摄像装置及监控系统 【技术领域】
本发明涉及一种摄像装置和一种监控系统，这种摄像装置的显著特点在于，包含一个可以将一个大视野范围区域内的图像的光线向着预定方向反射的曲面镜，和一个用于获取曲面镜所反射的成像光而形成一个图像从而获得一个大视野范围内的图像的成像部分，和一个包含同样摄像装置的系统。背景技术
在很多情况下，用于自动付款/提款的自动提款机(ATM)都安装在银行或其它类似需要用到现金的场合中的一个相对狭小的地方，因此发生象盗窃这类的犯罪的可能性很高。因此，在安装ATM的地方需要全天地使用摄像机进行监控。
在监控ATM时，必须要监控操作人和ATM的操作盘，也就是ATM的整个附近区域都是监控地目标。然而，在许多情况下，ATM安装在一个相对狭小的空间，监控目标到安装摄像机的位置之间的距离不足以满足监控的要求。因此，监控摄像机获得图像的视野范围可能会受到限制。特别是，使用工业电视(ITV)摄像机的监控摄像机会产生一个问题，就是监控范围被限定在监控摄像机的光学系统所决定的视角α的范围内，因此监控目标的一部分位于视角所确定的范围之外，也就是说监控目标的一部分处于盲区。
图9显示的是一个由一台监视摄像机监控的区域的侧视图，监控摄像机采用的是一般用来监控ATM的一台ITV摄像机，摄像机被安装在ATM上方的一堵墙上。
在图9所示的实例中，摄像机的安装位置保证了ATM的操作人位于摄像机的视角α所确定的范围之内。在这种情况下，可以得到ATM操作人的整个图像，然而有一个从监控摄像机垂直向下方向附近由β角范围所表示的盲区。这样一个盲区是监控不到的，也就是说，ATM的操作盘是监视不到的。
另一方面，尽管在图中没有表示出来，当摄像机的安装角被调整到可以监控到ATM的操作盘时，就不能获得足够宽的图像范围来监视ATM的操作人。
在使用传统的ITV摄像机监视ATM之类周围的一个大范围的场合下，常会想到带有转台和驱动装置的摄像机，转台用于转动ITV摄像机，驱动装置驱动转台转动，以使ITV摄像机绕轴线转动，从而缩小使用ITV摄像机所产生的盲区。然而，在这种情况下，除了ITV摄像机外，还必须配置转台以便使ITV摄像机转动，以及用于驱动转台转动的驱动装置，监控系统的配置因而变得复杂了。
换一种方式，不采用转台、驱动装置等等，会想到采用广角镜来增大ITV摄像机的监控范围。然而，在这种情况下，带来的一个问题是，广角镜的采用使得ITV摄像机的尺寸变大了。还有，由于广角镜的成本，ITV摄像机变贵了。
作为克服由传统ITV摄像机带来的上述问题的一种摄像装置的一个实例，在日本专利公开号No.9-118178中，描述了一种车辆周围状况监视仪。这种车辆周围状况监视仪用于一种车辆周围状况识别系统，以鉴别车辆与其周围物体的位置关系。
上面公开号中描述的车辆周围状况监视仪，带有一个安装在车辆左后端的广角摄像机，和一个安装在车内的监视器以便在屏幕上显示广角摄像机所拍下的图像。广角摄像机包含一个能够反射车辆周围全景凸面镜，一个用于获得凸面镜所反射的实际图像的成像器件，和一个联结凸面镜和成像器件的透明管。在以上专利公开号所描述的车辆周围状况监视仪中，成像器件获得从凸面镜反射过来的全方向实际图像，并据此生成一个合成图像，从而使得车辆和周围物体之间的相互关系、车辆的形状等能够被识别。合成图像显示在安装于车辆内部的监视器上。使用这样一种简单的配置，车辆周围状况监视仪使得可以轻易地识别车辆周围的全方向位置关系。
还有，在日本专利公开号No.2000-206635中发布了一种全景成像仪，它包含可以反射360°图像的双曲面凸面镜，一个安装于双曲面凸面镜的反射面对面的透镜，一个用于获得双曲面凸面镜反射的环形图像的摄像装置，和一台把摄像装置获得的环形图像转换成基于一个特定视角的平面图像的计算机。使用这样一种简单的配置，利用计算机把双曲面凸面镜获得的环形图像转换成一个全景图像，全景摄像装置就获得了一个360°范围的全景图像。
在如图9所示那样安装一台传统的ITV摄像机的情况下，安装时就必须确认某个特定区域是否能够恰当地成像。特别是，在安装ITV摄像机时，必须看着监视器上显示的图像调整安装角，这是一个复杂而费时的工作。
在图9所示的情况下，当采用无论是日本专利公开号No.9-118178还是No.2000-206635中的技术，来监控诸如银行中这样相对狭小的安装着ATM提款机之类设备的地方时，即使摄像装置能够获得一个侧面方向上足够宽范围内的图像，摄像装置垂直向下的区域也无法成像，这是由于摄像装置本身的成像部分的图像被反射到了摄像装置的双曲面凸面镜上了。
