影像流量分析方法及具有影像流量分析功能的摄影机

摘要

本发明公开一种影像流量分析方法及其相关摄影机，其是用来判断一物件是否通过一监控区域。该影像流量分析方法包含有在关联于该监控区域的一视讯画面中划设两条边界以形成一计数流道，利用该两条边界的相对应端点分别定义该计数流道的一入口分界以及一出口分界，当该物件经由该些边界、该入口分界及该出口分界的其中之一进入该计数流道时设定一起始点，且在该物件经由该些边界、该入口分界及该出口分界的其中之一离开该计数流道时设定一终止点，以及利用该起始点与该终止点，判断该物件是否通过该计数流道。

说明书

技术领域

本发明提供一种监控摄影机，尤指一种具有影像流量分析功能的摄影机及相关的影像流量分析方法。

背景技术

请参阅图13，图13为现有技术的流量分析技术的示意图。流量分析技术广泛应用在商场、风景区的游客流量统计，或道路、停车场的车流量计算等方面，行人或车辆穿越特定出入口就视为一笔流量资讯。如图13所示，为了判断物件30是否通过缺口32，传统流量分析技术会在缺口处划设一条侦测线Ls，只要物件30穿越侦测线Ls即认为该物件30符合条件，而增加流量计数。但是，传统的流量分析技术不能辨识出物件30通过缺口32后的行为，例如：传统流量分析技术是认为物件30沿着方向V1及方向V2的移动都符合流量技术标准，然实际上使用者并不希望将物件30沿着方向V2的移动行为算入流量计数中。因此，如何设计一种能够有效分辨物件相对于缺口的移动距离及方向的崭新流量分析技术，便为相关监控产业的重点发展目标。

发明内容

本发明是提供一种具有影像流量分析功能的摄影机及相关的影像流量分析方法，以解决上述的问题。

本发明公开一种影像流量分析方法，用来判断一物件是否通过一监控区域。该影像流量分析方法包含有在关联于该监控区域的一视讯画面中划设两条边界以形成一计数流道，利用该两条边界的相对应端点分别定义该计数流道的一入口分界以及一出口分界，当该物件经由该些边界、该入口分界及该出口分界的其中之一进入该计数流道时设定一起始点，且在该物件经由该些边界、该入口分界及该出口分界的其中之一离开该计数流道时设定一终止点，以及利用该起始点与该终止点，判断该物件是否通过该计数流道。

本发明又公开利用该起始点与该终止点，判断该物件是否通过该计数流道的步骤包含透过该起始点与该终止点定义出一移动向量，计算该移动向量相对于一参考轴的一投影长度，以及根据该投影长度与一门槛值的比较结果，判断该物件是否通过该计数流道。

本发明又公开利用该两条边界定义至少一参考点，计算该至少一参考点与该起始点的一第一距离、及该至少一参考点与该终止点的一第二距离，以及该第一距离和该第二距离的差值的绝对值大于一预设值时，判断该物件通过该计数流道。

本发明还公开一种具有影像流量分析功能的摄影机，其包含有一影像撷取器以及一运算控制器。该影像撷取器用来撷取一视讯画面。该运算控制器电连接该影像撷取器，用来执行如前段说明所述的影像流量分析方法，以计算该视讯画面中一物件的通过数量。

本发明的影像流量分析方法以划设边界的方式，由使用者根据监控区域内物件移动的位置分布与方向自行决定计数流道的尺寸，定义出计数流道的进出方向和边界范围，如此可大幅提高对物件移动的些微偏差的容忍度，没有沿着定义方向穿越计数流道的物件被排除，故能显著提高流量计数的正确率。

附图说明

图1为本发明实施例的摄影机的功能框图。

图2与图3分别为本发明不同实施例的应用摄影机的情境示意图。

图4为本发明实施例的影像流量分析方法的流程图。

图5为本发明实施例的具有计数流道的视讯画面的示意图。

图6为本发明另一实施例的具有计数流道的视讯画面的示意图。

图7为本发明另一实施例的具有计数流道的视讯画面的示意图。

图8与图9分别为本发明不同实施例的具有计数流道的视讯画面的示意图。

图10为本发明另一实施例的计数流道的设计示意图。

图11为本发明另一实施例的具有弧线出入口分界的计数流道的示意图。

图12为本发明另一实施例的具特殊形状的计数流道的示意图。

图13为现有技术的流量分析技术的示意图。

符号说明：

10摄影机

12影像撷取器

14运算控制器

16影像显示器

18输入装置

20物件

30物件

32缺口

C 计数流道

C1、C2 圆弧

I 视讯画面

L1、L2 边界

L3、L4、L5线段

P11、P21、P12、P22 端点

E1出口分界

E2入口分界

T 轨迹

Pa起始点

Pb终止点

Ax参考轴

Vm移动向量

Lp投影长度

Pr、Pr1、Pr2参考点

D1第一距离

D2第二距离

Ls侦测线

V1、V2 方向

步骤400、402、404、406

具体实施方式

请参阅图1，图1为本发明实施例的摄影机10的功能框图。摄影机10包含影像撷取器12以及运算控制器14，并可选择性搭配连结于影像显示器16和/或输入装置18。影像撷取器12用来撷取视讯画面，运算控制器14电连接影像撷取器12以利用视讯画面执行影像流量分析方法，意即计算视讯画面中物件在某些区域的通过数量。影像显示器16可以是触控显示器，除了用来显示视讯画面，还能让使用者透过触控功能在视讯画面上划设流量分析用的计数流道。或者，影像显示器16可为非触控显示器，使用者另藉由输入装置18在视讯画面形成计数流道。输入装置18可为键盘、滑鼠等。

