Jerarquización cooperativa de estabilización mecánica y electrónica para un sistema de cámara aérea.

Procedimiento para estabilizar imágenes desde una cámara de vídeo (105) que se mueve mediante un mecanismo de transporte y se controla mediante un controlador de campo visual

(104) que tiene una orientación y una velocidad de giro, comprendiendo el procedimiento:

determinar una diferencia entre la posición de un objeto dentro de las imágenes de un primer fotograma a un segundo fotograma;

calcular ajustes de estabilización entre fotogramas en base a la diferencia determinada;

mover un área de visualización que corresponde a una parte de la imagen de acuerdo con los ajustes de estabilización entre fotogramas calculados;

visualizar la parte de la imagen correspondiente al área de visualización movida; y

controlar el controlador de campo visual mediante:

el cálculo de un ajuste del campo visual para el controlador de campo visual en base a los ajustes de estabilización entre fotogramas,

el ajuste de la orientación del controlador de campo visual en base al ajuste de campo visual calculado,

el cálculo de una velocidad de giro para el controlador de campo visual en base a los ajustes de estabilización entre fotogramas, y

el establecimiento de una velocidad de giro del controlador de campo visual en base por lo menos parcialmente a la velocidad giro calculada.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E12001328.

Solicitante: THE INSITU GROUP.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 118 EAST COLUMBIA RIVER WAY BINGEN, WA 98605 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: MERCADAL, MATHIEU, MCGEER, BRIAN T., VONFLOTOW,Andreas H.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION G — FISICA > COMPUTO; CALCULO; CONTEO > TRATAMIENTO O GENERACION DE DATOS DE IMAGEN, EN GENERAL... > G06T1/00 (Tratamiento de datos de imagen, de aplicación general)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > TECNICA DE LAS COMUNICACIONES ELECTRICAS > TRANSMISION DE IMAGENES, p. ej. TELEVISION > Detalles de los sistemas de televisión (detalles... > H04N5/232 (Dispositivos para el control de las cámaras de televisión, p. ej. control a distancia (H04N 5/235   tiene prioridad))
  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > MEDIDA DE DISTANCIAS, NIVELES O RUMBOS; TOPOGRAFIA;... > Fotogrametría o videogrametría, p.ej. estereogrametría;... > G01C11/02 (Disposiciones para tomar fotografías especialmente adaptadas para la fotogrametría o la topografía fotográfica, p. ej. control de la superposición de fotografías)
  • SECCION G — FISICA > FOTOGRAFIA; CINEMATOGRAFIA; TECNICAS ANALOGAS QUE... > APARATOS O DISPOSITIVOS PARA HACER FOTOGRAFIAS, PARA... > G03B15/00 (Procedimientos especiales para hacer fotografías; Aparatos para este efecto)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > TECNICA DE LAS COMUNICACIONES ELECTRICAS > TRANSMISION DE IMAGENES, p. ej. TELEVISION > Sistemas de televisión (detalles H04N 3/00, H04N... > H04N7/18 (Sistemas de televisión en circuito cerrado, es decir, sistemas en los cuales la señal no es difundida)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > TECNICA DE LAS COMUNICACIONES ELECTRICAS > TRANSMISION DE IMAGENES, p. ej. TELEVISION > Detalles de los sistemas de televisión (detalles... > H04N5/225 (Cámaras de televisión)
  • SECCION G — FISICA > OPTICA > ELEMENTOS, SISTEMAS O APARATOS OPTICOS (G02F tiene... > Otros sistemas ópticos; Otros aparatos ópticos... > G02B27/64 (Sistemas para obtener imágenes que utilizan elementos ópticos para la estabilización lateral y angular de la imagen (sistemas de enfoque G02B 7/04; regulación del sistema óptico relativo a la imagen dentro de los aparatos fotográficos, los proyectores o los reproductores G03B 5/00))
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > TECNICA DE LAS COMUNICACIONES ELECTRICAS > TRANSMISION DE IMAGENES, p. ej. TELEVISION > Detalles de los sistemas de televisión (detalles... > H04N5/228 (Detalles de circuitos para tubos analizadores)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > TECNICA DE LAS COMUNICACIONES ELECTRICAS > TRANSMISION DE IMAGENES, p. ej. TELEVISION > Detalles de los sistemas de televisión (detalles... > H04N5/247 (Disposiciones de las cámaras de televisión)

PDF original: ES-2487848_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Jerarquización cooperativa de estabilización mecánica y electrónica para un sistema de cámara aérea.