还有，在这种摄像装置中，需要一个控制图像获取动作的器件，例如在成像器件附近需要一个用于把图像传递给外部器件的接口部分。这样就增加了成像部分的尺寸，其位于摄像装置垂直向下区域的范围也增大了，而这个范围内的图像是无法获得的。这种设备存在着设计上的缺陷。
还有，在日本专利公开号No.9-118178描述的车辆周围状况监视仪中，采用透明管连接凸面镜和成像器件，当采用这样一根透明管来连接凸面镜和成像器件时，一旦进入透明管的杂散光通过透明管传导时，透明管中就会发生内部反射。内部反射光到达成像器件，结果使得与成像无关的其它光线附加在了成像器件上。结果，图像中包括了许多重叠影像。
还有，在日本专利公开号No.2000-206635描述的全景成像仪中，缺少一个用于把摄像机保持在与双曲面凸面镜的反射面的相对位置状态的机构。然而，在这个专利公开号中描述的全景摄像装置是通过收集双曲面凸面镜的反射光来成像的。尽管双曲面凸面镜与摄像机之间的位置关系对于获得一个清晰而高分辨率的图像来说十分重要，但很难把双曲面凸面镜和摄像机分别安装在成像所需的位置，这样就要调整双曲面凸面镜和摄像机之间的位置关系从而使摄像机置于焦点上。此外，由于全景摄像装置要通过双曲面凸面镜来获得360°视野范围内的图像，全景摄像装置也完全适合使用一根透明管来连接双曲面凸面镜和摄像机，这与日本专利公开号No.9-118178描述的车辆周围状况监视仪所采用的方式类似。在这种情况下，就像上面描述的日本专利公开号No.9-118178中的车辆周围状况监视仪那样，透明管中会发生内部反射，内部反射光到达成像器件，结果与图像无关的光线附加在了成像器件上。结果，产生的图像上叠加了许多重叠的影像。发明内容
根据本发明的一个方面，提出的一种摄像装置包含：一个用于把一个大视角范围内图像的成像光，投射到一个预定方向的光学系统；一个成像部分，用于获取光学系统投射的成像光来形成一个图像；和一个支撑部分，用于把光学系统和成像部分连成一个整体，使曲面镜和成像部分处于位置相对的状态。
在本发明的一个具体实施例中，光学系统是一个曲面镜或一个鱼眼透镜。
在本发明的另一个具体实施例中，支撑部分做成可连接的，以便在安装曲面镜和成像部分时，曲面镜和成像部分的中心光轴相对于垂直方向倾斜成一个特定的角度。
还是在本发明的另一个具体实施例中，支撑部分包含一个用于支承曲面镜的曲面镜支承部分，一个用于支承成像部分的成像部分支承部分，成像部分支承部分与曲面镜支承部分处于相对位置，和一个用来把曲面镜支承部分和成像部分支承部分连接起来的连接部分，连接部分位于支撑部分的一侧，不在曲面镜的成像范围之内。
还是在本发明的另一个具体实施例中，支撑部分把曲面镜和成像部分固定在彼此相对的位置上，使它们的光轴相互重叠。
还是在本发明的另一个具体实施例中，曲面镜是一个具有旋转体形状的镜子。
还是在本发明的另一个具体实施例中，支撑部分包含曲面镜支承部分，成像部分支承部分，和连接部分，从侧面看呈U字形。
还是在本发明的另一个具体实施例中，支撑部分安装在一个建筑的一个墙面上，并使成像部分的中心光轴相对于建筑的墙面成一个特定的倾斜角度，使得支撑部分有一个向上张开的间隙。
还是在本发明的另一个具体实施例中，支撑部分安装在建筑天花板的表面上，并使成像部分的中心光轴相对于建筑的天花板表面成一个特定的倾斜角度，使得支撑部分有一个向上张开的间隙。
还是在本发明的另一个具体实施例中，摄像装置还包括一个安装部分，用于把支撑部分安装在建筑的墙体表面上。
还是在本发明的另一个具体实施例中，摄像装置还包括一个安装部分，用于把支撑部分安装在建筑的天花板表面上。
还是在本发明的另一个具体实施例中，具有旋转体形状的镜面可以呈凸面或凹面的抛物面或双曲面形状。
还是在本发明的另一个具体实施例中，成像部分包含一个调节部分，以调节曲面镜的镜面和成像部分中的透镜之间的距离。
还是在本发明的另一个具体实施例中，支撑部分包含一个固定部分，以便固定曲面镜和成像部分，并保证可以拆卸。
还是在本发明的另一个具体实施例中，支撑部分的连接部分上面带有一个反射光吸收器，反射光吸收器把支撑部分上反射的光线吸收掉。
还是在本发明的另一个具体实施例中，摄像装置还包含一个透明罩，分别连接在支撑部分上的曲面镜支承部分和成像部分支承部分的一端，以便罩住放在支撑部分中的曲面镜和成像部分。
还是在本发明的另一个具体实施例中，摄像装置还包括一个控制成像部分的成像控制部分，它安装在成像部分的成像范围之外区域的侧面。
还是在本发明的另一个具体实施例中，在支撑部分的连接部分附近带有成像控制部分。
