過實例方式描述，在附圖中圖1示出根據(jù)本發(fā)明的方法的一個實施例，
圖2示意性描繪了相機已經(jīng)被終端用戶安裝到墻壁的實例，
圖3a_d示意性描繪了針對感興趣的兩個區(qū)域用于圖2中所示的相機的四個不同的觀察角位置，以及
圖4示出根據(jù)本發(fā)明的用于自動選擇相機的最佳觀察角位置的系統(tǒng)的實施例。
具體實施例方式圖1示出根據(jù)本發(fā)明的選擇相機的最佳觀察角位置的方法的實施例的流程圖，但是作為實例該相機是安全相機、網(wǎng)絡(luò)相機、任何種類的模擬或數(shù)字相機。在步驟(Si) 101中，針對相機的第一觀察角位置確定第一量化分?jǐn)?shù)，其中感興趣的預(yù)選區(qū)域被用作參考區(qū)。該確定步驟根據(jù)預(yù)定義的量化計分規(guī)則執(zhí)行。在一個實施例中，該量化計分規(guī)則基于確定在針對第一和至少一個第二觀察角位置的感興趣的區(qū)域之間是否存在重疊。作為實例，一個感興趣的區(qū)域可以是門框，且第二個感興趣的區(qū)域可以是桌子。最佳角位置是門框與桌子不重疊的情況。因此，如果這兩個感興趣的區(qū)域重疊，則量化分?jǐn)?shù)將比這兩個區(qū)域不重疊的情況低。將結(jié)合圖2更詳細(xì)地討論這一點。在步驟(S2) 103中，所述角位置被從第一觀察角位置朝向至少一個第二觀察角位置調(diào)節(jié)，其中對于每個新角位置，所述量化根據(jù)所述預(yù)定義的量化計分規(guī)則確定(S3) 105。 該相機可以安裝到角度調(diào)節(jié)機構(gòu)或成為角度調(diào)節(jié)機構(gòu)的組成部分，該角度調(diào)節(jié)機構(gòu)允許用于角位置調(diào)節(jié)的一個或多個自由度。作為實例，當(dāng)相機安裝到墻壁上時，該角度調(diào)節(jié)機構(gòu)允許相機調(diào)節(jié)水平和垂直角度以及甚至相機的旋轉(zhuǎn)角度。這種調(diào)節(jié)可以由終端用戶手動完成或由相機本身自動完成，該相機可以被預(yù)編程以兩次或更多次地改變角位置，其中針對每個角位置確定所述量化分?jǐn)?shù)。在步驟(S4) 107中，目標(biāo)觀察角位置基于所確定的量化分?jǐn)?shù)來確定。在一個實施例中，確定目標(biāo)觀察角位置的步驟包括選擇關(guān)聯(lián)到最高量化分?jǐn)?shù)的觀察角位置作為目標(biāo)觀察角位置。讓我們假設(shè)對于第一角位置，分?jǐn)?shù)為-10，對于第二角位置，分?jǐn)?shù)為-1，而對于第三角位置，分?jǐn)?shù)為+5，第三角位置具有最高分?jǐn)?shù)并且被選擇為目標(biāo)觀察角位置。在步驟(S5) 109中，定義閾值量化分?jǐn)?shù)以使得在所確定的量化分?jǐn)?shù)都不高于閾值量化分?jǐn)?shù)的情況下，發(fā)布指示相機是定位不利的并且應(yīng)被重新定位的命令。作為實例，“負(fù)” 分?jǐn)?shù)指示在感興趣的區(qū)域之間存在重疊，而“正”分?jǐn)?shù)指示不存在重疊。該閾值量化分?jǐn)?shù)可以是分?jǐn)?shù)零，其指示在感興趣的區(qū)域之間不存在重疊(并且感興趣的區(qū)域之間不存在距離)。被發(fā)布的命令可以是通過例如閃爍紅光的光信號的形式，或者該命令可以是語音命令。如果相機經(jīng)由PC計算機來操作，則該計算機屏幕可以向終端用戶指示相機需要被重新定位。圖2示意性描繪了相機200已經(jīng)由終端用戶201安裝到墻壁207的情況的實例。在許多計算機視覺系統(tǒng)中，定義或檢測感興趣區(qū)域。例如，對于廚房設(shè)置中的可視活動辨識， 感興趣的區(qū)域可以包括冰箱、爐、水槽等等。對于基于感興趣的區(qū)域的計算機視覺應(yīng)用，重要的是設(shè)置相機使得它具有所有感興趣區(qū)域的清楚視圖，并且這些感興趣區(qū)域不重疊(不被遮擋)并且清楚地分離。在該實例中，終端用戶201已經(jīng)選擇了感興趣的兩個區(qū)域，區(qū)A 205和區(qū)B 206，但是感興趣的區(qū)域必須在開始被指示。存在指示感興趣的區(qū)域的不同方法。例如，它們可以由終端用戶201明確指示(在捕獲的圖像平面中或在用戶空間中)或者通過計算機視覺算法自動地檢測。如先前所討論，目的是找到最佳相機設(shè)置，使得感興趣的區(qū)域205、206彼此遠(yuǎn)離且不重疊(或有較少重疊)。如圖1中所討論，目標(biāo)設(shè)置(觀察角+位置)被關(guān)聯(lián)到最大分?jǐn)?shù)，例如如果在感興趣的區(qū)域205、206之間總是存在重疊，則該最大分?jǐn)?shù)事實上可能是負(fù)的。