TWI267805B - Method and apparatus for automatically adjusting monitoring frame based on image change - Google Patents

Description

1267聯 twf.doc/g 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於-種根據影像變化 面的方法及裝置，且特別是有關於_種用於, 統，可根據影像變化自動調整於視查 、〜像瓜控糸 【先前技術】 旦面的方法及裝置。 隨著網路的日益普及，應用在 陳出新，除了 -般的_、收發電子以 外，近來更發展出彻網路傳播照丨 ^ ^ 面等多媒《案的功能，且更由於網路步;二 使得網路傳輸的速度也成倍數成長，因此，、二 :傳送:時視訊影像的監控系統，使用者只二 像擷取裝置及一個影像接收裝置，即可利用 ^ 取裝置擷取監控晝面，而透過鱗回傳像= :於影像接收裝置供使用者檢視，如此不僅節；； 銷’更提供-個極為便利的監控f道。 乂即令開 中華民國第442768號專利揭露—種根據影 _解除之保全系統’其操作的流程係繪示。」 I其中a “繼、統開始進行監控時，影像掏取 影像框架’而Ai則代表時間i時所掏取 像框茱，其糸統的處理步驟如下： ’、 靜止啟動影像擷取裝置，並擷取-個 者在步驟SUW (或其它數目）個像位接 5 Ί26780^twf.d〇c/g 將框架AG^#j M個像素單位，此像素單位之像 為此像素單元所包含4個像素之像素值的平均值。’、’、 在步驟S130中，擷取下一個影像 此圖亦為靜止的影像，並將其編號為射圖’ 則將此框架A!參照步驟S120進行相同的分割。乂 1 S140 在步驟S150巾，將框架Ag與框架、對應位 素早位的像錄相減，並取其絕對值，

架Al的所有像素單位中，其像素值差異最大者= 代表框架AG練架Ai間’對應位置像 = 減的絕對值’則R值之最大差距是取Ρι，p2，.·像:,： 此在第-像素單位到第讀素單位間差異之絕對值^中^ 取大差距值，G值與B值間最大差距之算糾和r值相 =如此’ I沙X得馳架Ag與轉Αι巾像素值 至距’亚以MAXi(R,G,B)代表予以儲存，其中MAXi(R g b) 係代表影像框架Ah與影像框“之·素值差距的極大 值0

士在步驟S160中，將影像框架Αι所包含之像素單位， 繼續與所操取之下-影像_ a2進行比對，並重複步驟 S140至步驟S16〇，直到完成多組（1〇 間之比對為止。在步驟咖中，接著在所取 仇G，B)資料巾取最大的R值、G值與b值組合為校 正决差（R，G，B)值，此即影像擷取裝置的誤差範圍， 並同％將影像框架Aj設為關鍵框架（KeyFrame)。 經由上述處理步驟，使保全系統可以藉由比對所擷取 6 1267職 wf.doc/g 之序列數位影像的位元映射圖，來調整及校正影像掏取壯 置之訊號’使保全系統可避免因影像擷取I置所產= 差，而錯秩啟動錄影程序。 然而，習知技術雖然可以偵測到影像變化，並根 像變化的程絲決定何時要啟動錄影程序，以及何；= 閉錄影程序，但其至少具有以下缺點： 、$