根据本发明的另一个方面，提出的一种监控系统包括：一个本发明第一方面中的摄像装置；一个图象数据存储部分，用于以幀为单位来连续更新和存储成像部分所获得的图像数据；一个转换信息存储部分，用于以特定的显示格式来存储转换图像数据的转换信息；一个图像数据转换部分，用于根据转换信息，把摄像装置所获得的作为输入图像数据的图像数据，转换成格式为全景图像数据或透视图像数据的转换后的图像数据；一个显示部分，用于显示转换后的图像数据；一个显示控制部分用于控制图像数据在显示部分上的显示。
在本发明的一个具体实施例中，还包含一个显示范围指定部分，用于指定图像数据的显示范围；而图像数据中对应于显示范围指定部分指定的显示范围的部分，在显示控制部分的控制下，以放大或缩小后的形式在显示部分上显示出来。
在本发明的另一个具体实施例中，监控系统还包含一个移动物体探测部分，用于比较在图像数据存储部分中以幀为单位连续更新和存储的图像数据，以便探测向对应于显示范围的区域靠近的移动物体，其中显示范围是由显示范围指定部分所指定的；其中包含有所探测到的移动物体图像的图像数据，在显示控制部分的控制下，以放大或缩小的方式在显示部分上显示出来。
还是在本发明的另一个具体实施例中，还包含一个通讯部分，用于与监控系统之外的外部终端设备进行通讯，以便向外部终端设备传送各种信息，在这里通讯部分向外部终端设备传送的是图像数据，其中包括由移动物体探测部分探测到的移动物体图像。
这样，这里所描述的发明可以带来以下好处：(1)一种以简单和固定的方式构成的摄像装置，可以减小由大范围图像区域所产生的盲区，特别是当监控一小块地方时，在摄像装置垂直向下方向附近的盲区，从而简化安装期间的调整工作；(2)一种包含同样摄像装置的监控系统。
通过阅读和理解以下参照附图所作的详细描述，懂得技术的人将会明白本发明的各种优点。附图说明
在图1侧视图所展示的例子中，根据本发明的一种摄像装置安装在ATM上方的一堵墙上，以便监控ATM安装的地方，ATM则安装在银行之类的一个狭小区域内。
图2A-2C的视图，描述了根据本发明的同样的摄像装置：图2A为摄像装置的侧视图，是沿着摄像装置所安装的墙面方向看过去而得到的；图2B为摄像装置侧视图，是从摄像装置所安装墙面的垂直方向看去所得到的；图2C为摄像装置正面图是沿着摄像装置的中心光轴方向看去得到的。
在图3为示意图，展示了用作本发明的旋转体镜面的双曲面镜和成像部分之间的相互位置关系，成像部分与双曲面镜之间的位置相互对立。
图4A-4C的视图用来说明图2A-2C所示的摄像装置的另一个实例：图4A的摄像装置侧视图，是沿着摄像装置所安装的墙面方向看过去而得到的；图4B的摄像装置侧视图，是从摄像装置所安装墙面的垂直方向看去所得到的；图4C的摄像装置正面图是沿着摄像装置的中心光轴方向看去得到的。
图5的方框图，展示了根据本发明的一个具体实施例的监控系统的配置。
图6A-6C的示意图解释了把摄像装置获得的图像数据转换为全景图像的一种方法。
图7的示意图解释了指定全方向图像数据的显示范围的一种方法，全方向图像数据是由成像部分所获得的。
图8的流程图解释了根据本发明的一个具体实施例的监控系统的工作过程。
图9展示了由通常用于监控ATM的ITV摄像机所监控的一个区域，摄像装置安装在ATM摄像机上方的一堵墙上，以便监控从ITV摄像机垂直向下的方向到ATM的前方之间的区域。具体实施方式
从这里开始，将通过摄像装置并参照附图来描述本发明的具体实施例。
在图1侧视图所展示的例子中，根据本发明的一种摄像装置10安装在ATM上方的一堵墙上，以便监控ATM安装的地方，ATM则安装在银行之类的一个狭小区域内。
如图1所示，根据本发明的摄像装置10包含一个呈旋转体形状的镜子(一个曲面镜)1(在这里，称作“旋转体镜子1”)，用于把一个大视角范围的图像的成像光沿着一个预定的方向投射，和一个用于获取旋转体镜子1所投射的成像光而形成一个图像的成像部分2。旋转体镜子1和成像部分2由一个支撑部分3来固定，支撑部分3具有一个3面开口的盒子状结构，使得旋转体镜子1的旋转轴与成像部分2的光轴A相一致。
另外，当摄像装置10按照图1中所示的方式进行安装时，摄像装置10的安装要保证成像部分2的光轴相对于垂直方向成一个θ角。
在一个狭小的区域中，根据本发明的摄像装置10安装在一堵墙的表面的上方或天花板上。在所监控的狭小区域中，摄像装置10应该获取从摄像装置10垂直向下的方向到向前的方向之间的区域范围内的图像，而不是获取摄像装置所安装的墙面或天花板的图像，或旋转体镜子1的临近地方的图像。因此，用于固定旋转体镜子1和成像部分2的支撑部分3，其朝向监控目标区域方向的前侧是开口的，它带有一个连接部分(它在图1中没有表示出来，后面将结合图2A进行描述)；连接部分支承着旋转体镜子1和成像部分2，以便使两者之间具有恰当的相互距离，连接部分位于支撑部分3的侧面并紧贴着墙壁表面，它不是监控的目标。
