监视视频摄像机设备 本发明涉及以仰摄(tilt)和摇摄(pan)控制来拍摄图像并输出视频信号的监视视频摄像机设备。
众所周知，监视视频摄像机设备包括用于产生视频信号以在远离视频摄像机的显示监视器上提供监视器图像的视频摄像机和仰摄/摇摄机构。
国际公开号为WO 95/35624的申请中揭示了一种监视摄像机系统，它包括这种已有技术的监视视频摄像机设备。这种监视摄像机系统包括在摄像机处于垂直位置时自动地旋转摄像机的自动旋转特征。
本发明的目的是提供一种高级的监视视频摄像机设备。
依据本发明，提供了第一监视摄像机设备，包括：视频摄像机，用于拍摄视频摄像机周围的图像并从该图像中产生视频信号；摇摄单元，响应于来自外部控制器的摇摄命令而使视频摄像机沿水平方向摇摄；仰摄单元，响应于来自外部控制器的仰摄命令而使视频摄像机沿垂直方向仰摄；检测器，用于检测视频摄像机到达预定的视频摄像机垂直位置；以及响应于仰摄命令和检测器的自动旋转部分，用于在视频摄像机到达预定的垂直位置且输入仰摄命令时操作摇摄单元使视频摄像机以预定的摇摄角进行摇摄。
在第一监视摄像机设备中，仰摄命令包括速度命令，当视频摄像机到达预定的垂直位置、输入仰摄命令且速度命令指示高于预定速度的速度时，自动旋转部分操作摇摄单元使视频摄像机以预定的摇摄角进行摇摄。
第一监视摄像机设备还可包括视频摄像机控制部分，该部分用于依据控制信号控制视频信号产生条件，其中自动旋转部分操作视频摄像机控制部分保持视频信号产生条件，同时自动旋转部分操作摇摄单元使视频摄像机以预定的摇摄角进行摇摄。
在第一监视摄像机设备中，自动旋转部分以最大摇摄速度来操作摇摄单元。
在第一监视摄像机设备中，响应于自动旋转部分以使视频摄像机以预定角度进行摇摄，自动旋转部分操作仰摄单元以使视频摄像机向上进行仰摄。
第一监视摄像机设备还可包括视频信号转换电路，该电路用于对视频信号进行转换以响应于自动旋转单元来颠倒(invert)视频信号的屏幕图像。
在第一监视摄像机设备中，由仰摄单元刚好使视频摄像机垂直向下来确定预定位置。
第一监视摄像机设备还可包括接收和存储部分，该部分用于接收和存储角度数据，自动旋转部分操作摇摄单元以使视频摄像机以来自接收和存储部分的角度数据所确定的预定摇摄角进行摇摄。
在第一监视摄像机设备中，预定的摇摄角为180°。
在第一监视摄像机设备中，当自动旋转部分对摇摄单元完成视频摄像机以预定的摇摄角进行摇摄的操作直到输入仰摄单元和摇摄单元的停止命令时，自动旋转部分使摇摄和仰摄单元保持停止。
第一监视摄像机设备还可包括接收和存储部分，该部分用于接收和存储表示使自动旋转部分启动和停止的启动(enable)/停止(disable)数据，当视频摄像机到达预定垂直位置且输入仰摄命令时，自动旋转部分依据启动/停止数据来操作或不操作摇摄单元使视频摄像机以预定摇摄角进行摇摄。
依据本发明，还提供了第二监视摄像机设备，包括：视频摄像机，用于拍摄视频摄像机周围的图像并从该图像中产生视频信号；摇摄单元，响应于来自外部控制器的摇摄命令而使视频摄像机沿水平方向摇摄；仰摄单元，响应于来自外部控制器地仰摄命令而使视频摄像机沿垂直方向仰摄；检测器，用于检测视频摄像机到达预定的视频摄像机垂直位置；响应于仰摄命令和检测器的自动旋转部分，用于在视频摄像机到达预定的垂直位置且输入仰摄命令时操作摇摄单元使视频摄像机以预定的摇摄角进行摇摄；以及判断部分，用于判断哪一个摇摄方向使离开当前位置和预定角位置有较小的摇摄角，其中自动旋转部分操作摇摄单元使视频摄像机以来自判断部分的一个摇摄方向进行摇摄。