1.習知的影像監控裝置無法自動追蹤影像變化並 顯示在監視螢幕上。 守 • ’白知的影像監控裝置必須設計一個旋轉機構來轉

鏡頭，但仍然會有監視死角的產生，不但製作成本較言， 且安全性也令人無法放心。 N 3.由於習知的影像監控裝置增加了—個旋轉機構，因 此其所需耗費的電力亦大幅增加，若架設成—個監視網， 則其所需耗費的電力相當可觀。 、’ 4·因為旋轉機構係使用機械的方式運作， 磨耗而發找障。 【發明内容】 有鑑於此、，本發明的目的就是在提供—種根據影 化自動调整監視晝面的方法，藉由將影像分割為多個單位 區塊，而能夠根據各單位區塊的影像變化，找出多個纖4 單位區塊，達到監測移動晝面的目的。 又匕 本發明的再一目的是提供一種根據影像變化自動 整監視畫面的裝置，藉由一個變化區塊判斷裝置找出，° 中發生變化的區塊’並利用，個區域影像輸:裝置調 7 twf.doc/g 出影像的區域及解析度，而達到自動調整監視晝面的目的。 本發明提出一種根據影像變化自動調整監視晝面的 方法，適於由影像掏取裝置擷取一張影像，以一個預設解 析度傳送至影像接收震置，此方法包含下列步驟：首先以 影像擷取裝置將影像分割成多個單位區塊，接著由影像擷 取裝置分別計算各單位區塊的影像變化，並標定出多個變 化單^區塊，然後由影像擷取裝置選擇一個目標影像區域 以涵蓋所述之多個變化單位區塊，最後則由影像擷取裝置 將此目標影像區域之解析度調整為預設解析度，並輸出至 影像接收裝置。 依照本發明的較佳實施例所述根據影像變化自動調 ，監視晝面的方法，其中所述分別計算各單位區塊的影像 變化，並標定出多個變化單位區塊的步驟包括： 算出各單位區塊之料

監視晝面的方法，上述之 收裝置之網路頻寬而定。 ^分即度及容許度比較，而當任一個尺差 =、士G差值及β差值大於此R容許度、G容許度及β容許 又日守’=標定此單位區塊為—個前述的變化單位區塊。 α、依照本發明的較佳實施例所述根據影像變化自動調整 上述之預設解析度係根據傳送至影像接 依…、本％明的較佳實施例所述根據影像變化自動調整 8 f.doc/g 監視晝面的方法’上述之影像接收裝置係為一個顯示裝置。 依P、?、本發明的較佳實施例所述根據影像變化自動調整 監視晝面的方法，上述之預設解析度係為顯示裝置之解析 度。

依照本發明的較佳實施例所述根據影像變化自動調整 監視晝面的方法’上述之影像接收裝置係為—個紀錄裝置I。 P依照本發明的較佳實施例所述根據影像變化自動調整 ，視晝面的方法，其中在選擇目標影像區域時，更將目^ 影像區域内的一個無變化行刪除，其中，此無變化行包= 目標影像區域内排列成—行的多個單位 述多個變化單位區塊之任一個。 不匕括所 γ _較佳實施綱述根據影像變化自動調整 =視旦面的方法，其中在選擇目標影像區域時，更將目 衫像區域_—個無變化_除，其中，紗變化列包^ 目標影像區域_列成—列的多鮮

述多個變化單位區塊之任—個。 t且不包括所 〜見的較佳實施例所述根據影像變化自動調整 其中在選擇目標影像區域時，更將目標 此無 2明提出—種根據影像變化自動 置包括—個影像錄裝置、—個影像接收裝置了-個Ξ 9 c/g •I2678Q5tw,d0 化區塊判斷裝置以及—個區域影像輸出裝置。其中， 表頁取衣置係用以擷取一個影像，而影像接收裝置係用以 收此f像摘取裝置所掏取之影像。此外，變化區塊判斷裝 ，係設於，像擷取裝置，而變化區塊細裝置係將影像= 告多個單位區塊，分別計算各單位區塊的影像變化，並 才不疋出夕们受化單位區塊，區域影像輸出裝置則設於影像 擷取裝置’此區域影像輸出裝置根據所述多個變化單位區 塊決定一個目標影像區域以涵蓋所述多個變化單位區塊， 並將目標影像區域以一個預設解析度傳輸至影像接收裝 置。 照本發明的較佳實施例所述根據影像變化自動調整 監視晝面的裝置，其中變化區塊判斷裝置分別計算出各單 位區塊之平均RGB值，每間隔一段預設時間比較前後兩 擷取之影像中各單位區塊之平均RGB值的差值，分別獲 得一個R差值、一個G差值及一個B差值，並將此R差 值、G差值及b差值，各別與預設之一個R容許度、一個 G容許度及一個b容許度比較，並在任一個R差值、G差 值及B差值大於此R容許度、〇容許度及b容許度時，標 定此單位區塊為一個前述的變化單位區塊。 依照本發明的較佳實施例所述根據影像變化自動調整 監視畫面的裂置，其中區域影像輸出裝置在決定目標影像 區域時，更將目標影像區域内的一個無變化行刪除，其中， 此無變化行包括在目標影像區域内排列成一行的多個單位 區塊，且不包括所述多個變化單位區塊之任一個。 10 1267805 wf.doc/g 依照本發明的較佳實施例所述根據影像變化自動調整 監視晝面的裝置，其中目標區域標示裝置在選擇目標影像 區域日^，更將目標影像區域内的一個無變化列刪除，其中， 此無變化列包括目標影像區域内排列成一列的多個單位區 塊，且不包括所述多個變化單位區塊之任一個。 依照本發明的較佳實施例所述根據影像變化自動調敕 監視晝面的裝置，其中目標區域標示裝置在選擇目標影^