与日本专利公开号No.9-118178中描述的不同，根据本发明的摄像装置10中没有用于连接旋转体镜面1和成像部分2的透明管，因此通过摄像装置10所获得的图像，不会带有因进入透明管并到达成像部分的杂散光而引起的许多重叠影像。
还有，根据本发明的摄像装置10，其构造使得旋转体镜面1的旋转轴A和成像部分2的光轴A相对于垂直方向倾斜成一个特定的角度。这种构造使得摄像装置10在其所安装的狭小空间内，可以获得从摄像装置10垂直向下的方向到向前的方向之间的区域范围的图像，也就是说ATM之类设备的安装位置之前的整个区域。
因此，尽管根据本发明的摄像装置的构造十分简单，仍然可以以一种固定的方式安装旋转体镜面1和成像部分2，并减小由于大视角范围图像区域所产生的盲区，特别是当监控一个狭小区域时，在摄像装置10以下方向上的盲区。
还有，可以获得摄像装置10之前的整个区域的完整图像，因此通过在墙上或天花板上简单地安装摄像装置10，就可以获得所要监控的整个区域的图像。因此，在安装摄像装置10时，完全可能省去安装角的调整过程。
现在，参照附图进一步详细说明根据本发明的摄像装置10。
图2A-2C的视图展示了根据本发明的摄像装置10：图2A是沿着安装摄像装置10的墙壁方向看过去而得到的摄像装置10的侧视图；图2B是沿着安装摄像装置10的墙壁的垂直方向看去的摄像装置的侧视图；图2C是沿着摄像装置的光轴方向看去得到的正面视图。
如图2A-2C所示，并根据以上描述，根据本发明的摄像装置10包含，用于投射大视角范围区域图像的成像光的旋转体镜面(曲面镜)1，和用于获得旋转体镜面1所投射的成像光来形成图像的成像部分2。旋转体镜面1和成像部分2通过支撑部分3固定在一起，使得旋转体镜面1的轴线A与成像部分2的轴线A重合，且旋转体镜面1与成像部分2之间相隔一个特定的距离相对立安放。
旋转体镜面1由性能优良的难熔树脂材料(例如，丙烯酸树脂)制成，呈凸面或凹面的抛物面或双曲面形状，并具有360°全方位环绕视角。树脂材料的表面沉积有铝之类的材料，铝沉积表面经处理形成镜面。
尽管本具体实施例所参照的案例中带有一个完整的凸面双曲面形状，但本发明并不局限于此。旋转体镜面1可以做成只包括一部分凸面或凹面的抛物面或双曲面。
成像部分2包括，例如，一个成像透镜2a，一个CCD(没有画出)，一个A/D转换器(没有画出)，一个图像处理电路(没有画出)，等等。成像部分2，经过成像透镜2a，捕捉由旋转体镜子1的镜面反射的光线，并利用A/D转换器和图像处理电路生成图像数据。
图3的示意图表示，根据本发明的具体实施例的作为旋转体镜子1的双曲面镜(后面，也称为“双曲面镜1”)和成像部分2的相互位置关系，成像部分2与双曲面镜的位置相对。
图3中所示的用作旋转体镜面1的双曲面镜，是通过旋转双曲线而获得的一对双曲面中的一个，它具有一个中心轴Z轴，在围绕Z轴的3维空间中，X轴和Y轴相互垂直，而Z轴垂直于X轴和Y轴，也就是说，双曲面镜对应于一对双曲面中的Z＞0的区域。这对双曲面可以表示为：
(x2+Y2)/a2-Z2/b2＝-1，且
c2＝(a2+b2)，其中，a和b是由双曲面镜的双曲面形状所决定的常量。c是用来确定双曲面焦距的常量。上面的表达式和与之相关的常量预先存储在转换信息存储部分14中，这个部分将在后面予以说明。
双曲面镜有两个焦点①和②，位于Z轴上到原点距离为c的不同位置上。所有从外面射向这些焦点中的一点(本案中，是焦点①)的光线，都被双曲面镜反射而到达另一个焦点(本案中，是焦点②)。
成像部分2的成像透镜2a的接收光线的一面的安装，要使得旋转体镜子1(双曲面镜)的旋转轴A(Z轴)与成像透镜2a的光轴A相重合，成像透镜2a的第一主点位于焦点②上。利用这种结构，用来获取图像的成像部分2，利用凸面旋转体镜子1(双曲面镜)反射来的光线，获得一个图像；而无论在任何方向观察，在双曲面镜子1的焦点①上总能看到一个对应的图像。
摄像装置10的视角是由双曲面镜子1的形状和成像透镜2a的设计条件所决定的，使得可以在近距离内获得一个大视野范围区域内的图像。
参照图2A-2C，支撑部分3包含：一个用于支承旋转体镜子1的旋转体镜子支承部分3a；一个用于支承成像部分2的成像部分支承部分3b；和一个用来把旋转体镜子1和成像部分2联成一体，并使之保持特定距离的连接部分3c，其距离保证了摄像装置10位于焦点上，而旋转体镜子1和成像部分2之间具有轴线重叠的位置关系。这些部分3a、3b、和3c可以由例如压铸铝或硬塑料之类的物质制成，并且做成一个整体，从侧面方向看时呈一个U字形。
