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1、(10)申请公布号 CN 102946509 A (43)申请公布日 2013.02.27 CN 102946509 A *CN102946509A* (21)申请号 201210473081.8 (22)申请日 2012.11.20 H04N 5/225(2006.01) G02B 13/18(2006.01) G02B 5/20(2006.01) (71)申请人 无锡成电科大科技发展有限公司 地址 214135 江苏省无锡市无锡新区太科园 中国传感网大学科技园立业楼A区402 室 (72)发明人 田玲 周益民 吴跃 吴少智 (74)专利代理机构 北京品源专利代理有限公司 11332 代理人。
2、 李虹青 (54) 发明名称 无线网络摄像头 (57) 摘要 一种无线网络摄像头， 包括 ： 依次连接的摄像 头、 摄像头接口、 数据提取处理器、 接收机、 天线， 其特征在于 ： 所述摄像头具有屈折力的透镜仅为 三个 ： 从物方到像方依次为 ： 焦距为 f1 第一凸透 镜， 焦距为 f2 的第二双凹透镜， 焦距为 f3 的第 三凹凸透镜， 用于承接图像的图像传感器， f1/f2 的比值为 -0.2 到 -1.5， f1/f3 的比值为 0.45 到 1.33， 整个光学系统的焦距为 f， 所述第一凸透镜 和第二双凹透镜组合的焦距为 f12， 则 f12/f 为 0.62-2.35， 所述第三。
3、凹凸透镜的表面上设置有二 元光学结构， 用于进一步消除成像像差。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 6 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 6 页 附图 2 页 1/1 页 2 1. 一种无线网络摄像头， 包括 ： 依次连接的摄像头、 摄像头接口、 数据提取处理器、 接 收机、 天线， 其特征在于 ： 所述摄像头具有屈折力的透镜仅为三个 ： 从物方到像方依次为 ： 焦距为 f1 第一凸透镜， 焦距为 f2 的第二双凹透镜， 焦距为 f3 的第三凹凸透镜， 用于承接图 像的图像传感器， f1/f2 的比值为 。
4、-0.2 到 -1.5， f1/f3 的比值为 0.45 到 1.33， 整个光学系 统的焦距为 f， 所述第一凸透镜和第二双凹透镜组合的焦距为 f12， 则 f12/f 为 0.62-2.35， 所述第三凹凸透镜的表面上设置有二元光学结构， 用于进一步消除成像像差。 2. 如权利要求 1 所述的摄像头， 在所述第一凸透镜的物方表面镀设有红外低通滤光 膜。 3. 如权利要求 1 所述的摄像头， 所述第一凸透镜的表面弧度大于所述第三凹凸透镜的 表面弧度。 4. 如权利要求 1 所述的摄像头， 至少一个所述透镜的至少一个表面为非球面。 权 利 要 求 书 CN 102946509 A 2 1/6 。
5、页 3 无线网络摄像头 技术领域 0001 本发明涉及信息技术领域， 具体涉及一种无线网络摄像头。 背景技术 0002 无线网络摄像头是具有联网功能的摄像头。 0003 专利文献 CN2783661A 公开了一种网络摄像头， 主要包括有外壳、 安装在该外壳内 的镜头、 光电转换元件及电路板， 及包括有圆柱体、 从该外壳引出的头、 用于调节镜 头与光电转换元件之间距离的调焦齿轮及丝杆， 该外壳包括有可拆卸并可旋转连接的上壳 体及下壳体， 上壳体一端设有一个卡口， 在该卡口上安设有包括多个的、 且与该上壳 体呈一角度的排灯， 该镜头通过一个隔板固定在下壳体内部， 圆柱体设在该镜头下方， 并在 靠近。
