用于具有模块化菲涅耳透镜的追踪相机的方法和系统

相关申请的交叉引用

于2021年3月4日提交的题为“METHOD AND SYSTEM FOR ATRAIL CAMERA WITHMODULAR FRESNEL LENSES”的美国专利申请第17/192,642号的全部内容并入本文。

技术领域

本公开的各方面涉及追踪相机。更特别地，本公开的某些实施例涉及用于具有模块化菲涅耳透镜的追踪相机的方法和系统。

背景技术

用于追踪相机的常规方法可能成本高、麻烦和/或效率低，例如，它们可能实现起来复杂和/或耗时，并且可能限制电池寿命。

通过将此类系统与如在本申请的剩余部分中参考附图阐述的本公开的一些方面进行比较，常规和传统方法的进一步限制和缺点对于本领域技术人员来说将变得显而易见。

发明内容

提供了相机系统和方法，基本上如附图中的至少一个所示和/或结合附图中的至少一个所描述的，如在权利要求中更完整地阐述的。

从以下描述和附图中，将更全面地理解本公开的这些和其他优点、方面和新颖特征，以及其所示实施例的细节。

附图说明

图1示出了根据本公开的示例实施例的追踪相机应用。

图2示出了根据本公开的示例实施例的追踪相机的前视图和侧视图。

图3示出了根据本公开的示例实施例的具有模块化菲涅耳透镜的蜂窝式追踪相机的分解图。

图4示出了根据本公开的示例实施例的示例菲涅耳透镜。

图5示出了根据本公开的示例实施例的蜂窝式追踪相机的电路。

图6是图示根据本公开的示例实施例的具有模块化菲涅耳透镜的蜂窝式追踪相机的配置的流程图。

具体实施方式

本公开的一些实施例涉及相机系统并且具体是利用模块化菲涅耳透镜的相机系统。

图1示出了根据本公开的示例实施例的追踪相机应用。参考图1，示出了追踪相机101、树103和照片目标105。在此示例中，树被用于安装追踪相机101，尽管任何可用的固定结构(诸如树支架、栅栏、柱子或藤蔓)都是可接受。追踪相机101包括用于检测经过的动物的红外(IR)传感器和用于捕获感测到的动物的图像和/或视频的可见光相机。相机101还包括用于向其他设备发送图像和视频以及用于从设备接收命令的无线通信能力。

图像和/或视频可以存储在相机101中和/或从相机101传输。因此，例如，相机101可以包括处理器、无线通信电路、存储器和存储装置。例如，相机101中的红外传感器可以包括具有多个元件的无源IR传感器，使得元件之间的差分信号指示目标的移动。以此类方式，相机101不简单地检测移动(诸如树枝在风中移动)，而是感测发热对象的移动。

追踪相机可以安装在不同的结构上和不同的高度，使得捕获的图像取决于相机的对准可以包括或不包括期望的目标。红外传感器的视角通常可能比可见光相机更窄，使得仅感测特定区域中的目标。在示例实施例中，相机101可以包括模块化菲涅耳透镜，该模块化菲涅耳透镜提供可配置的红外感测视角。例如，如果用户将相机101安装得较高，则可以利用向下指向的菲涅耳透镜。类似地，如果追踪相机安装在地面附近，则可以利用直向前方或向上瞄准的菲涅耳透镜。菲涅耳透镜通常包括同心环形部，使得透镜比使用常规球面透镜所需的透镜更薄且重量更轻。

图1示出了目标方向1、目标方向2和目标方向3，其中每个目标方向都表示在相机101中的IR传感器上用不同的菲涅耳透镜所产生的视角。如果具有正前视角的菲涅耳透镜安装在相机101上，目标方向1将导致不感测目标105，并且如果安装向下看的菲涅耳透镜，目标方向3将导致同样不感测目标105。更小的向下角度的视野菲涅耳将导致目标方向2，感测目标105，使得相机101捕获目标105的图像和/或视频。

当用户选择将他们的相机悬挂在不同的高度时，对于常规的相机来说，对于用户试图捕获的动物，将它们设置到正确的检测区可能会产生问题。相机101使用户能够在不同的菲涅耳透镜之间容易地改变，从而给予他们正确选择他们选择用于悬挂相机的高度的检测区的能力。这将大大增加成功捕获的图片和/或视频的数量。