请参阅图2至图5，图2与图3分别为本发明不同实施例的应用摄影机10的情境示意图，图4为本发明实施例的影像流量分析方法的流程图，图5为本发明实施例的具有计数流道C的视讯画面I的示意图。摄影机10是拍摄特定监控区域以取得视讯画面I。使用者根据监控需求，在视讯画面I上划设对应于监控区域的特定范围的计数流道C。摄影机10可执行影像流量分析方法以分析物件20是否通过计数流道C，意即能解读出物件20是否沿着特定方向穿越监控区域，故而图4所述的影像流量分析方法适宜应用在图1所示的摄影机10。

首先，步骤400在关联于监控区域的视讯画面I中划设两条边界L1、L2以形成计数流道C；影像撷取器12对准监控区域以取得视讯画面I，让视讯画面I能完整呈现监控区域内的各项细节。使用者可利用输入装置18在视讯画面I手动划设该些边界L1、L2以形成计数流道C，或是在视讯画面I上点选划设指令，由系统于视讯画面I形成具有两边界L1、L2的计数流道C。该些边界L1、L2可透过箭头指出计数流道C的流道方向，如图3所示；若是该些边界L1、L2没有箭头，如图2所示，则可由该些边界的划设方向去定义其流道方向，然实际应用不限于此。接着，步骤402利用两条边界L1、L2的端点P11、P21定义出口分界E1，再用端点P12、P22定义入口分界E2。出口分界E1与入口分界E2在视讯画面I中通常为虚拟型态，无法直接目视得知。

于步骤404中，当物件20经由该些边界L1、L2和出口分界E1与入口分界E2的其中任一个进入计数流道C，影像流量分析方法将该进入位置设定为起始点Pa，并在物件20经由该些边界L1、L2和出口分界E1与入口分界E2的其中任一个(可相同或相异于进入位置)离开计数流道C设定成终止点Pb。如图2与图5所示，轨迹T与入口分界E2及出口分界E1的交点分别为起始点Pa和终止点Pb。因此，步骤406就能利用起始点Pa与终止点Pb判断物件20是否通过计数流道C，据此精确计算穿越监控区域的物件20的数量。为了调控影像流量分析方法的灵敏度，该些边界L1、L2的长度和/或间距可以任意调整，计数流道C的范围随其调整自然相应变化。边界L1、L2的间距较短，计数流道C的范围较小，从计数流道C外缘经过的物件20不会被计入；边界L1、L2的间距越长，计数流道C的范围越大，能确保所有进入监控区域的物件20都能被分析到。此外，边界L1、L2的长度较短，流量分析方法的灵敏度越高；边界L1、L2的长度越长，流量分析方法的灵敏度越则越低。

本发明的影像流量分析方法可透过数种方式判断物件20是否通过计数流道C。请参阅图5与图6，图6为本发明另一实施例的具有计数流道C的视讯画面I的示意图。首先，影像流量分析方法利用该些边界L1、L2定义参考轴Ax。在图5中，两条边界L1、L2彼此非平行时，该些边界L1、L2的延伸线会形成交错点N，并将交错点N与终止点Pb的连线定义为参考轴Ax。在图6中，两条边界L1、L2平行无交错，参考轴Ax可定义为任何相交于终止点Pb且实质平行该些边界L1、L2的虚拟线。接着，影像流量分析方法分解轨迹T以定义移动向量Vm，并计算移动向量Vm相对于参考轴Ax的投影长度Lp。最后，影像流量分析方法以计数流道C的预设比例长度作为门槛值，例如门槛值可为计数流道C长度的90％；最后比较投影长度Lp与门槛值，投影长度Lp大于门槛值时，判断物件20有通过计数流道C；若否，则认定物件20没有通过计数流道C。

请参阅图7，图7为本发明另一实施例的具有计数流道C的视讯画面I的示意图。此实施例的轨迹T有部分在边界L1外(也有可能在边界L2、出口分界E1或入口分界E2外)，故会形成两个起始点Pa及两个终止点Pb，也相应产生两段投影长度Lp。影像流量分析方法是将该些投影长度Lp的总和比较于门槛值，以判断物件20是否符合通过计数流道C的条件。