6、镜头的一端固定有一电路板， 该电路板上焊接有光电转换元件， 该圆柱体另一端设有 一丝孔， 丝杆穿过该丝孔， 调焦齿轮横向设在该丝杆的中部位置， 该调焦齿轮与丝杆连动。 本发明具有可调焦及放大图像的优点。 0004 CN202152904U 公开了一种全角度旋转网络摄像头， 主要包括机壳、 设置在所述的 机壳内的控制芯片， 所述的控制芯片分别连接有摄像镜头以及设置在所述的摄像镜头周向 方向上的红外灯， 还包括底座， 所述的底座具有用于控制所述的摄像镜头绕横向 360旋转 的第一旋转装置以及用于控制所述的摄像镜头绕纵向 360旋转的第二旋转装置。本发明 解决了现有技术的问题， 是一种可方便快捷调整。
7、方位的全角度旋转无线网络摄像头。 发明内容 0005 为解决现有技术的缺陷和不足， 本发明提供一种新型的无线网络摄像头， 相对于 现有技术具有诸多的优点。 0006 具体技术方案如下 ： 0007 一种无线网络摄像头， 包括 ： 依次连接的摄像头、 摄像头接口、 数据提取处理器、 接 收机、 天线， 其特征在于 ： 所述摄像头具有屈折力的透镜仅为三个 ： 从物方到像方依次为 ： 焦距为 f1 第一凸透镜， 焦距为 f2 的第二双凹透镜， 焦距为 f3 的第三凹凸透镜， 用于承接图 像的图像传感器， f1/f2 的比值为 -0.2 到 -1.5， f1/f3 的比值为 0.45 到 1.33， 。
8、整个光学系 统的焦距为 f， 所述第一凸透镜和第二双凹透镜组合的焦距为 f12， 则 f12/f 为 0.62-2.35， 所述第三凹凸透镜的表面上设置有二元光学结构， 用于进一步消除成像像差。 0008 作为本发明的优选实施例， 在所述第一凸透镜的物方表面镀设有红外低通滤光 膜。 0009 作为本发明的优选实施例， 所述第一凸透镜的表面弧度大于所述第三凹凸透镜的 表面弧度。 0010 作为本发明的优选实施例， 至少一个所述透镜的至少一个表面为非球面。 附图说明 说 明 书 CN 102946509 A 3 2/6 页 4 0011 图 1 无线网络摄像头原理图 ； 0012 图 2 本发明的。
9、摄像头的结构示意图。 0013 图 3 是图 2 所述的摄像头的剖视图。 具体实施方式 0014 为了使本发明实现的技术手段、 创作特征、 达成目的与功效易于明白了解， 下面结 合具体图示， 进一步阐述本发明。 0015 图 1 是根据本发明实施例的无线通信网络 100 的插图。 0016 图解的无线通信网络包括所有的无线网络元件通信到或通信经过的单个接入点 101。 为了简洁和清楚起见， 图1的无线通信网络100被图解， 其包括三个网络元件103、 105 和 107， 但是应当理解实际的无线通信网络可以包括更多活动或非活动的网络元件。应当 理解， 接入点 101 可以经过有线通信链路被连接。
10、到其它的接入点或网络元件。从而， 接入点 101 可以在部分无线网络的有线与无线部分之间起桥接作用。 0017 在图解的示例中， 不同的网络元件可以例如对应于个人电脑、 用户电子装置、 家用 器具、 打印机服务器、 个人数字助理、 视听设备或任何其它适当的装置类型。 0018 在特殊的实施例中， 第一网络元件 103 定期发射包括装置标识和信息的宣告消 息。宣告消息由接入点 101 来广播。 0019 第二网络元件105可操作来接收和处理宣告消息。 另外， 第二网络元件105可操作 来发射由接入点 101 广播的查询消息。在所描述的实施例中， 第三网络元件 107 可操作来 产生包括装置标识的。
11、查询响应消息并且将其发射到第二网络元件 105， 第二网络元件 105 可操作来接收并处理这个查询响应消息。从而， 第二网络元件 105 在所述示例中将接收来 自于其它网络元件的装置标识和信息。 0020 第二网络元件 105 包括一个或多个能够察觉第二网络元件 105 的操作物理 环境 的状况的传感器。例如， 第二网络元件可以处理视频传感器信号以提供基于视觉输入的各 种服务。在某些实施例中， 第二网络元件 105 可以例如视觉上检测包括与其它网络元件 101、 107 相关联的目标在内的目标的位置。 0021 然而， 基于传感器信号的处理只趋向于导致可能是缓慢的、 不可靠的、 复杂的、 受 。