區域％，更將目標影像區域内的一個無變化行與一個無織 ^列刪除，其中，此無變化行與無變化列分別包括在 ，像區域内排列成一行與一列的多個單位區塊，且在這二 無變化行與無變化列中不包括所述多個變化單位區塊 一個。

無ί發明因採用在影像擷取裝置中配置-個變化區塊 ^衣置及-倾域影像輸出裝置結構，因此能夠在 /生移動或變化時，自動找出職的單純塊，並決1 :整目標區域的影像’而能夠達到自動調整監視晝^面：目 目的、特徵和優點能更明顯 並配合所附圖<，作詳細說 為讓本發明之上述和其他 易懂，下文特舉較佳實施例， 明如下。 【貫施方式】 卞人丨五只她例所繪示的： 自動調整監視畫面的裝置方塊圖。繪 係利用影像擷取裝㈣之解析心 I2678Q5t wf.doc/g 解析度不相等的原理，藉由在影像彳頡 < 個變化區塊判斷裝置211及一個 像 设置〜 «擷取料的變側純 取裝置21。係藉由網路2心 22〇透過網路23。與影獅 像汽二影像接收裝置22G上觀看到由影 220開“取的原始影像。而當影像接收裝置 所敌-二取办像的同％，變化區塊判斷裝置211即會將 個單二值單位區塊’且分別計算並記錄每 =百萬像素攝影機為例，其解析度為〗継觀邮 則她妓^她）’右切割之單位區塊的大小為32*32dpi， =Vr32=128G卿㈣塊，峻些單位區塊 1 B值則可藉由下列算式計算出來： ,^) = ^(^(32*χ + ζ·32^ + Λ/.〇.>3ΐ57· = 〇^31) ^(-^) = ^(32*χ + /,32^ + Λ/ = 〇...31,7· = 〇...31) ▲机(32* 叫 32^ + Λ㈣...3w = ()...31) 日士 艾化區塊判斷裝置211即會在每間隔一段預設 =„/]如G·2秒）時取得—張影像’依同樣方法計算出 母们早位區塊之平均RGB值，並將後一張掏取影像中每 I2678Q5twf doc/g 個單位區塊之平均RGB值與 單位區塊之平均RGB值相減，而^ 中相對應的 一個G差值及一個B差值。 又侍一個R差值、 匕區塊判斷裝置211則會將此 及B至值，分顺預設之R容許度、 | ^差值

相比較，若其中任一個R差值、G差值及谷許度 容許度、G容許纽b容許鱗，力 ，此R 生變化，而標定此單位區塊為-個變化單 有差異，且在操取影像中有'先二;否有差異’若判斷 的正整幻被標示為變化單位區ϋ=(+η為大於等於1 212則會決定一個目桿影傻:\區域影像輸出裝置 塊，並透過網路23〇二目^ = 變化單位區 乂曰·衫像接收裝置220之顯示螢幕的解 :ς : 230所能支援的傳送頻寬。 Τ又次者疋網路 圖3疋依照本發明較佳實施例所緣示的根 自動調整監視晝面的方法流程圖。請參照圖3，本/實^ H影像m個預設解析“送 衫像接收裝置，而能夠自動調整監視晝面。，卜