一旦菲涅耳透镜被固定，相机101可以通过用于配置相机101的应用与无线设备(诸如手机)通信地耦接。该应用可以与用户选择的透镜编号进行交互，在悬挂相机时向用户示出正在创建什么目标区。以此方式，用户可以将他们的相机悬挂在任何高度并且具有可定制的检测区。该应用允许用户输入相机和选择的透镜的高度并且然后可以在实况照片中示出检测区以便用户可以准确地知道他们的目标位置。

图2示出了根据本公开的示例实施例的追踪相机的前视图和侧视图。参考图2，相机200可以包括壳体201、菲涅耳透镜203、可见透镜205、天线207、太阳能电池209、电源线211和安装支架213。

壳体201可以包括塑料或其他合适的轻质材料的结构框架，该结构框架容纳被壳体201密封并且保护免受各种因素(例如，降水、风等)的影响的菲涅耳透镜203和可见透镜205以及电路、电池、图像传感器和IR传感器。天线207可以经由壳体201的表面上的电连接器耦接到壳体，从而提供相机200中的无线通信电路的增强的传输和接收能力。可见透镜205可以将可见光聚焦到内部图像传感器(诸如CCD或CMOS传感器)上。

在示例场景中，菲涅耳透镜203可以是模块化的，使得它可以容易地从相机200中移除并且用不同的菲涅耳透镜替换以配置视角和/或焦距。每个菲涅耳透镜可以具有不同的脊形图案(ridge pattern)，其具有不同的聚焦范围和/或方向。例如，不同的菲涅耳透镜203可以用于图1中所示的每个目标方向。以此方式，相机200可以使用安装支架213安装在许多不同的位置，但是仍然以期望的方向瞄准IR传感器。安装支架213可以包括快速释放机构，使得相机200可以暂时拆卸，同时将安装支架留在安装有相机200的支撑结构上。另外，安装支架可以被铰接以使相机200能够进一步瞄准。

菲涅耳透镜203后面的IR传感器可以包括具有多个感测元件的无源IR传感器，使得不同元件之间的差分信号的变化可以指示发热动物在菲涅耳透镜203的视角中的移动。太阳能电池209可以包括模块化结构，取决于安装位置中的阳光可用性，模块化结构或使用壳体201中的条带和/或螺纹连接器附接到壳体201，或远离壳体201安装。此外，电源线211可以是不同的长度(高达6英尺至10英尺以上)以允许进一步的太阳能电池209安装距离。取决于太阳能电池209的安装位置，可以利用不同长度的多个不同的电源线211。另外，例如，电源线211可以包有保护套(诸如编织线)以防止被野生动物咀嚼和/或阳光/天气损害。

在操作中，相机200可以安装到诸如树的结构，并且使用诸如手机的无线设备来激活。相机可以经由天线207将经由可见透镜205后面的传感器捕获的图像或视频的实况视图传输到无线设备。基于特定的菲涅耳透镜203及其已知的视角方向和/或焦距，此范围可以叠加在实况视图上，因此用户可以看到IR传感器相对于可见视野指向何处。一旦配置了期望的观看区域，相机200可以进入操作模式，该操作模式可以包括未激活的可见光传感器的低功率模式，通信电路处于待机模式，并且仅感测IR传感器。

在发热动物在菲涅耳透镜203的视角/焦距范围内移动的情况下，由菲涅耳透镜203后面的IR传感器可以感测到IR信号。感测到的运动可以使得相机200激活可见透镜205后面的可见光相机传感器以开始捕获目标的图像和/或视频。图像传感器可以生成模拟或数字信号，其中模拟信号可以被转换成可以存储在相机200中的数字数据。在一些实施例中，图像传感器将接收到的图像转换成单色或多色像素信号或数据，该单色或多色像素信号或数据可以由壳体201中的电路进一步处理。图像信号可以被进一步处理、存储和/或传输。在一些实施例中，相机200可以存储和/或处理图片的图像或视频中使用的图像。在视频的情况下，相机200还可以包括用于捕获声音的传声器(microphone)以用于在视频中回放。

图3示出了根据本公开的示例实施例的具有模块化菲涅耳透镜的蜂窝式追踪相机的分解图。参考图3，示出了包括菲涅耳透镜303、可见透镜305、透镜支架311A和311B、IR传感器313和传感器保护器315的相机300。

