ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНАЯ КАМЕРА ДЕЦЕНТРАЛИЗОВАННОЙ СИСТЕМЫ ВИДЕОНАБЛЮДЕНИЯ

Полезная модель устройства относится к элементам телевизионных систем, а именно к телевизионным камерам, и может быть использована для построения децентрализованной системы видеонаблюдения, выполняющей функцию многокамерного сопровождения объектов.
Развитие современных систем видеонаблюдения движется в направлении децентрализации управления и интеллектуализации камер видеонаблюдения. Достоинствами таких систем являются скорость и простота развертывания, что обеспечивает их применимость в условиях необходимости оперативного масштабирования системы видеонаблюдения (например, при проведении массовых мероприятий или в случае возникновения чрезвычайных ситуаций). Кроме того, существует потребность в автономности и мобильности ряда интеллектуальных камер из состава таких систем видеонаблюдения. В статьях «Моделирование процесса децентрализованного управления многокамерным сопровождением объектов в подсистеме видеоаналитики системы видеонаблюдения» (Лебеденко Е.В., Николаев Д.А., Системы управления и информационные технологии. - 2019. - №. 4. - С. 41-46) и «Distributed and decentralized multi-camera tracking» (Taj M., Cavallaro A. Distributed and decentralized multicamera tracking //IEEE Signal Processing Magazine. - 2011. - T. 28. - №. 3. - C. 46-58) описана децентрализованная система видеонаблюдения, состоящая из интеллектуальных камер со встроенной функцией многокамерного сопровождения объектов. Интеллектуальные камеры такой системы осуществляют информационное взаимодействие между собой без участия серверных компонент с целью передачи информации о сопровождаемом объекте (его идентификационные признаки, траекторию перемещения в пределах полей зрения интеллектуальных камер), за счет чего формируется целостная траектория перемещения сопровождаемого объекта по территории зоны наблюдения. Определение камеры, которой необходимо передать информацию о сопровождаемом объекте осуществляется с использованием координат границ проекций полей зрения интеллектуальных камер на поверхность зоны наблюдения. Эффективность такой системы зависит от затрат времени на конфигурацию интеллектуальных камер, добавляемых в ее состав и от правильного определения интеллектуальной камеры, которой необходимо передать информацию о сопровождаемом объекте при выполнении функции многокамерного сопровождения объекта.
Из уровня техники известно устройство интеллектуальной камеры системы видеонаблюдения, описанное в статье «An introduction to distributed smart cameras» (Rinner В., Wolf W. An introduction to distributed smart cameras //Proceedings of the IEEE. - 2008. - T. 96. - №. 10. - C. 1565-1575), содержащее сенсор, сенсорный блок, блок обработки информации и коммуникационный блок; сенсор соединен с сенсорным блоком; выход сенсорного блока соединен с входом блока обработки информации; выход блока обработки информации соединен с входом коммуникационного блока; данные с выхода блока коммуникации передаются по линии связи; сенсор преобразует проецируемое на него оптическое изображения в цифровой видеопоток; сенсорный блок осуществляет управление сенсором и предварительную обработку видеопотока; блок обработки информации производит обработку изображения и сжатие видеопотока; блок коммуникации осуществляет информационное взаимодействие с другими компонентами системы видеонаблюдения.
Наиболее близким по технической сущности и выполняемым функциям аналогом (прототипом) к заявленной полезной модели, является устройство интеллектуальной камеры, описанное в патенте «Methods and apparatus related to improved survellance usinga smart camera» (Патент США №US 8,531,521 B2 H04N 7/8 (2006.01), опубликовано: 10.09.2013), состоящее из модуля сенсора камеры для преобразования проецируемого на него оптическое изображения в поток цифровых данных, процессорного модуля для управления остальными модулями и осуществления вычислительных операций, модуля точного времени для определения времени и присвоения временных меток видеопотоку, модуля памяти для хранения данных, интерфейсного модуля для осуществления информационного взаимодействия с другими компонентами системы видеонаблюдения, шины данных для обмена данными между всеми модулями интеллектуальной камеры; в некоторых вариантах осуществления, устройство интеллектуальной камеры может содержать модуль GPS и модуль управления ориентацией камеры в пространстве; выходы всех модулей соединены с шиной данных.
Технические проблемы: 1) затраты времени на начальную конфигурацию интеллектуальной камеры, добавляемой в состав децентрализованной системы видеонаблюдения, выполняющей функцию многокамерного сопровождения объектов, вызванные необходимостью ручного определения и ввода координат границ проекции поля зрения интеллектуальной камеры на поверхность зоны наблюдения; 2) невозможность участия интеллектуальной камеры, установленной на подвижном объекте (например, квадрокоптере или автомобиле), в выполнении функции многокамерного сопровождения в составе децентрализованной системы видеонаблюдения, обусловленная отсутствуем данных об изменении координат границ проекции поля зрения интеллектуальной камеры на поверхность зоны наблюдения во время перемещения объекта, на котором она установлена, используемых при определении камеры, которой необходимо передать информацию о сопровождаемом объекте с целью продолжения его сопровождения.
Техническим результатом является уменьшение времени конфигурации интеллектуальной камеры при добавлении ее в состав децентрализованной системы видеонаблюдения, выполняющей функцию многокамерного сопровождения объектов, и возможность участия интеллектуальной камеры, установленной на подвижном объекте (например, квадрокоптере или автомобиле), в выполнении функции многокамерного сопровождения в составе децентрализованной системы видеонаблюдения, за счет автоматического переопределения координат границ проекции своего поля зрения на поверхность зоны наблюдения.