=影，收裝置可以包括有—個顯示裝置及_:個紀J 而上述的預設解析度即可設定為此顯示裝置之 或者是根雜駐影像純裝置摘關寬職支援的ς 13 I2678QS twf.doc/g 決定’並不㈣蜞範圍，使用者可城#需要， 调整此預設解析度。 乂优焉1不而要， 影像變化，紐再分別計算各個單位區塊的 …纟二疋出夕個變化單位區塊（步驟S320)。其 區塊二Ϊ =1塊=雜序為先分別計算各個單位 e、， " 1 ，接著在每間隔一段預設時間時，比 f後兩鋪取影像巾各辦㈣塊之平均職值的差 =1分職得-個R差值、—個G差值及—個b差值， j再將此R差值、G差值及B差值，各別與預設之一個 各存度、一個G容許度及一個b容許度比較，當任一組 R差值、G差值及B差值大於R容許度、G容許度及b容 +度日守，則標定此早位區塊為一個變化單位區塊。 在所有的單位區塊都經比較及標定完畢之後，則影像 ，取裝置會選擇一個目標影像區域以涵蓋所有標定的變化 單位區塊（步驟S330)。以下列舉幾種不同之實施方式， 來說明目標影像區域決定的方法，使各位對於本發明能有 更進一步的了解： 第一種實施方式，係在選擇該目標影像區域時，更可 將目標影像區域内的一個無變化行刪除，而此無變化行可 以包括在此目標影像區域内排列成一行的多個單位區塊， 但不包括任何一個標定的變化單位區塊。 第二種實施方式，則可以在選擇該目標影像區域時， 將目標影像區域内的一個無變化列刪除，而此無變化列可 14

.12678 05wf.d〇c/g 以匕括在此目標影像區 但不第包括:何-個標定的變 弟二種實施方式，則 =:成二：多個_塊 敢後在目標影像區域決定之德，ρ ^ 此目標影像區域之解析度像擷取裝置會將 像接收裝置（步驟S34G) °广’、’、、°又斤度，並輸出至影 的押:圖4 ’本實施例係將一個解析度為4i6,4dPi 塊，其^為13*12=156個32*32邮的單位區 抬而愛由旦有斜線的單位區塊係代表標定的變化單位區 免’而：色框所圍繞的範圍則代則所選擇的目標影像區域。 沖本Λ麵例之目標影像區域的計算方法係先將所有的變 化單位區塊依照其相對應全部晝面的位置，定義其义軸與 y軸座私。接著，將所有的變化單位區塊之最大及最小X 值’刀別疋義為目標影像區域（p〇cus Βΐ〇ς^)之最大及最 小X值，同時也將所有的變化單位區塊（ChangedB1〇ck) 之最大及最小y值，分別定義為目標影像區域之最大及最 小y值，其計算公式如下：

FocusBlockMinX:=:Min(all ChangedBlockX) FocusBlockMinY^Mir^all ChangedBlockY) FocusBlockMaxX=Max(all ChangedBlockX) 15 12678iQ§twf.d〇c/g

FocusBlockMaxY=Max(all ChangedBlockY) 然後’再將目標影像區域所涵蓋的區塊換算成實際影 像座標，並配合預設解析度即可得到目標影像區域之像素 座標（Focus Area)及縮放倍率（Zoom Ratio)(將區塊大 小定義為BlockWidth * BlockHeight，左上角的座標定為 (0,0)，而預没解析度則設定為Target Width * TargetHeight)，其計算公式如下：

FocusAreaMinX=(FocusBlockMinX-l) * BlockWidth FocusAreaMinY=(FocusBlockMinY-l) * BlockWidth FocusAreaMaxX^FocusBlockMinX * BlockWidth-1 FocusAreaMaxY=FocusBlockMinY * BlockWidth-1 ZoomRatioX-(FocusBlockMaxX - FocusBlockMinX) * BlockWidth / TargetWidth ZoomRatioY=(FocusBlockMaxY — FocusBlockMinY) * BlockHeight / TargetHeight 如圖4所示，本實施例係包括有6個變化單位區塊， 其座標分別為(4,2)、（7,4)、（3,5)、（8,6)、（11，8)及(5，10)， 而其所涵蓋的目標影像區域大小則可由下列公式計算出 來：

MinX=Min(4,7,3,8，ll，5)=3 MinY=Min(2,4,5,6,8,10)二 2 MaxX=Max(4,7,3,8，l 1，5)=11 MaxY=Max(254?556?8510)= 10 16 1267 8Q5twf.d〇c/g 如此可以計算出目標影像區域所涵蓋的範圍 到（11，10) ’換算成實際像夸 ， 「Π O 像素座標時則分別為 [(3-1) 32,(2-1) 32^(64,32)^[11*32-1,ι〇*32-1Η351 319) ’若欲透過解析度^76*144dpi 輸 影像的縮放倍率則約為橫向：（351卿胸^傳=: 丨2^44—2产。其中’若此影像電話僅支援等比率:縮 ，、可=取較大的倍率縮放此目標影像區域的影像。