在旋转体镜的支承部分3a的底面和成像部分的支承部分3b的上面分别带有固定部分4，以便旋转体镜子1和成像部分2相互对立地安装，旋转体镜子1镜面的光轴和成像部分2的成像透镜2a的中心光轴彼此相互重合。与支撑部分3相类似，固定部分4也是由例如压铸铝或硬塑料之类的物质制成。固定部分4可以固定在支撑部分3上，或与支撑部分3做成一个整体。
尽管在本具体实施例所描述的案例中，所带有的固定部分4使得旋转体镜子1的镜面的中心光轴A和成像部分2的成像透镜2a的中心光轴A相重合，根据图像数据应用目的的不同，它们各自的轴线A也可以相互分开。
一个用于把摄像装置安装在墙上或其它地方的安装部分5，分别连接在旋转体镜子支承部分3a和成像部分支承部分3b上靠近连接部分3c的那端上，支撑部分3包含着3a和3b。安装部分5包含着沿垂直于墙面方向伸展的臂状部分，安装部分5通过它固定在墙面上。每个臂状部分的端部都带有螺丝部分5a。支撑部分3上的旋转体镜子支承部分3a和成像部分支承部分3b，都通过螺丝部分5a连接在安装部分5上。例如，如图2a所示，当安装摄像装置时，安装部分5的臂状部分使得中心光轴A相对于垂直方向成一个特定的角度。在这种情况下，安装部分5的臂状部分具有不同的长度，以便位于安装部分5的上端的臂状部分比位于安装部分5下端的臂状部分要长，其中位于安装部分5的上端的臂状部分与旋转体镜子支承部分3a相连，而位于安装部分5下端的臂状部分与成像部分支承部分3b相连。在支撑部分3安装于，比如一面墙或天花板等地方的状态下，通过安装部分5，中心光轴相对于墙面或天花板呈一个特定的角度θ，使得支撑部分3有一个向上开口的间隙。通过这种结构，就可以防止把成像部分2置于旋转体镜子1的垂直下方，从而减小摄像装置10的垂直下方所形成的盲区，并防止成像部分2自身的图像被捕捉到。
成像部分2包含一个调节部分2b，用于调节旋转体镜子1的镜面和成像部分2的透镜2a之间的距离，以使得旋转体镜子1的焦点位于成像部分2的成像平面上，也就是说，透镜2a的一个主点位于旋转体镜子1的焦点上。尽管图中没有画出，调节部分2b还带有，例如，一个销子，一个定位螺丝，和一个用于引导透镜2a沿着成像部分2的中心光轴移动的螺旋槽。
每个用于固定旋转体镜子1或成像部分2的固定部分4，都带有一个用来可拆卸地滑动和固定旋转体镜子1或成像部分2的滑动轨道4a，以便旋转体镜子1的旋转轴A与成像部分2的透镜2a的光轴A相重合。另外，旋转体镜子1和成像部分2都带有一个法兰部分，与滑动槽4a相配合。
通过在各自的滑动槽4a中滑动旋转体镜子1和成像部分2，可以很容易地把旋转体镜子1和成像部分2从固定部分4上拆除，或把旋转体镜子1或成像部分2安装在固定部分4上，并使旋转体镜子1的旋转轴A与成像部分2的中心光轴A相重合。因此，无需繁琐地调整来使中心光轴重合。
还有，一个由金属或树脂片制成的反射光吸收器，上面带有无光泽的涂料，安装在位于支撑部分3内侧的连接部分3c上。反射光吸收器吸收从支撑部分3上反射出的光线，并防止所产生的光线间接地附加在旋转体镜子1上。因此，成像部分2可以获得由有效光线产生的高质量的图像。
注意，反射光吸收器6和连接部分3c可以整个做成一体，也就是说，连接部分3c可以通过喷涂来吸收反射光。
一个由透明材料，例如，丙烯酸树脂制成的透明罩7，连接在支撑部分3中的旋转体镜子支承部分3a和成像部分支承部分3b的一端，用于防止灰尘之类的物质附着在位于支撑部分3中的旋转体镜子1和成像部分2上。
由于反射光吸收器位于支撑部分3内侧的连接部分3c上，因此即使安装了这样一个透明罩7，仍然可以防止由于透明罩7的反射光，在成像部分2上产生包含许多重叠影像的图像，也就是说，在成像部分2上可以获得由有效光线构成的高质量图像。
注意，根据本发明，透明罩7并不是摄像装置10的基本配置。因此，没必要总是配有透明罩7。
还有，在支撑部分3的连接部分3c的背面上带有一个成像控制部分8，它处于摄像装置10的成像范围之外。成像控制部分8起一个接口的作用，以便连接摄像装置10和摄像装置10之外的监控系统。成像控制部分8和成像部分2，通过沿成像部分支承部分3b表面铺设的电缆9实现电器连接，并且连接在包含于支撑部分3中的连接部分3c上。
由于根据本具体实施例的摄像装置10的上述配置方式，摄像装置10自身的尺寸并没有增加。还有，成像控制部分8位于支撑部分3的连接部分3c的背面，处于摄像装置10的成像范围之外，因此成像部分2的尺寸可以减小，从而使得摄像装置10的成像覆盖范围增大了。