12、限的并且亚最佳的性能。例如， 基于来自于视觉视频摄像头的传感器信号的目标检测可能 是复杂并且不可靠的， 并且可能基于对目标被检测到的许多假设。例如， 检测诸如 AV 环境 中的扩音器之类的目标一般来说将基于扩音器形状、 大小和颜色的假设。这些假设可能或 多或少是正确的 ( 例如特别设计的扬声器如果没有附加信息就不能识别 )， 从而导致在视 觉传感器信号中对扩音器的检测不可靠并会发生变化。 0022 根据本发明的实施例， 传感器信号的处理可以通过使用与将被检测到的其它网络 元件的一个或多个物理特征相关的信息而被简化和 / 或改进。 0023 在下文中， 本发明的实施例将参考特殊的示例应用来描述。。
13、 在该示例中， 第一网络 元件 103 包括被连接到无线网络通信单元的五个扩音器。第三网络元件 107 包括嵌入了无 线网络通信单元的大屏幕视频监视器。 视频监视器和扩音器共同形成视听呈现布置， 其中， 视频监视器呈现可视图像而扩音器呈现相关联的环绕声。 0024 根据本发明的实施例， 第一和第三网络元件 103、 107 具有被存储的与网络元件 说 明 书 CN 102946509 A 4 3/6 页 5 103、 107的物理特性相关的信息。 特别地， 第一网络元件103包括五个扬声器中每个扬声器 的大小、 形状和颜色。类似地， 第三网络元件 107 包括视频监视器的大小、 形状和颜色。 。
14、0025 根据本发明， 第一网络元件 103 和第三网络元件 107 可操作来包括与物理特征消 息中的物理特性相关的信息。而且， 网络元件包括用于向包括第二网络元件 105 在内的其 它网络元件传递物理特征消息的装置。特别地， 物理特征消息可以被包括在由第一网络元 件 103 发射的宣告消息和由第三网络元件 107 发射的查询响应消息中。 0026 所述实施例的第二网络元件 105 的功能在图 1 中被更详细地图解， 而且将在下文 中被更详细地描述。 0027 第二网络元件105包括天线109， 其接收由接入点101发射的无线的无线电信号并 将它们供给接收机 111。接收机 111 包括用于解。
15、调所接收信号和用于产生所接收信号的数 据的所需功能块是本技术领域中所熟知的。 0028 数据被送到提取处理器 113， 其可操作来检测物理特征消息并从中提取物理特性 信息。 提取处理器113被耦合到情景处理器115， 其可操作来确定第二网络元件105的物理 环境的物理情景特征。提取处理器 113 可操作来把提取出来的物理特性信息送到情景处理 器 115。从而， 情景处理器 115 第一网络元件 103 的扩音器和第三网络元件 107 的视频监视 器的大小、 形状和颜色的信息。 0029 第二网络元件105还包括视频摄像头117， 其产生与第二网络元件105的物理视觉 环境相关的传感器信号。 视。
16、频摄像头117被耦合到视频摄像头接口119， 其产生来自于视频 摄像头的图像的适当的数字表示。视频摄像头接口 119 被耦合到情景处理器 115 并且把数 字表示送到情景处理器 115。 0030 情景处理器可操作用于响应于从提取处理器113和视频摄像头接口119接收的信 息来确定物理情景特征。在所述实施例中， 情景处理器 115 可操作来执 行视觉检测算法， 尤其是执行目标检测算法。应当理解， 对来自于可视图像的目标的检测算法在本技术领域 中为大家所熟知， 从而就不在此做详细描述了。 一般来说， 目标识别算法取得视觉传感器信 息并将其关联到一组将被识别的目标的视觉特性。 0031 特别地， 。