圖5疋依照本發明較佳實施例所繪示的計 目標影像區域的示咅圄。社夂日;— 〇J 像區域内”整行”或，，整列，，沒有包括變化 早區4的區塊（如圖5中有班點標示的單位區塊 標影像區域移除’而將剩餘的單位區塊合併成，圭 面，，，並於移除之位置加入分割線。 σ旦 接著，再利用合成的目標影像區域的實際座標及大 來進行影像錄製或傳輪’制本實施例之方法即可有效加

=私？區域的放大倍率’而達到較佳之錄影或傳輸影像品 ^ ，5所示，第6,7列及第8,9,1〇，u行均被移除，並 刀°】線在合成目標影像區域後，可有效加大移動區 域之放大倍率約40%。 圖6疋依照本發明較佳實施例所繪示的根據影像變化 ^動調整監視畫面的裝置之-操作範例。請參照圖6,本 貫施例係依操作步驟分棚分為娜影像、計算目標影像 區域、輸出目標影像區域及顯示在影像接收裝置等四個欄 17 I2678.Q5 twf.doc/g :述=依狀況分為a、b、C、d等四組影像’其操作流程 所以面為「一間房子」’因為沒有移動書面， 為豪域即為整張畫面，所輸出及顯示的晝面亦 b查tr有個人」進人晝面時，本發明之裝置會自動將 二/、a.晝面進行比較’而將目標影像區 、 :：!Γ象方塊，並在調整此目標影像區域内之影U斤」 4輸出’而在影像接收裝置顯示出「 C.接下來有隻「I苗」跑了進來，本發㈣寺 將C.書面盥b壹隹…r 衣置會自動 、二：：塊：== 和心 =後輪而在影像接《置顯示*「人 d.接下來「人」走了’只剩下「雜」 會自動將d.晝面與c.晝面進行比較，而將衣置 析度後輸出’而在影像接收裝置顯示出「I苗二 此外，运可以设定一個延遲時、 的方式進行轉換，以避免㈣像 I崎為平緩 快，而造成枚視晝面的人不舒ΐ接收装置的晝面跳動太 綜上所述，在本發明之根據 面的裝置及方法中，藉由在影像掏取;置 18 I2678QS twf.d〇c/g 生移動二fi — 個區域影像輸出裝置’而能夠在影像發 -個目尸：：二自動找出對應的變化單位區塊，並決定 的輪出至衫像接收裳置’達到自動調整監視晝面的目 限定露如上，然其並非用以 和範圍内，當可 範圍當視後附之申往哀' 牟因此本發明之保護 【圖式簡二期順界定者為準。 的操^^為習知根據影像變化啟動與解除之保全系統 圖2是依照本發明較佶者 動調整監視晝面的裝置方塊U猶示的根據影像變化自 圖3是依照本發明較佳實於 動調整監視晝面的方法流程圖κ。⑪列所繪示的根據影像變化自 圖4是依照本發明較佳實 像區域的示意圖。 汀、、9不的计异早一目標影 圖5是依照本發明較佳 標影像區域的示意圖。 &歹所綠示的計算多重分割目 圖ό是依照本發明較佳實施 人 動調整監視畫面的裝 置之一柽从狄彳所、細不 的根據影像變化自 【主要元件符號朗】 乍範例。 S110 ·項取影像框架八〇 126 V 8iQ§twf.d〇c/g S120 :將影雜架A〇分割 S130 :擷取一影像框架、 sl4〇 :將影像框架Ai分割 ΜΑ::βΓ行影像框架〜與影像框架Ai比對，取 關：將圖Ai存為圖Αμ 之R=值由所求得之1〇組MAXi(R剔中分別取最大 ^ 亚將其存為校正誤差，同時將圖存為關鍵框 210 211 212 220 230 S310 影像掏取裝置 受化區塊判斷裝置 區域影像輸出裝置 影像接收裝置 網路 S32〇:.it取裝置將影像分割成多個單位區塊 化，並標定像變 S330 ·影像掏取梦罢 之多個變化單位區塊 目軚影像區域以涵蓋所述 S340 ·影像掏取裝置 預設解析度，並輪出域順 400、500·•擷取影像 衣置 20