依据本发明，提供了第三监视摄像机设备，包括：视频摄像机，用于拍摄视频摄像机周围的图像并从该图像中产生视频信号；摇摄单元，响应于摇摄命令而使视频摄像机沿水平方向摇摄；水平检测器，用于检测视频摄像机到达视频摄像机的预定水平位置以产生视频位置检测信号；仰摄单元，响应于仰摄命令而使视频摄像机沿垂直方向仰摄；垂直检测器，用于检测视频摄像机到达视频摄像机的预定垂直位置以产生垂直位置检测信号；以及响应于仰摄命令、摇摄命令、水平检测器和垂直检测器的自动旋转部分，用于在视频摄像机到达预定的视频摄像机水平位置、视频摄像机到达预定的视频摄像机垂直位置、输入摇摄命令且输入仰摄命令时，操作摇摄单元使视频摄像机以预定的摇摄角进行摇摄，并操作仰摄单元使视频摄像机以预定的仰摄角进行仰摄。
在第三监视摄像机设备中，仰摄命令包括仰摄速度命令，摇摄命令包括摇摄速度命令，当视频摄像机到达预定的视频摄像机水平位置、视频摄像机到达预定的视频摄像机垂直位置以及输入摇摄命令及输入仰摄命令时，自动旋转部分操作摇摄单元使视频摄像机以预定的摇摄角进行摇摄，并操作仰摄单元使视频摄像机以预定的仰摄角进行仰摄。
第三监视视频设备还可包括视频摄像机控制部分，该部分依据控制信号来控制视频摄像机的视频信号产生条件，其中自动旋转部分操作视频摄像机控制部分保持视频信号产生条件，同时自动旋转部分操作摇摄单元使视频摄像机以预定的摇摄角进行摇摄并操作仰摄单元使视频摄像机以预定的仰摄角进行仰摄。
在第三监视摄像机设备中，自动旋转部分以最大摇摄速度来操作摇摄单元，并以最大仰摄速度来操作仰摄单元。
第三监视摄像机设备还可包括接收和存储部分，该部分用于接收和存储角度数据，其中自动旋转部分操作摇摄单元使视频摄像机以来自接收和存储部分的角度数据所确定的预定摇摄角进行摇摄。
在第三监视摄像机设备中，预定的摇摄角可以是180°。
在第三监视摄像机设备中，当自动旋转部分完成摇摄单元使视频摄像机以预定的摇摄角进行摇摄的操作并完成仰摄单元使视频摄像机以预定的仰摄角进行仰摄的操作直到输入仰摄单元和摇摄单元的停止命令时，自动旋转部分使摇摄和仰摄单元保持停止。
第三监视摄像机设备还可包括接收和存储部分，该部分用于接收和存储表示使自动旋转部分启动和停止的启动(enable)/停止(disable)数据，当视频摄像机到达预定的垂直位置且输入仰摄命令时，自动旋转部分依据启动/停止数据来操作或不操作摇摄单元使视频摄像机以预定摇摄角进行的摇摄。
依据本发明，还提供了第四监视视频摄像机，包括：视频摄像机，用于拍摄视频摄像机周围的图像并从该图像中产生视频信号；摇摄单元，响应于来自外部控制器的摇摄命令而使视频摄像机沿水平方向摇摄；仰摄单元，响应于来自外部控制器的仰摄命令而使视频摄像机沿垂直方向仰摄；检测器，用于检测视频摄像机到达预定的视频摄像机垂直位置以及到达预定的视频摄像机水平位置；响应于仰摄命令和检测器的自动旋转部分，用于在视频摄像机到达预定的垂直位置并到达预定的水平位置且输入仰摄命令时操作摇摄单元使视频摄像机以预定的摇摄角进行摇摄；以及判断部分，用于判断哪一个摇摄方向使离开预定水平位置和预定摇摄角位置之间有较小的摇摄角，其中自动旋转部分操作摇摄单元使视频摄像机以来自判断部分的这个摇摄方向进行摇摄。
从以下详细描述并结合附图将使本发明的目的和特征变得更加明显起来，其中：
图1是包括第一实施例的视频摄像机设备的视频监视系统的方框图；
图2表示示出图1所示微处理器的操作的第一实施例的流程图；以及