尽管在本具体实施例中，成像部分2带有A/D转换器、图像处理电路等部分，这些部分也可以包含在成像控制部分8中。这样做可以使成像部分2进一步缩小。
支撑部分3的大小是由旋转体镜子1和成像部分2的尺寸所决定的。
根据本具体实施例的摄像装置10，旋转体镜子1的尺寸比成像部分2的尺寸要大，成像部分支承部分3b的尺寸比用于支承旋转体镜子1的旋转体镜子支承部分3a要小。还有，用于把成像部分支承部分3b与旋转体镜子支承部分3a连接成一体的连接部分3c的形状做成，从低端到高端尺寸逐渐增大，即，沿着图1B的从左到右方向。
例如，在根据本具体实施例的摄像装置10中，旋转体镜子1是由双曲面镜制成，如图3中所示，并且由上述的表达式所描述。在图3中，当旋转体镜子1的直径为62mm，高度＝15mm，数值a，b和c分别为13.70mm，9.1mm，16.45mm时，成像部分2的直径＝30mm，高度＝52mm，焦距2c(焦点①和②之间的距离)是32.9mm，支撑部分3的连接部分3c的长度从100mm到120mm，支撑部分3上旋转体镜子支承部分3a的宽度范围在90mm到100mm之间，支撑部分3上的成像部分支承部分3b的宽度范围在30mm至50mm。
图4A-4C的视图描述了根据本具体实施例的摄像装置的另一个实例：图4A是一种摄像装置10A的侧视图，它是沿着摄像装置10a所安装墙面的方向看过去而得到的；图4B是摄像装置10A的一个侧视图，它是沿着摄像装置10a所安装墙面的垂直方向看过去而得到的；图4C是摄像装置10A的正面视图，它是沿着摄像装置10a的中心光轴方向看过去而得到的。
总之，图4A-4C中所示的摄像装置10A的配置与图2A-2C中摄像装置10配置方式相类似。然而，图4A-4C中摄像装置10A的配置也有与图2A-2C中摄像装置10的配置不同的地方，那就是，支撑部分3A的连接部分3c的外围部分上带有螺孔，从而使得支撑部分3A可以通过螺丝直接安装在墙面上，或安装在其它地方。图4A-4C中所示的其它部分，与图2A-2C中所描述的相同，并具有相同的数值。因此，就不在对这些部分进行详细描述了。
下面，将描述根据本发明的摄像装置10或10A构成的监控系统(注意，以下所描述的监控系统使用的是摄像装置10)。
图5的框图描述了一种监控系统30的配置，这是一种根据本发明的具体实施例的全方向监控系统。
监控系统30包括：包含有上述部分，例如旋转体镜面1、成像部分2、和成像控制部分8的摄像装置10；用于控制摄像装置10，和以下所描述的监控系统30的其它部分的主控制部分11；一个用于存储控制程序，以便控制监控系统30的每一个单元的程序存储部分12；一个用于存储摄像装置10所获得的数据图像的图像数据存储部分13；一个转换信息存储部分14，用来存储参数之类的转换信息，这些参数用于将存储在图像数据存储部分13中的图像数据转换为所需要的转换图像；一个用于将存储在图像数据存储部分13中的图像数据，转换为所需的转换图像的图像数据转换部分15；一个用来显示摄像装置10所获得的图像数据，和图像数据转换部分15所获得的转换图像的显示部分16；一个用来控制显示部分16的显示控制部分17；一个用来指定显示部分16上的图像数据显示范围的显示范围指定部分18；一个根据摄像装置10所获得的图像数据，来探测视野范围内的移动物体的移动物体探测部分19；一个用来与外部设备进行通讯的通讯部分20；一个用来输入字符和应用程序指令的输入部分21；和一个用来连接各单元的总线22。
还有，监控系统30通过总线22与一条通讯线相连。通讯线连接在一个外部终端设备40上。
主控制部分11包含，例如，一个电脑中的一个CPU、一个MPU或类似的芯片，并根据存储在存储部分12中的控制程序，通过总线22，来控制监控系统的每个单元。
程序存储部分12包括，例如，一片RAM，一片EPROM，一片EEPROM，一片活动硬盘，一个硬盘，等等，并具有一个用来存储控制程序的区域，主控制部分11通过这个程序来控制各个单元。
图像数据存储部分13包括，例如，一片RAM，一片EPROM，一片EEPROM，一个活动硬盘，一个硬盘，等等，并在主控制部分11的控制下，以幀为单位连续地更新和存储摄像机部分10上成像部分2所获得的图像数据。
转换信息存储部分14包括，例如，一片RAM，一片EPROM，一片EEPROM，一个活动硬盘，一个硬盘，等等，它用来存储转换信息，将所获得的图像数据转换成符合预定显示格式的图像数据要用到转换信息。