除此之外，影像流量分析方法还可选择性地比较移动向量Vm与计数流道C的流道方向的指向差异。计数流道C的流道方向是相当于参考轴Ax的轴向，指向差异等于移动向量Vm相对于计数流道C的偏移量。当指向差异介于容忍范围内时，物件20的移动方向大致符合计数流道C的走向，影像流量分析方法判断物件20能够通过计数流道C；若指向差异超过容忍范围，表示物件20的移动方向没有遵循流道方向穿越计数流道C，影像流量分析方法便可以认定物件20没有通过计数流道C。容忍范围一般设定为30度，其是表示移动向量Vm和流道方向的夹角；容忍范围的数值并不限于此，端视实际需求而定。

请参阅图8与图9，图8与图9分别为本发明另一实施例是具有计数流道C的视讯画面I是示意图。本实施例的影像流量分析方法与前述影像流量分析方法略有不同。首先以图8为例，两条边界L1、L2非平行，影像流量分析方法将两条边界L1、L2延伸交错所形成的交错点定义为参考点Pr(意即本实施例仅会有一个参考点Pr)，接着计算参考点Pr与起始点Pa间的第一距离D1、及参考点Pr与终止点Pb间的第二距离D2。最后，影像流量分析方法比较第一距离D1和第二距离D2的差值相对于预设值的大小，预设值根据实际需求可随意改变以决定流量计数的灵敏度。当所述差值的绝对值大于预设值时，即可判断物件20通过了计数流道C；反之表示物件20没有通过计数流道C。

在图9中，两条边界L1、L2彼此平行无交错，此实施态样较佳具有两个以上的参考点Pr1、Pr2，视轨迹T是否部分突出计数流道C而定。参考点Pr1为相连于起始点Pa且实质平行该些边界L1、L2的虚拟线与入口分界E2相交的第一交点，参考点Pr2则是相连于终止点Pb且实质平行该些边界L1、L2的虚拟线与出口分界E1相交的第二交点。故第一距离D1即为参考点Pr1(第一交点)与起始点Pa的间距，第二距离D2另为参考点Pr2(第二交点)与终止点Pb的间距。在图8及图9所示实施例中，第一距离D1大于第二距离D2时表示物件20进入计数流道C，而第一距离D1小于第二距离D2则判断物件20离开计数流道C。上述实施例的计数流道C的流道方向可顺着轨迹T和/或该些边界L1、L2的指向、或依使用者绘制该些边界L1、L2时的划设方向而定，其设计可具多种变化，于此不再详加叙明。

请参阅图10，图10为本发明另一实施例的计数流道C的设计示意图。当使用者在视讯画面上划设两条边界L1、L2后，摄影机10可根据预设的间距参数在该些边界L1、L2之间选择性地自动产生多条线段，例如线段L3、L4、L5，然其数量并不限于此。该些线段L3～L5可作为判断物件20是在该些边界L1、L2内或外(意即计数流道C内外)的参考基准。特别一提的是，计数流道C形成后，使用者仍可任意调整该些边界L1、L2的各式参数，例如夹角、旋转角、长度、指向、间隔距离等，使用者能随意改变计数流道C的范围，以自行调整影像流量分析方法的灵敏度及辨识精确度。

图5与图6的出口分界E1与入口分界E2是以直线连结该些边界L1、L2的该些端点P11、P12、P21、P22，然不限于此，如图2的出口分界E1与入口分界E2就属弧线样式。以图11为例，图11为本发明另一实施例的具有弧线出入口分界的计数流道C的示意图。首先将该些边界L1、L2延伸形成的交错点N定为圆心画出两个同心圆弧C1、C2(或可为完整的圆形)。圆弧C1的半径为交错点N与端点P12、P22的距离，圆弧C2的半径为交错点N与端点P11、P21的距离。圆弧C1介于端点P12、P22间的弧线区段作为入口分界E2，圆弧C2的介于端点P11、P21间的弧线区段作为出口分界E1，如此设定出计数流道C的范围。如图10所示实施例，本实施例亦可在该些边界L1、L2间自动产生多条线段L3、L4、L5，作为参考基准供判断物件20是在该些边界L1、L2的内部或外面；该些边界L1、L2的长度与间距等参数亦能任意改变以调整影像流量分析方法的灵敏度。

请参阅图12，图12为本发明另一实施例的具特殊形状的计数流道C的示意图。此实施例的两条边界L1、L2的夹角可为360度，该些边界L1、L2间的环型区域即为计数流道C；或可解释成两条边界L1、L2的夹角是0度，该些边界L1、L2间的环型区域仍属影像流量分析方法所需的计数流道C。环型计数流道C的中心处不是流道范围，凡是从中心处(计数流道C的内部)移往计数流道C的外部的物件20、或是从计数流道C的外部进入中心处(计数流道C的内部)的物件20，都会被影像流量分析方法计入流量资讯。

综上所述，本发明的影像流量分析方法以划设边界的方式，由使用者根据监控区域内物件移动的位置分布与方向自行决定计数流道的尺寸，定义出计数流道的进出方向和边界范围，如此可大幅提高对物件移动的些微偏差的容忍度，没有沿着定义方向穿越计数流道的物件被排除，故能显著提高流量计数的正确率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求书所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。