图3表示示出图1所示微处理器的操作的第二实施例的流程图。
在图中，相同或相应的元件或部分以相同的标号来表示。
以下，将描述本发明的第一实施例。
图1是包括第一实施例的视频摄像机设备的视频监视系统的方框图。
视频监视系统包括用于拍摄其周围的图像并产生视频信号的视频摄像机设备36、显示监视器16以及产生提供给视频摄像机设备命令的控制器17。
第一实施例的监视视频摄像机设备36包括摄像机单元3、用于使摄像机单元3仰摄的仰摄单元33、用于使摄像机单元通过仰摄单元33摇摄的摇摄单元34、用于控制摄像机单元3的摄像机控制电路11、仰摄电动机控制电路12、摇摄电动机控制电路13、微处理器14(MPU)、用于处理来自摄像机单元3的图像信号并产生视频信号的视频信号处理电路15以及用于存储数据的存储器18。
摄像机单元3包括变焦透镜单元1和CCD图像传感器2。变焦透镜单元1接收图像并在CCD图像传感器2上形成该图像，CCD图像传感器2产生提供给视频信号处理电路15的图像信号，视频信号处理电路15处理图像信号并产生提供给显示监视器16的视频信号15a，显示监视器16把再现的视频图像提供给监视器操作人员。
摄像机控制电路11产生摄像机控制信号来驱动CCD图像传感器2和控制变焦比、光圈。类似地，微处理器14也产生提供给视频信号处理电路15的视频控制信号，诸如白平衡、灰度补偿、AGC、动作(motion)检测、警报产生或类似信号。
摇摄单元34包括摇摄电动机8、驱动齿轮7、摇摄齿轮6、支架4和基板10。摇摄电动机控制电路13控制摇摄电动机8。摇摄电动机8通过驱动齿轮7驱动摇摄齿轮6。摇摄齿轮6支撑支架4，支架4支撑仰摄单元33。基板10支撑仰摄电动机8以及可旋转地支撑摇摄齿轮6。
仰摄单元33使摄像机单元3进行仰摄，该单元包括由支架4支撑使枢轴37旋转的仰摄电动机5，枢轴支撑摄像机单元3。仰摄电动机控制电路12在微处理器14的控制下驱动仰摄电动机5。
视频信号处理电路15包括：视频信号产生电路41，用于从来自图像传感器2的图像信号中产生视频信号；存储器电路35，用于存储来自视频信号产生电路41的视频信号，并读取所存储的视频信号以在微处理器14的控制下提供输出视频信号15a，其屏幕图像由普通屏幕图像、镜向映射图像、颠倒图像或者沿水平和垂直颠倒的屏幕图像构成；动作检测电路42，用于检测当前图像和前一图像之间屏幕图像中的动作；以及响应于动作检测电路42的报警电路43，用于在微处理器14的控制下在检测到动作时产生警报信号。把警报信号发送到监视一侧即扬声器44或类似装置，以把警报通知监视操作人员。如上所述，微处理器14产生提供给视频信号处理电路15的视频控制信号，以控制视频信号产生电路41中的白平衡、灰度补偿、AGC，以及动作检测电路42中的动作检测、报警电路43中的警报产生。
微处理器14响应于来自控制器17的命令控制摄像机控制电路11、仰摄电动机控制电路12、摇摄电动机控制电路13和视频信号处理电路15。
支架21固定于耦合到仰摄电动机5的仰摄轴37。支架21的末端支撑磁铁22a。另一方面，支架4之一支撑霍尔(Hall)元件22b，该元件设置成在预定的垂直位置处与磁铁22a相对。磁铁22a与霍尔元件22b形成垂直位置传感器22。支架21如此固定，使得当摄像机单元3垂直向下指向C时，磁铁22a与霍尔元件22b相对。此位置叫做自动旋转起始位置。通过仰摄电动机控制电路12把检测信号22c提供给微处理器14。