图像数据转换部分15存储着，例如，图像数据转换程序，并根据存储在转换信息存储部分14上的转换信息，把捕捉到的图像数据作为输入数据转换成具有特定显示格式的图像数据，例如，全景图像数据或透视图像数据。
图6A-6C的示意图描述了一种把摄像装置10所获得的图像数据转换成全景图像的方法：图6A显示了由摄像装置10获得的图像数据61；图6B显示的是，对应于图像数据61的表述为环状形式的图像数据62，根据存储在转换信息存储部分14中的转换信息，通过图像数据转换部分15，被扩展为全景图像；图6C显示的是，表述为长方形状的全景图像63，它是根据存储在转换信息存储部分14中的转换信息，由环状图像数据62转换而来。
在图6A中，点P(r，θ)代表的是一个全方向图像数据中由极坐标表示的像素。在图6C中，点P(X，Y)代表的是一个由XY坐标表示的像素。点P(X，Y)对应于极坐标点P(r，θ)，当全方向图像数据被转换成全景图像数据时，全方向图像数据中的点P(r，θ)被转换为全景图像数据中的点P(X，Y)。还有，点P0(r0，θ0)表示将全方向图像数据转换为全景图像数据的一个参考点。
摄像装置10所获得的全方向图像数据代表的是一个环形图像，在实践中，通过这样一个图像很难获得精确的视像信息。因此，显示部分16不显示代表环形图像的全方向图像数据，而是显示由全方向图像数据转换而来获得的转换后的图像，例如，全景图像，透视图像或其它类似的图像。现已知道一种把全方向图像数据转换为全景图像数据或透视图像数据的方法，因此这里就省略了对它的详细描述。
通过把全方向图像数据转换为全景图像或透视图像而获得的数据，并不局限于静态图像数据。也可以通过这样的转换过程而获得动态图像数据。
显示部分16包含一个图像显示器件，例如一个液晶显示器(LCD)，一个等离子体显示器，或一个电致发光显示器(ELD)。在显示控制部分17的控制下，显示部分16显示全方向图像数据，或由全方向图像数据转换而来的全景图像数据或透视图像数据。
显示范围指定部分18包含，例如，按键开关，一个做在显示部分16上的触摸板，或类似的器件，以便把显示部分16上显示的图像数据的一部分指定为显示范围。当使用显示范围指定部分18指定显示范围时，显示控制部分17就执行一个控制指令，以便把对应于指定显示范围那部分的图像数据进行放大并显示。
图7的示意图描述了一种方法，用来指定由成像部分2获得的全方向图像数据中的一个显示范围。
图7中所示的环形图像，对应于通过图像控制部分8并显示在显示部分16上的输入图像数据。当使用显示范围指定部分18或输入部分21，在显示部分16上的一个环形图像上指定所需的显示范围(一个转换区域)时，图像数据转换部分15就把指定范围内的图像数据分离出来，并根据转换信息转换成透视图像数据。结果是，在显示部分16上显示出转换后的透视图像数据。
一种指定显示区域的方法包括，在一个环形图像上指定目标显示区域的中心坐标A0(r0，θ0)，把包含中心点坐标的预定显示范围内的图像数据转换为透视图像数据，从而指定显示部分16的显示范围。在此情况下，r代表到环形输入图像中心的距离，θ代表相对于环形输入图像上的一个参考位置的一个角度。通过指定距离r和角度θ，就可以指定环形图像上的位置坐标。
用来指定显示范围的另一种方法是，指定4个特定的点，例如，A1(r1，θ1)、A2(r2，θ2)、A3(r3，θ3)、和A4(r4，θ4)，并指定由4点之间的连线所封闭的区域作为显示区域。
换种方法，可以预先设定距离r，以便只需确定两个角度就可以确定显示范围。
移动物体探测部分19中存储着，例如，一个移动物体探测程序。移动物体探测部分19用于连续比较全方向图像数据，这些数据在图像数据存储部分13中是以幀为单位连续地更新和存储的，以便探测在由显示范围指定部分18所指定的显示范围中的一个正在接近某一区域的物体，并根据所探测物体的位移所指示的图像数据来跟踪一个或多个移动物体的运动。
以下将会进一步描述探测一个正在接近显示区域的移动物体的探测过程。当全方向图像数据被以幀为单位连续地存储在图像数据存储部分13中时，移动物体探测部分19就根据全方向图像数据进行计算，从而获得一个代表幀之间差值的二进制图像，并根据计算结果来判断是否有移动物体出现。一旦探测出有移动物体出现，那个移动物体的数据就记录在图像数据存储部分13中。此后，所记录的差值数据不断地更新，以便随着移动物体的运动而获得图像数据。
显示控制部分17用来以放大或缩小的方式，在显示部分16上显示图像数据，其中也包括由移动物体探测部分19探测到的移动物体的图像。