菲涅耳透镜303可以如前面关于菲涅耳透镜203所描述的那样，具有用于配置透镜的焦距和感测方向的线形/脊形图案。透镜支架311A和311B包括可移除支架311A和固定支架311B，菲涅耳透镜303可以布置在可移除支架311A和固定支架311B之间，从而为IR传感器313提供可移除透镜。另外，传感器保护器315可以包括用于在更换菲涅耳透镜303时保护IR传感器313的IR透明材料。菲涅耳透镜303可以包括可以被弯曲以提供更宽的可能视角的塑料或其他柔性材料。可见透镜305可以用于将可见光聚焦在可见光传感器(诸如CCD或CMOS传感器)上，用于在可见光传感器被激活时捕获图像和/或视频。例如，激活可以来自用户输入、来自通过IR传感器313的运动感测、或来自来自无线设备的激活信号。

例如，可以在相机300中利用不同的菲涅耳透镜，每个菲涅耳透镜具有不同的视角和/或焦距。例如，如果相机安装在地面以上的高海拔处，可以利用向下看的菲涅耳透镜，或如果期望从一个特定的侧面感测目标，可以利用具有此类视角的特定菲涅耳透镜。

例如，IR传感器313可以包括具有多个元件的半导体传感器，每个元件被配置为感测红外电磁辐射，并且特别地感测与动物体温相对应的IR波长。除了半导体之外的材料也是可能的，只要它们能够感测红外波长。

IR传感器313中的多个元件启用运动感测，其中元件之间的差分信号的变化指示发热对象的运动。

图4示出了根据本公开的示例实施例的示例菲涅耳透镜。参考图4，示出了包括基板401和脊403的菲涅耳透镜400。首先用于灯塔的菲涅耳透镜能够使得大孔径透镜能够在没有常规球面透镜的质量和体积的情况下具有短焦距。如图4中所示，菲涅耳透镜通常包括以不连续性形式分开的具有相同或类似曲率的表面的独立部。脊403表示从“正常”透镜有效地变平的相邻表面，其中，圆形中间区域最平坦并且相邻表面在外边缘处缓慢向下倾斜，然而垂直偏移以形成平面透镜。

在此示例中，例如，菲涅耳透镜400是塑料的，尽管取决于期望的柔性和折射率其他材料也是可能的。菲涅耳透镜的设计允许在相同尺寸下几乎无限的焦距和方向，在其中，图4中透镜的尺寸约为2cm×4cm和1mm厚。

图5示出了根据本公开的示例实施例的蜂窝式追踪相机的电路。参考图5，示出了相机壳体510内的电路500，该壳体基本上类似于关于图2描述的壳体。例如，电路500可以包括IR传感器513、可见光传感器515、处理器520、存储器530、输入端550、输出端560、收发器570、电源电路580和太阳能电池509。电路500的各种部件可以通过一个或多个总线540连接。电路500可以由电源电路580中的一个或多个电池供电，电源电路580还可以包括用于当电路500通过电源线517、另一个电池、电源插座、充电器等连接到诸如太阳能电池509的电源时的再充电电路。还示出了天线507(基本上类似于关于图2描述的天线207)，该天线507可以耦接到收发器570以增加无线通信能力，并且还示出了菲涅耳透镜503、可见透镜505、无线设备521A和521B以及网络523。

例如，处理器520可以包括以下的一者或多者：中央处理单元、数字信号处理器、信号调节器、控制器、微控制器、编码器、解码器、通信处理器、图形处理器等。例如，处理器520还可以包括模数转换器和/或数模转换器。

例如，无线设备521A和521B可以包括可操作为与电路500无线交互的手机或智能电话或平板计算机。在示出的示例中，无线设备521A可以在相机附近，并且经由天线507直接与电路500通信，而无线设备521B可以远离相机并且经由网络523与电路500通信，网络523可以包括诸如3G、4G、LTE、5G和/或互联网的蜂窝网络。以此方式，无线设备521B可以从具有蜂窝或互联网接入的任何位置监测由可见光传感器515拍摄的图像或视频。

无线设备521A和521B可以包括软件(诸如应用或“app”)，该软件可操作为配置相机并且经由电路500与相机交互。基于安装到壳体510的菲涅耳透镜503，该应用可以允许用户监测由可见光传感器515拍摄的图像或视频并且还在相机设置模式中覆盖IR传感器513的视野。

例如，存储器530可以包括以下的一者或多者：计算机存储器、易失性存储器、非易失性存储器、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM、快闪存储器、固态存储器、半导体存储器、电磁存储器、光存储器、硬盘驱动器、记忆棒、存储卡等)。在一些实施例中，存储器530可以包括可移除的存储器(诸如用于将存储器内容从相机101/200转移到诸如计算机或智能电话的存储卡)。随后可以将相同的存储卡或不同的存储卡插回到相机200中。例如，存储器530可以存储视频、图片、信息、设置和其他数据。存储器530还可以存储由处理器520执行的计算或算法的初始、中间和/或最终结果。存储器530还可以存储可以由处理器520执行和/或运行的代码、软件和/或指令。

