CN103399319A

CN103399319A - 一种适用于视频监控的空间目标定位方法

Info

Publication number: CN103399319A
Application number: CN2013103078963A
Authority: CN
Inventors: 马敬锐; 彭春华; 杜华鹏; 姜河; 路瑜亮
Original assignee: Shandong Sheenrun Optics Electronics Co Ltd
Current assignee: Shandong Sheenrun Optics Electronics Co Ltd
Priority date: 2013-07-22
Filing date: 2013-07-22
Publication date: 2013-11-20

Abstract

本发明公开了一种适用于视频监控的空间目标定位方法，1）启动云台，当视频监控画面中出现监控目标时，控制云台使监控目标落入画面的中央；2）利用所述测距装置测量云台与监控目标之间的距离D，并记录当前云台的水平角度θ和俯仰角度φ；3）根据俯仰角度φ和距离D，计算出云台安装点到监控目标的实际距离F，得到两者之间的相对位置；根据实际距离F、云台的水平角度θ和经纬度（N，E）利用经纬度的划分规范计算出监控目标的经纬度(N’,E’)。依据本发明能够实时的获取监控目标的相对位置和绝对位置。

Description

一种适用于视频监控的空间目标定位方法

技术领域

本发明涉及一种适用于视频监控的空间目标定位方法。

背景技术

视频监控技术越来越普及，应用的范围越来越广泛；在应用的过程中，就避免不了需要获取监控目标的相对位置或绝对位置。但是由于视频监控中的不确定性、实时性、突发性等特点，无法对监控目标安装GPS、RFID标签等定位设备。因此，目前在视频监控中对目标进行定位的主要方法有：

1. 通过对视频内容的分析，并结合云台的角度以及监控摄像机的光学参数进行相应的计算，从而得出目标相对于监控摄像机的相对位置；这种获得目标的位置方法过于复杂，准确度较低，并且无法获取监控目标的绝对位置。

2. 采用激光测距装置对视频中的监控目标进行测距，并结合云台的角度得出监控目标相对于监控摄像机的相对位置；同样是仅仅获取了监控目标的相对位置而无法获取目标的绝对位置。

为了更清楚地理解相关问题，请参见如中国CN203001759U号实用新型专利授权公告，该文献提出一种基于图像火焰定位的消防水炮自动灭火***，显然，如前所述，被定位目标，也就是火焰不具备安装如GPS、RFID标签等定位设备的可能性。其利用图像采集信息及炮体运动控制情况构成闭环控制，以进行目标定位。其闭环依赖于探测，或者说光学监控设备，依靠着水点进行闭环控制，显然，在纯粹的监控中这种方式缺少闭环的检测因素，而无法实现。宏观的定位，主要依靠视频监控侧的设备实现定位。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种适用于视频监控的空间目标定位方法，能够实时的获取监控目标的相对位置和绝对位置。

本发明采用以下技术方案：

一种适用于视频监控的空间目标定位方法，按照预定的方位安装云台及云台所载的视频监控设备，并配置测距装置，测得云台当前的经纬度（N，E）及高度H，从而该方法进一步包括以下步骤：

1）启动云台，当视频监控画面中出现监控目标时，控制云台使监控目标落入画面的中央；

2）利用所述测距装置测量云台与监控目标之间的距离D，并记录当前云台的水平角度θ和俯仰角度φ；

3）根据俯仰角度φ和距离D，计算出云台安装点到监控目标的实际距离F，得到两者之间的相对位置；

根据实际距离F、云台的水平角度θ和经纬度（N，E）利用经纬度的划分规范计算出监控目标的经纬度(N’ , E’)。

依据本发明的上述适用于视频监控的空间目标定位方法，基于视频监控设备自身定位和激光测距相配合的方法，不必在监控目标上设置识别设备，因而具有部署相对比较容易，且能够对随即目标进行视频监控的优势。由于不必借助于现场反馈，使得其在获取目标相对位置和绝对位置时，具有较好的实时性。

上述适用于视频监控的空间目标定位方法，云台在安装时，其零位正对东、南、西、北中的一个方向。

在一些实施例中，上述适用于视频监控的空间目标定位方法，监控目标的选取基于样本库的目标识别方法，相应地，云台携带监测设备，从而云台在自动巡航中，监测设备检测到异常时，基于样本库识别监测到的具有异常的目标，然后使云台从自动巡航状态进入对识别的目标的追踪状态，使识别的目标落入视频画面中央，以引导测距装置指向被识别的目标。

在另一些实施例中，上述适用于视频监控的空间目标定位方法，监控目标的选取为基于人工识别的选取方法，在遇到异常情况时，在监控画面中人工框选相应监控目标，然后控制云台将人工框选的目标置于监控画面的中央，以引导测距装置指向北框选的的目标。