Технические проблемы решаются тем, что в устройство интеллектуальной камеры видеонаблюдения, состоящей из модуля сенсора камеры, процессорного модуля, модуля точного времени, модуля памяти, интерфейсного модуля, шины данных добавлен модуль автоматического определения координат границ проекции своего поля зрения на поверхность зоны наблюдения, выход которого связан с шиной данных. В частном случае осуществления полезной модели, модуль автоматического определения координат границ проекции своего поля зрения на поверхность зоны наблюдения может быть представлен совокупностью следующих цифровых устройств, выходы которых связанны с шиной данных: гироскоп, компас, приемник сигнала GPS.
Полезная модель поясняется следующими фигурами:
фиг. 1 - интеллектуальная камера децентрализованной системы видеонаблюдения, поддерживающая функцию многокамерного сопровождения объектов;
фиг. 2 - частный случай интеллектуальной камеры децентрализованной системы видеонаблюдения, поддерживающей функцию многокамерного сопровождения объектов;
фиг. 3 - проекция поля зрения интеллектуальной камеры на поверхность зоны наблюдения;
фиг. 4 - работа интеллектуальной камеры децентрализованной системы видеонаблюдения при выполнении функции многокамерного сопровождения объектов.
Осуществление полезной модели
Интеллектуальная камера децентрализованной системы видеонаблюдения (см. фиг. 1) является устройством, в едином корпусе которого размещаются следующие элементы: модуль сенсора камеры 1, процессорный модуль 2, модуль точного времени 3, модуль памяти 4, интерфейсный модуль 5, шина данных 6, модуль автоматического определения координат границ проекции своего поля зрения на поверхность зоны наблюдения 7. Выходы всех модулей, входящих в состав устройства интеллектуальной камеры децентрализованной системы видеонаблюдения, соединены с шиной данных. В частном случае осуществления полезной модели (см. фиг. 2) модуль автоматического определения координат границ проекции своего поля зрения на поверхность зоны наблюдения может быть представлен совокупностью следующих цифровых устройств: гироскоп 8, компас 9, приемник сигнала GPS 10; в модуле памяти 4 хранятся данные об углах поля зрения 12 и карта зоны наблюдения 11.
Уровень техники позволяет для реализации полезной модели, а именно модуля автоматического определения координат границ проекции поля зрения интеллектуальной камеры на поверхность зоны наблюдения, использовать специализированные микросхемы, например в качестве гироскопа - MPU6050 (https://robotclass.ru/tutorials/arduino-accelerometer-mpu6050/), компаса - HMC5883L (https://cdn-shop.adafruit.com/datasheets/HMC5883L_3-Axis_Digital_Compass_IC.pdf), приемника сигнала GPS - TeOhk GT-U7 (https://cxem.net/re view/review5 2.php).
Интеллектуальная камера децентрализованной системы видеонаблюдения работает следующим образом.
При добавлении интеллектуальной камеры, устройство которой представлено на фиг. 2, в состав децентрализованной системы видеонаблюдения, она автоматически определяет (см. фиг. 3) координаты границ проекции своего поля зрения 11 на поверхность зоны наблюдения, что снижает затраты времени на ее конфигурацию. Для этого данные, полученные гироскопом 8, компасом 9, приемником сигнала GPS 10, данные карты зоны наблюдения 11 и данные об углах поля зрения камеры 12 по шине данных 6 поступают в процессорный модуль 2. Процессорный модуль 2 в соответствии с заданным алгоритмом производит вычисления, используя следующие данные: направление сторон света (получены от компаса 9 и используемые для согласования направленности глобальной системы координат 0xyz и системы координат камеры 0x'y'z'), углы наклона камеры α, β, γ оптической оси камеры SO относительно системы координат 0x'y'z' (получены от гироскопа 8), углы поля зрения μ, ν (получены из модуля памяти 4, задаются производителем интеллектуальной камеры), координаты положения камеры - точка S (получены от приемника сигнала GPS 10), координаты проекции точки S на поверхность зоны наблюдения - точка Е (рассчитаны с использованием данных карты местности 11, полученных из модуля памяти 4). В результате чего будут определены координаты границ проекции поля зрения интеллектуальной камеры на поверхность зоны наблюдения - точки А, В, С, D, которые по шине данных 6 поступают в модуль памяти 4 для хранения. При реализации функции многокамерного сопровождения объектов, сохраненные в модуле памяти 4 координаты границ проекции поля зрения на поверхность зоны наблюдения, используются процессорным модулем 2 для определения интеллектуальной камеры из состава децентрализованной системы видеонаблюдения, которой необходимо передать информацию о сопровождаемом объекте, при покидании им поля зрения интеллектуальной камеры.
При установке интеллектуальной камеры на подвижном объекте (например, квадрокоптере или автомобиле) и реализации функции многокамерного сопровождения объектов в составе децентрализованной системы видеонаблюдения, интеллектуальная камера с заданной периодичностью осуществляет переопределение координат границ проекции своего поля зрения на поверхность зоны наблюдения с целью поддержания этой информации в актуальном состоянии в соответствии с ее перемещением в пространстве и при необходимости делиться ею с соседними интеллектуальными камерами.
Рассмотрим пример использования информации о положении проекции поля зрения интеллектуальной камеры на поверхность зоны наблюдения при выполнении функции многокамерного сопровождения объектов (см. фиг. 4). Интеллектуальная камера 1, после покидания сопровождаемым объектом 12 ее поля зрения 11, основываясь на данных о перемещении объекта 12 в пределах своего поля зрения 11 и данных о положении своего поля зрения и полей зрения других интеллектуальных камер на поверхности зоны наблюдения, делает прогноз траектории его перемещения 13 и в соответствии с ним определяет, что информацию о сопровождаемом объекте 12 необходимо передать интеллектуальной камере 4 для продолжения его сопровождения.