17、情景处理器 115 基于在物理特征消息中接收到的物理信息来执行目标检 测算法。从而， 所述实施例中的目标检测算法估计来自于视频摄像头 117 的图像， 以检测第 一网络元件 103 和第三网络元件 107 的大小、 形状和颜色的目标。 0032 作为一个特殊的示例， 第二网络元件 105 可以位于视频监视器和扩音器所处房间 的中心。而且， 第二网络元件 105 可能包括用于旋转视频摄像头 117 的功能块以产生整个 360的图像。然后， 情景处理器 115 可以在图像中搜索五个具有从第一网络元件 103 接收 的物理特征消息指出的形状和颜色的目标。对于每个被识别的目标， 该目标与在物理特征 消。
18、息中指出大小相比的相对大小可以被用来确定从第二网络元件 105 到不同的扩音器的 距离。如果找到超过五个可能匹配该物理特性的目标， 则不同的算法可以被用于选择很可 能的匹配。例如， 低于或高于给出间隔的计算出的距离可以被拒绝。类似地， 目标检测算法 估计图像中与从第三网络元件 107 接收的物理特征消息中的目标形状和颜色相同的目标。 然后， 它响应于图像中的相对大小和物理特征消息中的报告大小来确定到视频监视器的距 离。 0033 因此， 第二网络元件 105 可以自动地检测室内五个扩音器和视频监视器的位置。 说 明 书 CN 102946509 A 5 4/6 页 6 检测的速度和可靠性由于从。
19、其它网络元件接收物理特征消息的缘故而得到了极大的改进， 并且应用的可行性和实践性的确可以取决于物理特征消息的 可用性。 从而， 所述的实施例 可以实现辅助和 / 或增强和 / 或改进的服务。 0034 应当理解， 不同目标的位置确定可以以很多不同的方法来使用， 并且取决于具体 应用而被用于许多不同的目的。例如， 第二网络元件 105 可以被用来自动地检测和估计视 听装备。 例如， 可以自动地产生更改扬声器位置建议从而改进环绕声性能， 或者它可以计算 优选或最佳的用户位置以得到最佳的环绕声效果。 0035 在上述实施例中， 简单的物理测量由其它的网络元件 103、 107 提供给第二网络元 件 。
20、105。这些信息可以只被传递少量数据并且从而可以包括在短数据消息内。在其它的实 施例中， 具有更多详细信息的更充实的数据量可以被传递。 例如， 第一和第三网络元件103、 107可以发射扩音器和/或视频监视器的图像组。 例如， 图像可能具有来自于大量不同角度 的对应目标。这些信息可以充分地简化环境处理器 115 的目标识别， 并且可以特别地使在 第二网络元件 105 的视觉环境中对目标的检测的可靠性得到改进。 0036 应当理解， 尽管示例的实施例使用视觉传感器输入装置， 然而任何其它用于确定 第二网络元件 105 的物理环境特征的适当的传感器输入装置也可以被使用。 0037 特别地， 诸如麦。
21、克风之类的音频传感器可以被替换或另外地使用。 从而， 第二网络 元件 105 可以优选包括用于确定包括音频和视频信号的视听信号的传感器输入。例如， 这 可能对视听应用特别有用。例如， 上述实施例的第二网络元件可能另外检测来自于五个不 同扩音器的相对音量级。在一个简单的实施例中， 固定音量的信号可以顺序地从五个扩音 器中的每一个被发射， 并且可以被第二网络元件 105 检测到。这可以不仅提供改进的音频 环境估计， 而且还可以 被用来简化视觉环境的确定。例如， 相对音量级可以被用来帮助确 定从第二网络元件 105 到单独的扩音器的距离。 0038 在所述的实施例中， 网络元件包括与网络元件的固有物。
22、理特性相关的信息。这允 许信息将在制造期间被存储在网络元件中， 因此提供了一种产生物理信息的简单方法。然 而在其它的实施例中， 网络元件可以例如可操作用于替换或另外地基于网络元件的物理特 性来确定动态或环境， 并且用于把这些包括在物理特征消息中。例如， 第三网络元件 107 可 以确定视频监视器是被安装在墙壁上还是被放置在架子上。 这些信息可以简化第二网络元 件 105 对视频监视器的检测。 0039 在某些实施例中， 网络元件可操作来给用户发射表示信号。例如在上述的实施例 中， 视频监视器发射视频图像而扩音器发射音频信号。 在某些实施例中， 物理特征消息可以 包括网络元件发射的物理信号的当前。