La tecnología descrita estabiliza un flujo de imágenes creadas por una cámara de vídeo aérea.

Los flujos de imágenes creados por cámaras de vídeo aéreas, si no se estabilizan, pueden resultar prácticamente inutilizables para la observación humana dado que la inestabilidad de la imagen fotograma a fotograma es excesiva. Esta inestabilidad de la imagen está provocada típicamente por pequeños errores de apuntamiento rápido 10 superpuestos en errores de apuntamiento más lento, de mayor amplitud.

Es posible reducir esta inestabilidad de la imagen a niveles aceptables con técnicas refinadas de estabilización mecánica, estabilizando el campo visual de la imagen de manera que la amplitud de la inestabilidad de la imagen sea menor que un límite aceptable. Este enfoque puede ofrecer flujos de imágenes de alta calidad de todo tipo de 15 cámaras (vídeo o película) pero da lugar a sistemas mecánicos pesados para sostener la cámara aérea. Estos sistemas son el objeto de las patentes americanas n° 5.897.223; 3.638.502; 4.989.466; 4.643.539; y 5.184.521. Un enfoque que se basa puramente en la estabilización mecánica da lugar a sistemas mecánicos pesados y complejos. Normalmente, se requieren múltiples etapas mecánicas de estabilización agrupadas, reduciéndose más la inestabilidad de la imagen en cada etapa, simplemente reduciendo la inestabilidad del campo visual.

Sería deseable disponer de una técnica para reducir la inestabilidad y evitar la necesidad de tener tales sistemas mecánicos grandes, pesados y costosos.

EP 0 917 103 A2 se refiere a un procedimiento de tratamiento de imágenes. Una cámara, montada sobre un soporte 25 motorizado, queda fijada sobre un punto de destino. El procedimiento para fijar la cámara incluye recibir una pluralidad de imágenes representativas de una escena; seleccionar dentro de la pluralidad de imágenes una primera imagen de referencia de visualización que contiene el punto de destino en una primera posición de coordenadas; estimar en una imagen actual de la pluralidad de imágenes una transformación que representa la imagen actual a la primera imagen de referencia de visualización; estimar una segunda posición de coordenadas del punto de destino 30 en la imagen actual utilizando la transformación; calcular un desplazamiento de la imagen entre una corrección angular para fijar la cámara; modificar la corrección angular utilizando un control de bucle cerrado con el soporte motorizado; y deformar la imagen actual utilizando la transformación para alinear la Imagen actual con la primera imagen de referencia de visualización.

US 5 629 988 A se refiere a un sistema y un procedimiento para la estabilización electrónica de una imagen producida por un dispositivo electrónico de representación de imágenes. La entrada puede ser cualquier secuencia de fotogramas de imagen de una fuente de imágenes, tal como una cámara de vídeo, un generador de imágenes de rayos infrarrojos o rayos X, un radar o de un medio de almacenamiento tal como una memoria de disco de un ordenador, una cinta de vídeo o un generador de gráficos de ordenador. Se utiliza un bucle de reallmentación y una 40 segunda etapa de deformación de la imagen para conseguir un alineamiento de la imagen preciso como parte del proceso de estimación del desplazamiento. La salida del sistema de estabilización es una secuencia de imágenes modificadas en la cual se han reducido o eliminado componentes de movimiento de imágenes no deseados, o en la que se ha introducido nuevo movimiento de una forma deseada, tal como vectores de desplazamiento fotograma a fotograma o campos de flujo de movimiento estimados, y secuencias de imágenes derivadas con ruido reducido o 45 cambio resaltado.

El objetivo de la presente invención es un procedimiento perfeccionado para estabilizar imágenes de una cámara de vídeo que se mueve mediante un mecanismo de transporte, así como un sistema y un medio informático

correspondiente.

El objetivo se consigue mediante el objeto de las reivindicaciones independientes.

En las reivindicaciones dependientes se definen realizaciones preferidas.