例如，输入端550可以包括以下中的一者或多者：

形成壳体501的一部分的按钮、开关、触敏显示器、传声器等。输入150还可以包括诸如从外部无线设备(例如手机)接收到的命令。外部设备上的应用可以启用相机200的配置过程，在配置过程中由相机使用可见光传感器515捕获的图像和/或视频可以被传递到无线设备521A，其中覆盖可以叠加在无线设备521A上的图像/视频上，这指示IR传感器513的视野，使得用户可以指示安装了哪个菲涅耳透镜503并且观察可见视野的哪个区域将具有主动IR运动感测。IR传感器513可以包括多个元件513A，多个元件包括每个都具有不同的电连接的红外感测材料的相邻部，使得元件513A之间的差异信号的变化可以指示发热动物的运动。

例如，输出端560可以包括以下中的一者或多者：

触敏显示器、屏幕、灯、发光二极管(LED)、液晶显示器(LCD)、扬声器、激光器等。另外，数据可以经由天线507输出到一个或多个外部无线设备521A和521B。

收发器570可以包括一个或多个收发器，一个或多个收发器被配置用于有线和无线通信。例如，收发器570可以被配置为连接到电缆或电线(诸如以太网电缆、数字用户线(DSL)、光缆等)。收发器570还可以被配置为连接到一个或多个天线(诸如天线507)以用于无线通信(诸如蜂窝通信(3G、4G、LTE、5G等……)、WiFi通信、符合IEEE 802.11的通信、蓝牙通信、WiMax通信、多输入多输出(MIMO)通信、无线电通信等)。在一些实施例中，收发器570可以被配置为与诸如无线设备521A的另一个设备(例如，另一个相机或手机/智能电话、平板计算机、存储设备等中的收发器570)直接通信(例如，有线和/或无线通信)，或与诸如无线设备521B的另一个设备间接通信(例如，经由基站、接入点、蜂窝网络或互联网)。在一些实施例中，例如，收发器570可以包括以下的一者或多者：信号调节器、上变频器、下变频器、混频器、滤波器、放大器等。

在操作中，用户可以在包括电路500的相机中放置菲涅耳透镜503。诸如无线设备521A的无线设备可以经由天线507与收发器570通信，从而启用相机的菲涅耳透镜配置。无线设备521A上的应用可以通过遮蔽由收发器570传输的实况图片的目标区/触发区来在相机的选择高度处显示选择透镜的目标区，从而辅助配置。这可以辅助用户正确地设置他们的相机以瞄准他们想要的区域。

当特定的菲涅耳透镜被固定在相机中时，菲涅耳透镜503的识别可以由用户通过在无线设备上输入代码、通过扫描与菲涅耳透镜503相对应的QR码来指示，或由电路500自动感测。在一个示例中，配置信息可以经由SMS消息从无线设备521A发送到相机电路500。在另一个示例中，菲涅耳透镜的类型可以通过透镜的物理、电学或光学感测来自动感测。然后可以激活相机并且由可见光传感器515捕获的图像和/或视频可以被传递到无线设备521A，其中所指示的菲涅耳透镜使得无线设备521A在无线设备显示器上覆盖特定菲涅耳透镜503的视野。以此方式，相机101/200可以根据需要定向，以用于在许多不同相机放置中的热/运动感测和图像/视频捕获。

一旦放置并且定向，当相机使用IR传感器513感测到发热目标时，来自可见图像传感器515的可见图像可以是输入端550的一部分并且由处理器520处理。处理器520可以将图像信号存储在存储器550中。在一些实施例中，处理器520可以从可见图像传感器515接收模拟信号并且将模拟信号转换成数字信号(诸如可以存储在存储器530中的像素数据)。在一些实施例中，处理器520可以从可见图像传感器515接收图像信号并且将该图像信号转换成图像(例如，图片)格式或文件或视频格式或文件。当相机处于视频模式时，声音可以被输入端550的传声器转换成声音信号，然后在存储在存储器550中和/或传递到无线设备521A和/或521B之前，声音信号可以被处理器520与从可见图像传感器515接收到的视频图像组合(例如，同步)。

