Procedimiento para estabilizar una imagen de un objeto que se está tomado de una cámara de vídeo (105),

moviéndose la cámara de vídeo mediante un mecanismo de transporte y controlándose mediante un controlador de campo visual (104), estando configurado dicho controlador de campo visual para controlar el campo visual de dicha cámara de vídeo, comprendiendo el procedimiento:

recibir, de dicha cámara de vídeo, una pluralidad de imágenes del objeto; y para cada una de la pluralidad de imágenes recibidas, recibir, de un telémetro, una distancia de la cámara de vídeo al objeto;

reconocer el objeto en la imagen;

determinar una diferencia entre la posición del objeto en la imagen y la posición del objeto en una imagen capturada previamente;

calcular un ajuste de estabilización entre fotogramas en base a la distancia al objeto y la diferencia entre la posición del objeto en la imagen y la posición del objeto en una imagen capturada previamente, en el que dicho ajuste de estabilización entre fotogramas especifica desplazamientos de píxeles correspondientes a desplazamientos en la dirección vertical y la dirección horizontal de una pantalla;

ajustar la posición de un área de la imagen mostrada en base al ajuste de estabilización entre fotogramas, en el que la imagen recibida es más grande que la imagen mostrada y el ajuste de la visualización de la imagen mueve un área de la imagen mostrada dentro de la imagen recibida de acuerdo con los desplazamientos de píxeles especificados;

controlar el controlador de campo visual por lo menos parcialmente mediante:

el cálculo de un 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 en base al ajuste de campo visual calculado, el cálculo de una velocidad de barrido o inclinación del controlador de campo visual en base al ajuste de estabilización entre fotogramas, y el establecimiento de una velocidad de barrido o inclinación del controlador de campo visual respecto a la velocidad de barrido o inclinación calculada.

Jerarquización cooperativa de estabilización mecánica y electrónica Para un sistema de cámara aerea [0001] 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 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 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 nº 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 para fijar una cámara que 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 en la imagen actual utilizando la transformación; calcular un desplazamiento de la imagen entre el punto de destino en la imagen actual y el punto de destino en la primera imagen de referencia de visualización; 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.

M. Hansen, P. Anandan, K. Dana, G. Van der Wal, P. Burt, "Real-time scene stabilization and mosaic construction", Workshop on Applications of Computer Vision, 31 de Diciembre de 1994, páginas 54 a 62, se refiere a un sistema en tiempo real diseñado para construir una vista estable de una escena mediante la alineación de imágenes de un flujo de vídeo que se recibe y construir dinámicamente un mosaico de imágenes. El sistema elimina deformaciones afines de primer orden completas entre imágenes en una secuencia y monta estas imágenes alineadas en un sistema de coordenadas de referencia único para producir un mosaico de imágenes. El sistema realiza una estabilización utilizando una estimación de movimiento y deformación de imagen piramidal.

El objetivo de la presente invención es un procedimiento perfeccionado para estabilizar una imagen de un objeto que se toma de una cámara de vídeo, así como un aparato 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 ilustra las bases del sistema de estabilización en una realización.

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

La figura 3 es un diagrama de bloques que ilustra 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 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 vídeo y la velocidad de encuadre de un controlador de campo visual de la cámara de vídeo. 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 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 a la velocidad de barrido e inclinación (es decir, la velocidad de encuadre) del controlador de campo visual. El componente de software elimina la inestabilidad de pequeña amplitud mientras se factoriza en la velocidad de barrido e inclinación del controlador de campo visual. El componente de software recibe imágenes de la cámara que son más grandes que el área de visualización. El componente de software mueve la zona de visualización alrededor en la imagen más grande para eliminar la inestabilidad de pequeña amplitud. El componente de software calcula entonces un ajuste de la velocidad de barrido e inclinación para el controlador de campo visual. El componente de software proporciona entonces el ajuste al controlador campo visual para que pueda mantener la cámara de vídeo en el campo visual deseado.

El sistema de estabilización jerarquiza bucles de estabilización mecánica y estabilización electrónica para aprovechar las modernas capacidades en la electrónica y el procesamiento de imágenes. Dado que no toda la estabilización se consigue mecánicamente, puede utilizarse un sistema mecánico de cardán más simple, más económico, más pequeño, más ligero y de... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para estabilizar una imagen de un objeto que se está tomado de una cámara de vídeo (105) , moviéndose la cámara de vídeo mediante un mecanismo de transporte y controlándose mediante un controlador de campo visual (104) , estando configurado dicho controlador de campo visual para controlar el campo visual de dicha cámara de vídeo, comprendiendo el procedimiento:

recibir, de dicha cámara de vídeo, una pluralidad de imágenes del objeto; y para cada una de la pluralidad de imágenes recibidas, recibir, de un telémetro, una distancia de la cámara de vídeo al objeto;

reconocer el objeto en la imagen;

determinar una diferencia entre la posición del objeto en la imagen y la posición del objeto en una imagen capturada previamente;

calcular un ajuste de estabilización entre fotogramas en base a la distancia al objeto y la diferencia entre la posición del objeto en la imagen y la posición del objeto en una imagen capturada previamente, en el que dicho ajuste de estabilización entre fotogramas especifica desplazamientos de píxeles correspondientes a desplazamientos en la dirección vertical y la dirección horizontal de una pantalla;

ajustar la posición de un área de la imagen mostrada en base al ajuste de estabilización entre fotogramas, en el que la imagen recibida es más grande que la imagen mostrada y el ajuste de la visualización de la imagen mueve un área de la imagen mostrada dentro de la imagen recibida de acuerdo con los desplazamientos de píxeles especificados;

controlar el controlador de campo visual por lo menos parcialmente mediante:

el cálculo de un 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 en base al ajuste de campo visual calculado, el cálculo de una velocidad de barrido o inclinación del controlador de campo visual en base al ajuste de estabilización entre fotogramas, y el establecimiento de una velocidad de barrido o inclinación del controlador de campo visual respecto a la velocidad de barrido o inclinación calculada.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el mecanismo de transporte es un vehículo aéreo.

3. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado por el hecho de que el control del controlador de campo visual especifica una velocidad de movimiento de barrido o inclinación de la cámara de vídeo.

4. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado por el hecho de que la distancia al objeto se calcula en base al campo visual de la cámara de vídeo y la diferencia de altitud entre el objeto y la cámara de vídeo.

5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por el hecho de que la velocidad del mecanismo de transporte se mide respecto a la velocidad del objeto.

6. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por el hecho de que la velocidad del mecanismo de transporte es respecto a la velocidad de la tierra.

7. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por el hecho de que el cálculo del ajuste de estabilización entre fotogramas se basa además en el campo visual de la cámara de vídeo.

8. Aparato para estabilizar la visualización de un objeto en fotogramas de imagen capturados por una cámara de vídeo aérea (105) , comprendiendo el aparato:

un controlador de campo visual mecánico (104) para controlar el campo visual de la cámara de vídeo a una velocidad de ajuste del campo visual específica, en el que la velocidad de ajuste del campo visual incluye una velocidad de ajuste de barrido o inclinación; y un componente de estabilización electrónica configurado para recibir imágenes de la cámara de vídeo, y en el que para cada una de la pluralidad de imágenes recibidas, el componente de estabilización electrónica está configurado además para:

recibir, de un telémetro, una distancia de la cámara de vídeo al objeto;

reconocer el objeto en la imagen;

determinar una diferencia entre la posición del objeto en la imagen y la posición del objeto en una imagen capturada previamente;

calcular un ajuste de estabilización entre fotogramas en base a la distancia al objeto y la diferencia entre la posición del objeto en la imagen y la posición del objeto en una imagen capturada previamente, en el que dicho ajuste de estabilización entre fotogramas especifica desplazamientos de píxeles en la dirección vertical y en la dirección horizontal de la pantalla;

ajustar la posición de un área visualizada de la imagen en base al ajuste de estabilización entre fotogramas, en el que la imagen recibida es más grande que la imagen visualizada y el componente de estabilización electrónica está configurado además para mover un área de la imagen visualizada en la imagen recibida de acuerdo con los desplazamientos de pixeles;

convertir (706) los desplazamientos de píxeles en un ajuste de la velocidad de barrido o inclinación para el controlador de campo visual mecánico; y proporcionar (707) al controlador de campo visual mecánico el ajuste de la velocidad de barrido o inclinación.

9. Aparato según la reivindicación 8, caracterizado por el hecho de que el componente de estabilización electrónica está configurado, además, para ajustar el ajuste de estabilización entre fotogramas para tener en cuenta la velocidad y la orientación de un vehículo de transporte aéreo y la orientación de la cámara de vídeo respecto al vehículo de transporte aéreo.

10. Aparato según la reivindicación 8, caracterizado por el hecho de que el controlador de campo visual mecánico es un sistema de cardán motorizado.

11. Aparato según la reivindicación 8, caracterizado por el hecho de que el componente de estabilización electrónica está configurado, además, para mantener el objeto de las imágenes en la misma posición respecto a la pantalla cuando se visualiza.

12. Aparato según la reivindicación 8, caracterizado por el hecho de que el ajuste de la velocidad de barrido o inclinación se basa en un flujo de imágenes especificado por el usuario.