汇流环9通过仰摄电动机控制电路12在摄像机控制电路11与摄像机单元3之间、在仰摄电动机控制电路12与仰摄电动机5之间以及在垂直位置传感器22与微处理器14之间传输信号，以提供360°的摇摄。
把摇摄电动机8耦合到驱动齿轮7的枢轴38固定用于产生磁场分布图案的有齿的磁性齿轮23a，磁场强度沿磁性齿轮23a的周边等角度地变化以提供摇摄角。基板10支撑磁性拾取器(pickup)23b，磁性拾取器23b用于检测具有该磁场分布图案的磁场。响应于与磁性齿轮23a的每个齿相对，在磁性拾取器23b上感应出电流，该电流作为水平位置信号提供给微处理器14。微处理器14计算水平位置信号中的脉冲数，以检测摇摄角和摇摄角位置。
监视操作人员操作控制器17同时观看显示监视器16。如果有人在从门31到门32的通道上行走时，则监视操作人员通过操作操纵杆17b而使摄像机单元3指向门31，并通过操纵杆控制仰摄电动机5和摇摄电动机8使摄像机单元3的光轴指向在通道30上行走的人。操作人员可通过把表示180°自动摇摄模式、具有所需的角度数据的所需角度摇摄模式或者具有所需的角度位置数据的所需角度位置模式的模式数据发送到微处理器14来设定自动旋转功能。微处理器14接收并将模式数据以及附带数据存入存储器18中，并依据存储器18中的模式数据来实行自动旋转模式中的一个模式。
图2示出表示微处理器14的操作的第一实施例的流程图。
控制器17响应于操作键17a和操纵杆17b来产生和发送命令。
微处理器14响应于来自控制器17的命令实行图2所示的操作。
首先，微处理器14检查是否存在来自控制器17的自动旋转设定/复位(启动/停止)命令。如果存在来自控制器17的自动旋转设定/复位命令，则微处理器在步骤s2停止摇摄电动机8和仰摄电动机5。然后，如果自动旋转功能已被复位，则微处理器14在步骤s3设定自动旋转功能。如果自动旋转功能已被设定，则微处理器14响应于自动旋转设定/复位命令在步骤s3使自动旋转功能复位。
在步骤s1，如果不存在来自控制器17的自动旋转设定/复位命令，则微处理器14在步骤s4检查是否存在向下俯摄操作命令。如果在步骤s4不存在向下俯摄操作命令，则微处理器14在步骤s16控制摇摄电动机8和仰摄电动机5。如果在步骤s4存在向下俯摄操作命令，则微处理器14在步骤s5检查垂直位置传感器22是否检测到垂直位置。如果垂直位置检测器22未检测到预定垂直位置，则微处理器14在步骤s17分别依据包含在来自控制器17的摇摄操作命令和仰摄操作命令中摇摄速度命令和仰摄速度命令来控制摇摄电动机8和仰摄电动机5。如果垂直位置传感器22检测到预定垂直位置，则微处理器14在步骤s6停止仰摄电动机5，但依据摇摄速度命令控制摇摄电动机8。然后，微处理器14在步骤s7检查是否已保持设定自动旋转功能(启动)。如果未保持设定自动旋转功能(停止)，则处理返回步骤s1。如果保持设定自动旋转功能(启动)，则微处理器14在步骤s8等待200毫秒。
在接着的步骤s9，微处理器14检查是否刚好从预定垂直位置前连续输入表示向下的仰摄速度命令。如果没有刚好从预定垂直位置前连续输入表示向下的仰摄速度命令，则处理返回步骤s1。如果刚好从预定垂直位置前连续输入了表示向下的仰摄速度命令，则微处理器14在步骤s10停止(停止)运动检测和报警功能。
在接着的步骤s11，微处理器14操作摇摄电动机控制电流13使摄像机单元3以预定的摇摄角进行摇摄(依据模式数据，到预定摇摄角位置)，同时观察水平位置传感器23的输出，然后停止摇摄电动机8。然后，微处理器14在步骤s12等待100毫秒。