Claims (1)

1. f.doc/g 十、申請專利範圍： 1·一種根據影像變化自動調整監視晝面的方法，其德 由一影像擷取裝置操取一影像，以一預設解析度傳送多〆 影像接收裝置，該方法包含·· 又 该影像擷取裝置將該影像分割成多個單位區塊； 該影像擷取裝置分別計算各該單位區塊的影像變牝， 並標定出多個變化單位區塊； 該影像擷取裝置選擇一目標影像區域以涵蓋所述之多 個變化單位區塊；以及 綠衫诼彌取裝置將該目標影像區域之解析度調整為該 預設解析度，並輸出至該影像接收裝置。 敕A 2·如申明專利範圍第1項所述之根據影像變化自動調 整監視晝面的方法，其巾所述分顺算各該單㈣塊的影 像义化’並標定出多個變化單位區塊的步驟包括： 刀別δ十异出各該單位區塊之平均值； 每_-預設日HIM㈣後兩擷取之影像巾各該單位 二5平均RGB值的差值，分別獲得—R差值、- G差 夂· B ^，並賴R差值、該G差值及該B差值， 幸1 ίΓ之—R容許度、—G容許度及—B容許度比 當任一該R差信、兮广$ , 許度、¥ G ^ 值及該B差值A於該R容 忒G谷,午度及该B容許度 -個前述的變化單位區塊。 《/早位£塊為 3·如申請專利範圍第 項所述之根據影像變化自動調 21 I26780& wf.doc/g 整監視晝面的方法，# r^二工 像接收裝置之網路頻寬而^預叹知析度係根據傳送至該影 整監:=!範二第/項所述之根據影像變化自動調 ❻申請專影像純裝置料-顯示裝置。 整監視畫_方法m項，之根據影像變化自動調 解析度。，、中^預5又解析度係為該顯示裝置之 整龄tutu第1項所述之根據影像變化自動調 Λ ^法’其中該影像接收裝置係為—紀錄裝置。 整監中據影像變化自動調 =標影像區域内的-無^行刪除二變= 包括所述多個變化單位區塊之任一。 不 敫二申面?，/1項所述之根據影像變化自動調 :見旦面的方法’其中在選擇該目標影像區域時，更將 域内的-無變化列刪除，其中，該無變化列 ^括為目㈣像區域内排列成—列的多個單位區塊，且 包括所述多個變化單位區塊之任一。 財t申請專利範圍第1項所述之根據影像變化自動調 r孤視旦面的方法’其中在選擇該目標影像區域時，更將 该目標影像區域内的—無變化行與—無變化列刪除，盆 中，該無變化行與該無變化列分別包括該目標影像區域^ 排列成一行與—列的多個單位區塊，且不包括所述多個變 22 I2678QS twf.doc/g 化單位區塊之任一。 1〇·一種根據影像變化自動調整監視晝面的裝置，包 括·· 一=像擁取裝置，用以擷取-影像； 〜像接收裝置，用以接收該影像擷取裝置所擷取之 影像； 變化區判斷裝置，其係設於該影像操取裝置，該 管久二衣置將該影像分割成多個單位區塊，分別計 二早純塊的影像變化，並標定出多個變化單位區 塊，以及 置’其係設於該影像擷取裝置’該 旦;德r、出t置根據所述多個變化單位區塊決定一目標 以涵盒所述多個變化單位區塊 標影像 &域以—預^解析度傳輸至該影像接收裝置。 士周敕月專利範圍$1〇項所述之根據影像變化自動 晝面的裝置，其中該變聽塊觸裝置分別計算 口 =位區塊之平均RGB值，每間隔—預設時間比較 古二4取之衫像中各該單位區塊之平均RGB值的差 f]獲得—R差值、—G差值及—B差值，並將該R 一 〇差值及該B差值，各別與預設之一 R容許度、 1容許纽—B料度比較，並在任m值、該G 2及該B差值大_ R容許度、該G容許度及該B容 口又時，標定該單位區塊為一個前述的變化單位區塊。 23