23、特征的信息。 0040 从而， 第三网络元件 107 可以传递包括与正被发射的视频图像相关的信息的物理 特征消息。这可以提供改进的第二网络元件 105 的目标检测。例如， 如果第二网络元件 105 具有指出当前正举行足球比赛的信息， 则它可以响应于与这些目标每一个相关联的绿色量 在两个候选目标之间选择。 0041 在某些实施例中， 物理信号的数据表示可以被包括在物理特征消息中。 例如， 将被 显示在视频监视器上的高度压缩的 MPEG-2 信号表示可以被包括在内， 从而提供了非常精 确的检测。然而， 这需要在很多应用中都不切实际的大量数据的传递。因此， 更多间接的信 息往往可以被使用， 例如包括。
24、指出的被呈现的内容类型的信息或音频采指纹信息。 说 明 书 CN 102946509 A 6 5/6 页 7 0042 在某些实施例中， 网络元件可以可操作用于在被呈现的物理信号中嵌入标志。例 如， 第三网络元件 107 可以包括观察者注意不到的很少发生的视觉特征。然而， 第二网络元 件 105 却可以检测到清楚的图案， 从而提供了对来自于视频摄像头的图像中的目标的精确 检测。被嵌入标志的信息可以被包括在物理特征消息中， 因此允许第二网络元件 105 接收 这些信息并将其用于目标识别。 优选地， 标志是十分细微从而用户注意不到， 并且因此可以 被嵌入实况的图像信号中。在其它的实施例中， 标志可。
25、以是特殊的测试信号。例如， 视频监 视器可以在第二网络元件 105 使用的测试期间发射特殊的颜色序列， 以确定物理情景。 0043 在某些实施例中， 发射物理特征消息的网络元件可以自己来检测它们的环境特征 并将其包括在物理特征消息中。例如， 网络元件可以包括 GPS 接收机， 其可操作用于检测网 络元件的位置并将其包括在物理特征消息中。 0044 发射物理特征消息的网络元件可以另外或替换地包括移动检测器。 如果移动检测 器确定网络元件已经移动， 则它可以执行物理环境的再估计并且发射指示新环境的更新的 物理特征消息。移动检测器例如可以是一个简单振动检测器。 0045 在下文中， 可以显现或简化物。
26、理特征消息的传输的应用的特殊示例将被描述。在 这个示例中， 一个房子可以包括动态网络的大量网络元件。 这些网络元件可以包括电视、 音 频环绕声放大器、 扩音器、 计算机等等。 一部分或全部的这些网络元件可操作用于经由动态 网络发射物理特征消息。 0046 在这个环境中， 控制网络元件可以包括显示器并对部分或全部网络元件执行遥控 功能。从而， 用户可以使用单个便携式控制网络元件来控制放置在整个房子中的设备和装 置。 例如， 同一控制网络元件可以控制环绕声的音量、 DVD 播放器的操作以及一个或多个房 间中的光源。 0047 在所述实施例中， 控制网络元件可操作用于确定指出房子中一部分或全部的网络。
27、 元件的物理位置地图。优选地， 房子的平面图可以被手动地输入， 并且控制网络元件可以 自动地确定其它网络元件的位置并且将它们关联到平面图。特别地， 如图 1 的实施例所说 明的， 控制网络元件可以包括基于所接收的物理特征消息执行目标的视觉检测的视频摄像 头。 0048 优选地， 控制网络元件被绕着房子移动， 自动地采集物理特征消息并检测不同的 网络元件的位置。从而， 位置图可以被自动地或半自动地确定， 并且可以在优选地是控制 网络元件一部分的适当显示器上被呈现给用户。优选地， 控制网络元件连续地或有规律地 执行目标检测， 因此允许控制网络自动地检测任何网络元件的位置变化并自动地更新位置 图。 。