通讯部分20包含，例如，一个用于发送无线电信号的天线，一个信号调制解调器，一个无线电信号转换电路，一个连接电路的通讯线，等等；通讯部分20在主控制部分11的控制下，把包括移动物体的图像数据经通讯线传送给预先指定的外部终端设备。
输入部分21包括，例如，一个10个按键的键盘，按键开关，一个触摸板，或其它配件；输入部分21用来输入字母或应用程序指令。
在根据本具体实施例，具有上述配置的监控系统30中，摄像装置10可以获得一个大视野范围的图像，这样就无需通过沿着移动物体的运动方向移动摄像装置10来跟踪移动物体的运动。因此，摄像装置10的结构可以非常简单，从而可以以低成本制成一种用途广泛的监控系统。
下面，将参照图8中的流程图，详细描述根据本发明的具体实施例的监控系统30的工作过程。在以下的描述中，假定根据本发明的摄像装置10安装在一个狭小区域的墙面上，在这个狭小区域中安装着ATM，摄像装置10得到一个从摄像装置垂直向下方向到ATM前方方向之间的区域范围内的图像。
首先，第一步，摄像装置10的成像部分2获取投射到旋转体镜子1上的图像光作为图像数据。
然后，第二步，摄像装置10的成像部分2把获得的图像数据，以幀为单位连续而临时地存储在图像数据存储部分13中。
然后，第三步，摄像装置所获取并存储在图像数据存储部分13中的图像数据显示在显示部分16上。
然后，第四步，确定显示范围指定部分18或输入部分21是否对显示在显示屏16上的图像数据，指定了一种所期待的显示范围和显示格式。如果判定已经执行了所期待的指定，流程就执行步骤5。如果判定没有，流程就返回步骤3。
当如步骤4中，判定已经指定了显示范围和所期待的显示格式，在步骤5中，图像数据转换部分15就根据存储在转换信息存储部分14中的转换信息，把显示在显示部分16上的图像数据(一个环形图像)转换成所期待的图像格式，即，全景图像数据或透视图像数据。
然后，第六步，转换后的图像数据在显示部分16中显示出来。
然后，第七步，判定输入部分21是否输入了探测移动物体的指令。如果判定输入了这样的指令，流程就进入第八步。如果没有输入这样的指令，流程就结束。
然后，第八步，判定全方向图像数据中是否包含表示移动物体位移的图像数据。当判断出全方向图像数据包含步骤8中这样的图像数据，流程就执行步骤9。如果不包含这样的图像数据，流程就结束。
然后，第九步，移动物体探测部分19根据表示移动物体位移的图像数据探测到至少有一个或多个移动物体，并跟踪这些物体的运动。在这里，假定移动物体探测部分可以比较图像数据存储部分13中连续更新和存储的全方向图像数据，以便探测出由于移动物体运动而引起的图像数据中移动物体的位移，并根据指示所探测到的位移的图像数据来跟踪至少一个或多个移动物体的运动。
然后，第十步，通过一条通讯线，通讯部分20把包含所跟踪的移动物体图像的图像数据传输给连接在通讯线上的外部终端设备。
然后，第十一步，包含有移动物体图像的图像数据在显示部分16上显示出来。
通过连续地执行以上所描述地步骤，就可以跟踪摄像装置10所获得图像中的移动物体，从而判定出在监视系统所安装的地方出现了一个移动物体。
在本发明的具体实施例中，采用了曲面镜作为光学系统，并且摄像装置包括：用于把大视野范围的图像光反射到一个预定方向的曲面镜1；用来获取曲面镜1的反射图像光来形成一个图像的成像部分2；用来把曲面镜1和成像部分2连成一体的支撑部分。然而，本发明并不局限于此，使用鱼眼镜头作为光学系统也可以达到本发明的目的。
本发明提出的视像设备包含：一个用来把一个大视野范围的图像的成像光投射到一个预定方向的光学系统；一个用来获取光学系统投射的成像光来形成一个图像的成像部分；一个用来把光学系统和成像部分连成一体，并保证曲面镜和成像部分的位置相对的支撑部分。
光学系统是一个曲面镜或一个鱼眼镜头。
支撑部分把曲面镜和成像部分连成一体，并保证在安装时曲面镜和成像部分的光轴相对于垂直方向呈一个特定的角度。
通过这种配置，可以把曲面镜和成像部分以一种固定的方式安装，当摄像装置用于一个监控狭小区域的监控系统时，可以减小在大范围图像区域内产生的盲区，特别是从摄像装置向下方向的盲区。
还有，可以消除在安装摄像装置期间对安装角度的调整，并实现曲面镜(凸面镜)和成像部分之间的精确的相对位置关系。
还有，可以防止由于光线在透明管中反射而产生的许多重叠影像被叠加在所生成的图像上，也可以提高所获得图像的质量。
对于那些了解技术的人而言，在没有背离本发明的范围和精髓的前提下，可以很容易地想象和作出各种其它改动。因此，这里所附加地权利要求书，并不限于前面所描述的内容，而是扩展了前面的内容。