在另一个示例场景中，例如，存储器550包括可移除存储器(诸如存储卡)，该可移除存储器可以从相机移除并且插入到计算机中以查看图像或播放视频。在一些实施例中，输出端560或收发器570包括数据端口，使得例如计算机可以连接到相机并且图像和/或视频可以被下载或流式传输到计算机以用于存储和/或观看。在另一个示例中，收发器570可以用于通过有线连接(例如以太网链路)和/或无线连接(例如，蓝牙链路)将图像和/或视频传输到计算机。例如，图像和/或视频可以被流式传输或下载到计算机。

在示例场景中，输出端560可以包括显示器，或显示器可以连接到输出端560或收发器570。可以包括图形处理器和/或图形加速器的处理器520可以与显示器一起使用以示出存储在存储器530中的图像和/或视频。例如，输出端560还可以包括扬声器以回放所存储的视频中的声音。

图6是图示根据本公开的示例实施例的具有模块化菲涅耳透镜的蜂窝式追踪相机的配置的流程图。该过程开始于步骤601，在步骤601中，菲涅耳透镜可以耦接到相机，随后跟着步骤603，在步骤603中，使用安装支架将相机安装在期望的位置。

在步骤605中，可以使用按钮、开关或触摸屏或经由与相机通信的无线设备来激活相机。例如，菲涅耳透镜的类型可以由用户通过在耦接到相机的无线设备上输入的ID号、通过扫描QR码或条形码、或通过相机自动感测来指示。

在步骤607中，相机可以将来自可见光传感器的实况取景视频传递到无线设备，其中IR传感器的视野可以覆盖在图像上，例如，在图像的帧中或阴影中。用户可以接受相机和IR传感器配置，或可以用当前的菲涅耳透镜将相机的位置调整到更期望的方向，或如果期望的可见光和IR视野是不可接受的，则可以耦接不同的菲涅耳透镜。

在步骤611中，一旦目标被接受，相机的配置模式以及无线设备的配置模式可以不再继续，接着是步骤613，在步骤613中，相机可以进入低功率模式，其中仅IR传感器电路是激活的，并且可见光传感器和通信及处理电路处于待机模式。这些断电的电路可以根据需要间歇地重新通电。一旦发热对象穿过IR视野，可见光传感器就可以开始记录图像和/或视频以用于存储和/或传输。

在本公开的示例实施例中，描述了一种用于蜂窝式追踪相机的方法和系统并且可以包括：壳体；安装支架，用于安装相机；可见光传感器；红外传感器；以及多个菲涅耳透镜，每个菲涅耳透镜可操作地单独安装到红外传感器上或与红外传感器一起安装，并且将红外光从不同方向聚焦到红外传感器上。在操作期间，多个菲涅耳透镜中的一个可以安装到壳体或与壳体一起安装。

壳体可以包括无线收发器，其中无线收发器经由蜂窝网络通信。相机可以经由无线收发器与无线通信设备通信。相机可以将图像和/或视频传递到无线设备。红外传感器可以包括多个元件。相机可以由安装在相机上或远离相机的太阳能电池供电。当红外传感器检测到发热对象时，可以激活可见光传感器。菲涅耳透镜可以包括塑料。相机可以包括耦接到壳体的一个或多个天线。

本方法和/或系统可以以硬件、软件或硬件和软件的组合来实现。本方法和/或系统可以在至少一个计算系统中以集中式方式实现，或以分布式方式实现，其中不同的元件分布在若干互连的计算系统中。适用于执行本文所描述的方法的任何种类的计算系统或其他装置都是合适的。硬件和软件的典型组合可以是具有程序或其他代码的通用计算系统，当该程序或其他代码被加载和执行时，控制该计算系统使得其执行本文所描述的方法。另一个典型的实现方式可以包括专用集成电路或芯片。一些实现方式可以包括其上存储有一行或多行可以由机器执行的代码的非暂态机器可读(例如，计算机可读)介质(例如，快闪驱动器、光盘、磁存储盘等)，从而使得机器执行本文所描述的过程。

尽管已经参考某些实现方式描述了本方法和/或系统，但是本领域技术人员将会理解，在不脱离本方法和/或系统的范围的情况下，可以进行各种改变并且可以替换等效物。另外，在不脱离本公开的范围的情况下，可以进行许多修改以使特定情况或材料适应本公开的教导。因此，意图是本方法和/或系统不限于所公开的特定实现方式，而是本方法和/或系统将包括落入所附权利要求范围内的所有实现方式。