28、0049 所述摄像头 117， 具有如下结构特征 ： 0050 图 2 所示， 为本发明的一种具体实施方式。具有设置于镜头座 10 内部非球面镜头 组， 摄像头 20， 摄像头连接于电路板 40 上， 便于将所拍摄的图像信息及时准确地传送到电 路板 40 上的控制电路中。 0051 该非球面镜头组， 其前后由两个高精度非球面透镜 11、 13 组成 ： 前透镜 11 和后透 镜 13( 图 2 所示 )， 两个非球面前透镜 11 和后透镜 13 的凹面部分都向内设置， 中间配备有 与前透镜 11 和后透镜 13 相适应的凹面透镜 12， 凹面透镜 12 的前凹面与前透镜 11 的投射 弧度对应。
29、， 且凹面透镜12的后凹面与后透镜13的投射弧度对应， 这种非球面透镜的设置使 说 明 书 CN 102946509 A 7 6/6 页 8 得透镜之间的聚焦间距可以变得很小， 由此可大大缩短镜头组的长度， 使整个摄像头的体 积可以非常小。 0052 所述前透镜 11 的焦距为 f1， 凹面透镜 12 的焦距为 f2， 后透镜的焦距为 f3， 则 f1/ f2 的比值为 -0.2 到 -1.5， f1/f3 的比值为 0.45 到 1.33。整个光学系统的焦距为 f， 所述 前透镜和凹面透镜组合的焦距为 f12， 则 f12/f 为 0.62-2.35。具有上述结构参数的镜头有 利于在系统光轴。
30、方向上缩小整个光学系统的尺寸。 0053 优选在透镜 13 的表面上设置有二元光学结构， 用于进一步消除成像像差。 0054 本发明采用的成像透镜光学系统为三透镜光学系统， 与二透镜光学系统相比其消 像差能力显著提高， 实践表面具有本发明上述结构参数的摄像头易于实现小型化， 同时成 像质量较高。 0055 图 3 所示， 非球面镜头组中， 其前透镜 11 的表面弧度大于后透镜 13 的表面弧度， 以便于拍摄具有比较宽视角的图像， 同时将该图像非常准确地反映到镜头组背后的摄像头 上。 0056 上述的非球面镜头组， 其前面的非球面透镜上设置有集成红外低通滤光膜 14， 以 具有适当的滤光效果， 。
31、保证所拍摄的动态图像质量。 0057 所述的能拍摄彩色清晰图像的微型摄像头， 其基座由金属片和柔性材料构成， 金 属片构成支撑架， 柔性材料填充支撑架， 并形成对金属片和镜头组的保护。 0058 图 2 所示的摄像头 20 为 CMOS 光电摄像头， 能够成 24 位真彩动态图像。所拍摄的 物品或景物通过透镜孔 30、 前透镜 11、 凹面透镜 12、 后透镜 13 反映到摄像头 20 上， 被拍摄 下来。 0059 摄像头还包括一封装外壳， 信号处理模块、 传感器元件埋设在封装外壳内。 电容设 有至少两个片状极板， 两个片状极板分别埋设在封装外壳内。 因为片状 极板埋设在封装外 壳内， 封装。
32、外壳面积相对较大， 因此允许两个片状极板具有较大的面积， 进而允许电容具有 较大的电容量。 摄像头设有一固定装置， 固定装置可以是黏胶、 磁铁、 锁扣等， 具体形式可根 据实际工作环境进行选取。 0060 以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。 本行业的技术 人员应该了解， 本发明不受上述使用方法的限制， 上述使用方法和说明书中描述的只是说 明本发明的原理， 在不脱离本发明精神和范围的前提下， 本发明还会有各种变化和改进， 这 些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。 说 明 书 CN 102946509 A 8 1/2 页 9 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 102946509 A 9 2/2 页 10 图 3 说 明 书 附 图 CN 102946509 A 10 。