在接着的步骤s13，微处理器14操作(启动)运动检测功能和警报输出功能或类似功能。然后，微处理器14检查是否连续输入表示向下的仰摄速度命令。如果未连续输入表示向下的仰摄速度命令，则处理返回步骤s1。如果连续输入表示向下的仰摄速度命令，则微处理器14操作仰摄电动机控制电路12使摄像机单元3以预定的仰摄速度进行仰摄，其中根据命令来实行摇摄。此外，具有存储器电路35的视频信号处理电路15颠倒视频屏幕图像。然后，处理返回步骤s14。在步骤s14，如果连续输入表示向下的仰摄速度命令，则微处理器14在步骤s15继续操作。如果未连续输入表示向下的仰摄速度命令，则处理返回步骤s1。
在步骤s11，如果把表示180°自动旋转模式的模式数据存储在存储器18中，则微处理器使视频摄像机进行180°摇摄，如果把表示所需角度摇摄模式的模式数据存储在存储器18中，则微处理器依据来自存储器18的所需角度数据使视频摄像机以所需的角度进行摇摄。此外，如果把表示所需角度位置模式的模式数据存储在存储器18中，则微处理器14依据来自存储器18的所需角度位置数据使视频摄像机以所需的角度位置进行摇摄。
如果存储器18存储表示180°自动摇摄模式的模式数据或者把所需的角度摇摄模式存储在存储器18中，则微处理器14使视频摄像机单元3以最大摇摄速度进行摇摄。如果存储器18存储表示所需角度位置模式的模式数据，则微处理器14判断哪一个摇摄方向使离开当前摇摄角位置(自动旋转起始位置)和所需角度位置数据有较小的摇摄角和短的摇摄距离。然后，微处理器14在步骤s11操作摇摄单元34，以使视频摄像机单元3以判定的摇摄方向进行摇摄。
在步骤s15，微处理器14控制包括存储器电路35的视频信号处理电路15以颠倒视频信号的屏幕图像，并输出其屏幕图像被颠倒的视频信号。即，使屏幕图像颠倒，或者形成镜向映射图像，或者沿垂直和水平方向颠倒。
<第二实施例>
第二实施例的视频监视摄像机设备基本上与第一实施例的相同。其区别在于，响应于摇摄操作命令、仰摄操作命令、检测预定垂直位置和检测预定水平位置来实行自动旋转功能，除了自动旋转功能的摇摄以外，还实行自动仰摄。即，当摄像机单元3指向门31时，进行包括摇摄和仰摄的自动旋转功能。在第二实施例中，存储器18存储模式数据，该模式数据表示具有预定摇摄角数据和预定仰摄角数据的第一摇摄和仰摄模式，或者具有预定摇摄角返回位置数据和预定仰摄角返回位置数据的第二摇摄和仰摄模式。
图3表示示出微处理器14的操作的第二实施例的流程图。
控制器17响应于操作键17a和操纵杆17b来产生和发送命令。
微处理器14响应于来自控制器17的命令实行图3所示的操作。
首先，微处理器14在步骤s21检查是否存在来自控制器17的自动旋转设定/复位(启动/停止)命令。如果存在来自控制器17的自动旋转设定/复位命令，则微处理器在步骤s22停止摇摄电动机8和仰摄电动机5。然后，如果自动旋转功能已被复位，则微处理器14在步骤s23设定自动旋转功能。如果自动旋转功能已被设定，则微处理器14在步骤s23使自动旋转功能复位。
在步骤s21，如果不存在来自控制器17的自动旋转设定/复位命令，则微处理器14在步骤s24检查仰摄单元33和摇摄单元34是否处于自动旋转起始位置，即由来自控制器17的操作命令所指示的摄像机单元3的摇摄和仰摄方向是否朝向自动旋转起始位置，即是否朝向门31。如果在步骤s24，由来自控制器17的操作命令所指示的摇摄和仰摄方向不朝向自动旋转起始位置，则微处理器14依据来自控制器17的操作命令和速度命令控制摇摄和仰摄电动机8和5。如果在步骤s24，由来自控制器17的操作命令所指示的摄像机单元3的摇摄和仰摄方向朝向自动旋转起始位置，则微处理器14在步骤s25检查仰摄单元33和摇摄单元34是否处于自动旋转起始位置。