在這樣的場景中，將選擇具有最小重疊(對應(yīng)于最大負(fù)分?jǐn)?shù))的設(shè)置。在終端用戶將相機200放置在該初始位置之后，該相機檢查所有觀察角(傾斜/水平(pan)旋轉(zhuǎn))，通過迭代地且遞增地調(diào)節(jié)相機的觀察角并記錄每個角度的所確定的分?jǐn)?shù)， 基于所述量化分?jǐn)?shù)找到最佳觀察角。該相機決定哪些觀察角足夠好，這可以例如是在感興趣的兩個區(qū)域205、206之間沒有重疊的情況下或在該重疊低于閾值(例如，僅為小重疊)的情況下。如果這種最優(yōu)觀察角被檢測到，則啟動停止程序，此時例如相機閃爍綠光。然而， 如果沒有觀察角足夠好，例如分?jǐn)?shù)為_5、-7和_9，則相機或計算機視覺系統(tǒng)給予終端用戶 201重新定位相機(例如，向哪個方向移動)的指導(dǎo)。然后，繼續(xù)這樣的操作，直到最優(yōu)觀察角(目標(biāo)觀察角)被確定為止。圖3a_3d示意性描繪了針對所述感興趣的兩個區(qū)域(區(qū)域A 205和區(qū)域B 206)的圖2所示的相機200的四個不同的觀察角位置。如果如圖Ia所示，區(qū)域A 205與區(qū)域B 206之間存在重疊，則所述分?jǐn)?shù)可以被給出為負(fù)分?jǐn)?shù)(或低的正值)，并且其值是重疊區(qū)域與較小的被遮擋的感興趣區(qū)域之間的比的函數(shù)。落到相機視圖300之外的感興趣區(qū)域也被視為重疊，如圖Ic所示。如果在感興趣的區(qū)域A和B之間沒有重疊，如圖Ib和Id所示，則所述分?jǐn)?shù)為正的，且其值是感興趣的區(qū)域之間的最小距離d 301的函數(shù)，使得距離d越大，所述分?jǐn)?shù)變得越大。例如，圖Id的分?jǐn)?shù)大于圖Ib的分?jǐn)?shù)，這指示圖Id的設(shè)置優(yōu)于圖Ib的設(shè)置。相應(yīng)地，關(guān)聯(lián)到圖Id的觀察角位置具有最高量化分?jǐn)?shù)，其變成目標(biāo)觀察角位置。在沒有觀察角位置是有利的情形中，相機或耦合到相機的計算機系統(tǒng)可以指示可以產(chǎn)生更好視圖的可能的相機位置。假設(shè)圖Ia所示的情形具有最高分?jǐn)?shù)，則感興趣的區(qū)域的重疊最有可能通過水平且向左(從相機的觀察點來看)移動相機位置來解決。作為上述的結(jié)果，甚至對于無經(jīng)驗用戶而言，找到合適的相機設(shè)置將是相對容易的。圖4示出根據(jù)本發(fā)明的用于自動選擇相機201的最佳觀察角位置的系統(tǒng)400的實施例，該系統(tǒng)包括處理器(P)401、用于調(diào)節(jié)相機的角位置的角度調(diào)節(jié)機構(gòu)(A_D_M)402以及存儲器404。處理器(P)401可以被集成到相機200或包括在由終端用戶201操作的計算機403 中并且確定如先前圖1和2中所討論的所述量化分?jǐn)?shù)，或者可以提供兩個處理器，一個在計算機中且一個在相機中。角度調(diào)節(jié)機構(gòu)(A_D_M) 402可以是通過經(jīng)由傾斜和/或平移和/ 或旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)相機的觀察角來迭代地且遞增地調(diào)節(jié)相機的角位置的任何裝置。在一個實施例中，對于每個角位置，所確定的分?jǐn)?shù)被記錄和存儲在存儲器404中。在另一個實施例中，在每個時間點處的最大分?jǐn)?shù)被存儲，以使得當(dāng)更大分?jǐn)?shù)被記錄時，它取代存儲器中先前的最大分?jǐn)?shù)和對應(yīng)的觀察角位置。以此方式，只有最大分?jǐn)?shù)和相關(guān)聯(lián)的觀察角位置被存儲。該存儲器可以包括在計算機403中或包括在相機200中。觀察角的調(diào)節(jié)可以由終端用戶201 手動執(zhí)行，或者相機可以被預(yù)編程以執(zhí)行觀察角“掃描”，在這種情況下例如10個不同的觀察角被掃描，其中對于每個觀察角，量化分?jǐn)?shù)由處理器(P) 401確定并且存儲在存儲器404 中。每個分?jǐn)?shù)被關(guān)聯(lián)到針對其確定該分?jǐn)?shù)的角位置。如先前圖1和2中所討論，所述目標(biāo)觀察角位置隨后被確定?？梢蕴峁┮环N適當(dāng)?shù)能浖a(chǎn)品，其允許終端用戶201經(jīng)由終端用戶家用計算機操作相機，例如終端用戶201可以通過例如輸入相機200將要掃描多少觀察角或通過輸入哪些觀察角應(yīng)當(dāng)被掃描來手動操作相機201。計算機403的監(jiān)視器可以例如顯示被相機200 看到的不同視圖并顯示觀察角。