La figura 1 es un diagrama de bloques que ¡lustra las bases del sistema de estabilización en una realización.

La figura 2 es un diagrama de bloques que ¡lustra la jerarquización de los dos tipos de estabilización de imagen en una realización.

La figura 3 es un diagrama de bloques que ¡lustra una conexión del sistema de orientación de la cámara al sistema de estabilización en una realización.

La figura 4A es una gráfica que ilustra una estimación del error típico de los esfuerzos cooperativos de los distintos niveles de estabilización de imagen empleados por el sistema de estabilización en una realización.

La figura 4B es un diagrama de bloques que ilustra dos tipos de sistemas de estabilización electrónica.

La figura 5 es un diagrama que ilustra los fotogramas de referencia utilizados en el sistema de estabilización electromecánica.

La figura 6 ilustra desplazamientos de píxeles de un objeto de un fotograma al siguiente en una realización.

La figura 7 es un diagrama de flujo que ilustra el procesamiento del sistema de estabilización en una realización.

La figura 8 es un diagrama de flujo que ilustra el procesamiento de los desplazamientos de píxeles de análisis para la componente de velocidad en una realización.

La figura 9 es un diagrama de flujo que ilustra el procesamiento de los desplazamientos de píxeles de ajuste para la velocidad de un avión en una realización.

La figura 10 es un diagrama de flujo que ilustra el procesamiento de los desplazamientos de píxeles de ajuste para 20 el componente de giro de la cámara en una realización.

La figura 11 es un diagrama de flujo que ilustra el procesamiento del ajuste para el análisis de imágenes por la estabilización electromecánica en una realización.

DESCRIPCIÓN DETALLADA

Se dispone un procedimiento y un sistema para estabilizar imágenes tomadas por una cámara de vídeo utilizando estabilización de electromecánica. En una realización, el sistema de estabilización realiza una estabilización entre fotogramas en base a la velocidad de un vehículo en el cual va montada la cámara de video y la velocidad de 30 encuadre de un controlador de campo visual de la cámara de video. La estabilización entre fotogramas se realiza mediante un componente de software moviendo un área de visualización (o ventana) dentro de un área más grande. La estabilización entre fotogramas elimina la Inestabilidad de pequeña amplitud a la vez que se tiene en cuenta la velocidad del vehículo y la orientación, la velocidad de encuadre y la orientación del controlador de campo visual, la distancia a un objeto dentro de la Imagen, y el campo de visión de la cámara. El sistema de estabilización convierte 35 un ajuste de estabilización entre fotogramas en un ajuste de velocidad de encuadre de manera que el controlador de campo visual mantendrá el objeto deseado dentro del área de la Imagen de la cámara. De esta manera, el sistema de estabilización utiliza una estabilización electrónica para eliminar Inestabilidades de pequeña amplitud y enviar aquellos ajustes a una estabilización mecánica para tener en cuenta la Inestabilidad de gran amplitud.

En una realización, el sistema de estabilización comprende una cámara de video controlada por un controlador de campo visual de tipo cardán que va montado en un avión. Mientras el avión está volando, la cámara de vídeo envía imágenes al componente de software que proporciona la estabilización entre fotogramas en base... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para estabilizar imágenes desde una cámara de vídeo (105) que se mueve mediante un mecanismo de transporte y se controla mediante un controlador de campo visual (104) que tiene una orientación y

una velocidad de giro, comprendiendo el procedimiento:

determinar una diferencia entre la posición de un objeto dentro de las imágenes de un primer fotograma a un segundo fotograma;

calcular ajustes de estabilización entre fotogramas en base a la diferencia determinada;

mover un área de visualización que corresponde a una parte de la imagen de acuerdo con los ajustes de estabilización entre fotogramas calculados;

visualizar la parte de la imagen correspondiente al área de visualización movida; y controlar el controlador de campo visual mediante:

el cálculo de un ajuste del campo visual para el controlador de campo visual en base a los ajustes de

estabilización entre fotogramas,

el ajuste de la orientación del controlador de campo visual en base al ajuste de campo visual calculado,

el cálculo de una velocidad de giro para el controlador de campo visual en base a los ajustes de 20 estabilización entre fotogramas, y

el establecimiento de una velocidad de giro del controlador de campo visual en base por lo menos parcialmente a la velocidad giro calculada.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que determinar la diferencia incluye 25 determinar una velocidad de barrido y una velocidad de Inclinación del controlador de campo visual.

3. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que determinar la diferencia incluye determinar una velocidad del mecanismo de transporte.

4. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que determinar la diferencia incluye determinar un campo visual de la cámara de vídeo.

5. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que determinar la diferencia incluye determinar una orientación de la cámara de vídeo y el mecanismo de transporte.

6. Procedimiento según la reivindicación 1, que comprende, además:

realizar un proceso de reconocimiento del objeto para reconocer el objeto dentro de por lo menos dos imágenes.

7. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que controlar el controlador de campo visual incluye compensar un flujo de imágenes especificado por el usuario.

8. Soporte informático que almacena instrucciones que, si son ejecutadas por un sistema informático, provocan que el sistema realice operaciones para estabilizar imágenes desde una cámara de vídeo (105) que se mueve mediante 45 un mecanismo de transporte y se controla mediante un controlador de campo visual (104) que tiene una orientación y una velocidad de giro, comprendiendo las operaciones:

determinar una diferencia entre la posición de un objeto dentro de las imágenes de un primer fotograma a un segundo fotograma;

calcular ajustes de estabilización entre fotogramas en base a la diferencia determinada;

mover una ventana gráfica que corresponde a una parte de la imagen de acuerdo con los ajustes de estabilización entre fotogramas calculados;

visualizar una parte de la imagen correspondiente a la ventana gráfica movida; y controlar el controlador de campo visual (104) mediante:

el cálculo de un ajuste del campo visual para el controlador de campo visual en base al ajuste de estabilización entre fotogramas,

el ajuste de la orientación del controlador de campo visual de acuerdo con el ajuste de campo visual calculado,

el cálculo de una velocidad de giro para el controlador de campo visual en base a los ajustes de

estabilización entre fotogramas, y

el establecimiento de una velocidad de giro del controlador de campo visual respecto a la velocidad giro calculada.

9. Soporte informático según la reivindicación 8, caracterizado por el hecho de que el cálculo de los ajustes de estabilización entre fotogramas Incluye la velocidad de barrido e inclinación del controlador de campo visual.

10. Soporte informático según la reivindicación 8, caracterizado por el hecho de que el cálculo de los ajustes de estabilización entre fotogramas Incluye el campo visual de la cámara de vídeo.

11. Soporte Informático según la reivindicación 8, caracterizado por el hecho de que el cálculo de los ajustes de estabilización entre fotogramas incluye la orientación visual de la cámara de vídeo y el vehículo.

12. Soporte informático según la reivindicación 8, caracterizado por el hecho de que el cálculo de los ajustes de estabilización entre fotogramas incluye conocer un objeto dentro de las imágenes.

13. Sistema para estabilizar imágenes desde una cámara de vídeo (105) que se mueve mediante un mecanismo de 15 transporte y se controla mediante un controlador de campo visual (104) que tiene una orientación y una velocidad de

giro, comprendiendo el sistema:

un componente configurado para determinar una diferencia en una posición de un objeto dentro de las imágenes de un primer fotograma a un segundo fotograma;

un componente configurado para calcular ajustes de estabilización entre fotogramas en base a la diferencia determinada;

un componente configurado para mover un área de vlsuallzaclón que corresponde a una parte de la Imagen de acuerdo con los ajustes de estabilización entre fotogramas calculados;

un componente configurado para calcular un ajuste de campo visual para el controlador de campo visual en base a 25 los ajustes de estabilización entre fotogramas,

un componente configurado para ajustar la orientación del controlador de campo visual (104) en base por lo menos parcialmente al ajuste de campo visual calculado;

un componente configurado para calcular la velocidad de giro del controlador de campo visual en base a los ajustes de estabilización entre fotogramas; y

un componente configurado para establecer la velocidad de giro del controlador de campo visual en base por lo menos parcialmente a la velocidad de giro calculada.

14. Sistema según la reivindicación 13, que comprende, además:

un componente de captura de imágenes configurado para capturar las imágenes, en el que el componente de captura de imágenes va montado en un vehículo móvil.