针对自动旋转起始位置，已把摄像机单元3的垂直角度与支架21之间的关系调节到使摄像机单元3指向作为仰摄角起始位置的门31。响应于来自控制器17的命令把摇摄角起始位置存储在存储器18中来设定摇摄角的自动旋转起始位置。
如果在步骤s25，摄像机单元3指向门31，则微处理器14在步骤s26控制摇摄电动机8和仰摄电动机5，微处理器14在步骤s26停止仰摄电动机5和摇摄电动机8。然后，微处理器14在步骤s27检查是否保持设定自动旋转功能。如果未保持设定自动旋转功能，则处理返回步骤s21。如果保持设定自动旋转功能，则微处理器14在步骤s28等待200毫秒。
在接着的步骤s29，微处理器14检查是否刚好从预定垂直位置前连续输入仰摄速度命令和摇摄速度命令。如果没有刚好从预定垂直位置前连续输入仰摄速度命令和摇摄速度命令，则处理返回步骤s21。如果刚好从预定垂直位置前连续输入了仰摄速度命令和摇摄速度命令，则微处理器14在步骤s30通过视频信号处理电路15停止(停止)运动检测和报警功能。
在接着的步骤s31，微处理器14操作摇摄电动机控制电路13使摄像机单元3在进行摇摄同时观察水平位置传感器23的输出，并操作仰摄电动机控制电路12使摄像机单元3进行仰摄同时观察仰摄电动机5的驱动脉冲的计数，然后，当摄像机单元3指向门31，即当摄像机单元3的光轴返回到摇摄角返回位置并返回仰摄角返回到位置(门32)时，停止摇摄电动机8和仰摄电动机5。然后，微处理器14在步骤s32等待100毫秒。在此步骤中，如果在存储器18中设定第一摇摄和仰摄模式，则微处理器14使摄像机单元3以预定的仰摄角数据和预定的摇摄角数据进行仰摄和摇摄。此外，如果在存储器18中设定第二摇摄和仰摄模式，则微处理器14使摄像机单元3仰摄到由预定的仰摄角返回数据所确定的仰摄角位置，并使摄像机单元3摇摄到由预定的摇摄角返回数据所确定的摇摄角位置。
在接着的步骤s33，微处理器14操作(启动)视频信号处理电路15的动作检测功能和警报输出功能。然后，微处理器14检查是否输入表示停止摇摄电动机8和仰摄电动机5的命令。如果通过松开操纵杆17b而输入表示停止摇摄电动机8和仰摄电动机5的命令，则处理返回步骤s21。如果未输入表示停止摇摄电动机8和仰摄电动机5的停止命令，则在步骤s34，处理等待停止命令，并保持仰摄角位置和摇摄角位置，以防止误操作。这是因为，虽然由于高速自动旋转操作已完成自动旋转操作，但监视操作人员还可能保持操纵杆17b的倾角。在此情况下，如果仰摄单元33或摇摄单元34立即响应操纵杆17b，监视操作员可能失去门32的图象。然后，一旦在自动旋转后接收到停止命令，则仰摄单元33和摇摄单元34进行操作。即一旦松开操纵杆17b(处于休息位置)，则仰摄单元33和摇摄单元34在步骤s34开始正常操作。当操纵杆17b的倾角返回零时，控制器17把停止命令发送到微处理器14。
在自动旋转操作中，微处理器14使视频摄像机单元3以最大摇摄速度和最大仰摄速度进行摇摄。此外，在第二摇摄和仰摄模式下，微处理器14判断哪一个摇摄方向使离开摇摄角位置的自动旋转起始位置有较小的摇摄角和最短的距离，并把摇摄角返回位置和仰摄角返回位置存储在存储器18中。在自动旋转操作中，微处理器14在步骤s31中操作摇摄单元34，使视频摄像机单元3以判定的摇摄方向进行摇摄。