以此方式，終端用戶201可以估計哪些觀察角可能是最佳觀察角。隨后，終端用戶可以輸入若干個觀察角并且讓處理器確定每個觀察角的分?jǐn)?shù)。為了解釋而非限制的目的，陳述了所公開的實施例的某些特定細(xì)節(jié)，以便提供對本發(fā)明的清楚和徹底的理解。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明可以在不完全符合本文所陳述的細(xì)節(jié)的其他實施例中實踐，而不明顯脫離本公開的精神和范圍。而且，在該上下文中，且為了簡潔和清楚的目的，省略公知的裝置、電路和方法的詳細(xì)描述，從而避免不必要的細(xì)節(jié)和可能的混淆。 權(quán)利要求中包括附圖標(biāo)記；然而，附圖標(biāo)記的包括僅僅是為了清楚的原因且不應(yīng)當(dāng)解釋為限制權(quán)利要求的范圍。
權(quán)利要求
1.一種選擇相機的最佳觀察角位置的方法，包括-使用感興趣的預(yù)選區(qū)域(205，206)作為參考區(qū)來針對相機的第一觀察角位置確定第一量化分?jǐn)?shù)(101)，該確定根據(jù)預(yù)定義的量化計分規(guī)則執(zhí)行，-將該角位置從第一觀察角位置朝向至少一個第二觀察角位置調(diào)節(jié)(103)，-針對每個所述至少一個第二觀察角位置，根據(jù)所述預(yù)定義的量化計分規(guī)則確定第二量化分?jǐn)?shù)(105)，以及-基于所確定的量化分?jǐn)?shù)確定目標(biāo)觀察角位置(107)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述預(yù)定義的量化計分規(guī)則包括確定針對第一觀察角位置和所述至少一個第二觀察角位置的感興趣的區(qū)域(205，206)之間是否存在重疊，使得感興趣的區(qū)域之間重疊越多，量化分?jǐn)?shù)將越低，并且感興趣的區(qū)域之間距離(301)越大， 量化分?jǐn)?shù)將越大。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中確定目標(biāo)觀察角位置的步驟包括選擇關(guān)聯(lián)到最高量化分?jǐn)?shù)的觀察角位置作為目標(biāo)觀察角位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括定義閾值量化分?jǐn)?shù)(109)，其中在所確定的量化分?jǐn)?shù)都不高于閾值量化分?jǐn)?shù)的情況下，發(fā)布指示相機是定位不利的并且應(yīng)被重新定位的命令。
5.一種計算機程序產(chǎn)品，其用于在該產(chǎn)品在計算機上運行時命令處理單元執(zhí)行權(quán)利要求1的方法步驟。
6.一種用于自動選擇相機(201)的最佳觀察角位置的系統(tǒng)(400)，包括-處理器(401)，用于使用感興趣的預(yù)選區(qū)域(205，206)作為參考區(qū)來針對相機的第一觀察角位置確定第一量化分?jǐn)?shù)，該確定根據(jù)預(yù)定義的量化計分規(guī)則執(zhí)行，-角度調(diào)節(jié)機構(gòu)(402)，用于將該角位置從第一觀察角位置朝向至少一個第二觀察角位置調(diào)節(jié)，-處理器(401)，用于-針對每個所述至少一個第二觀察角位置，根據(jù)所述預(yù)定義的量化計分規(guī)則確定第二量化分?jǐn)?shù)，以及-基于所確定的量化分?jǐn)?shù)確定目標(biāo)觀察角位置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種選擇相機的最佳觀察角位置的方法。使用感興趣的預(yù)選區(qū)域作為參考區(qū)來針對相機的第一觀察角位置確定第一量化分?jǐn)?shù)，該確定根據(jù)預(yù)定義的量化計分規(guī)則執(zhí)行。該角位置被從第一觀察角位置朝向至少一個第二觀察角位置調(diào)節(jié)。對于每個所述至少一個第二觀察角位置，第二量化分?jǐn)?shù)根據(jù)預(yù)定義的量化計分規(guī)則確定，并且最后，目標(biāo)觀察角位置基于所確定的量化分?jǐn)?shù)確定。
文檔編號G06T7/00GK102414717SQ201080018899
公開日2012年4月11日 申請日期2010年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月29日
發(fā)明者單 C., 王 L., J. 皮爾 M., L. J. D. E. 范德帕爾 S. 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司