上述适用于视频监控的空间目标定位方法，在所述距离D小于10Km时，计算相对位置和绝对位置时，忽略地球曲率，利用三角函数计算相对位置和绝对位置。

上述适用于视频监控的空间目标定位方法，所述测距装置为激光测距机。

附图说明

图1为依据本发明的一种适用于视频监控的空间目标定位方法流程图。

图2为一种适用于视频监控的空间目标定位设备的原理框图。

具体实施方式

由于所涉及因素较为简练，下面以一个实施例具体说明本发明的构思、技术手段和相适应的技术效果。

请参照说明书附图2，配置适用于视频监控的空间目标定位设备，其基本原理表现为被预先定位的具有精确确定转动角度和俯仰角度控制的图像获取模块，以对图像获取，匹配该图像获取模块的安装，配置激光测距模块或者其他测距设备，如超声定位模块、雷达定位模块等，测距设备配置在图像获取模块的载具上，或者说图像获取模块与测距模块可被同步驱动，自然还可以采用测距模块跟随图像获取模块转动，但不产生俯仰，尽可能的简化操作，只有在需要俯仰时，如对目标定位后的俯仰到位，才需要进行相应的操作。

然后配置控制模块，诸如云台这样的载具能够实现上述的精确转动和俯仰角度的控制，自身配有云台控制模块，再如测距模块，一般也都载有相应的控制单元，这里所说的控制模块为全局控制的模块，类同于PC机上的CPU（中央处理器），而如云台控制模块属于分散的控制***，构成集中-分散控制***，响应速度快。

这样，如图2所示，一个适用于视频监控的空间目标定位设备可以概括为包括以下几个基本组成：图像获取模块、设备承载云台、激光测距模块、控制模块。

其中图像获取模块：负责获取监控目标的图像，并指示激光测距模块的测距位置。

高精度云台：负责承载图像获取模块、激光测距模块，并引导激光测距模块指向监控目标，同时可获取监控目标的所在位置相对于安装位置的俯仰角和水平旋转角度。

激光测距模块：负责获取监控目标和设备安装位置的距离。

控制模块：负责***的整体运行，能够向高精度云台、激光测距模块、图像获取模块发送控制命令，并接收它们的反馈数据，通过内部的运算得到监控目标的相对位置和经纬度信息。

如图1所示，定位方法针对的对象为森林防火中火灾点的定位，此时不具备在火灾点设置定位设备的可能性，因而，借助于本实施例，通过其他位置的定位，以及其他设备与火灾点的位置关系可确定火灾点的准确位置。当然，本发明的方法不局限于此实施例。针对森林防火中火灾点的定位的实施按照以下步骤进行：

(1) 一方面可以在需要监控的森林的合适位置安装该***，在安装时，需将高精度云台的零位朝向正北方或者说纬度我直接指引的方向，显然，也可以正南、正东、正西设置，设置一个可以减少计算量的计算基准。向北安装时，做此设置是因为经纬度的计算公式中所用到的云台水平角度为北向夹角，如顺时针0°～360°。

进而使用GPS定位装置精确测量安装位置的经纬度(N , E)及安装绝对高度H，将这些参数设置到设备中或者设置到监控平台软件中。

前面所说的一方面，那么另一方面，定位设备可以设置在游动的载具上，如车辆，由于载具上具有设置如GPS的全球定位***，因而不受自然条件的限制，也就是说定位设备可以不固定设置。

(2) 当视频获取设备即摄像机的监控范围内出现高于预警温度值的高温物体时，此时，控制模块的智能目标选取程序则认为监控范围内出现火灾报警点，并引导云台的俯仰和水平的动作，将火灾报警点置于视频画面的中心点，使激光测距装置对准火灾报警点，启动激光测距装置，对火灾点进行测距。在这一步骤中，可以获取云台的水平角度值θ和俯仰角度值φ，目标点距监控设备的斜边距离D。

(3) 将水平角度值θ和俯仰角度值φ，目标点距监控设备的斜边距离D上传到监控中心进行运算。

(4) 监控中心根据上报的安装位置的经纬度、高度、云台的俯仰角度、云台的水平角度、监控点位置等信息计算出火灾点的经纬度，并在监控地图上实时的标示出火灾点的位置，为用户提供直观的显示信息。

其计算过程如下：

目标点与监控设备的直线距离为：DR=D*cosφ；

计算目标点的纬度值：在同一经线上全球各地纬度相差1°的间隔长度都相等为L=2πR/180°(R为地球的半径), 这样可以直接得到另一点的纬度值： N’=N+DR*cosθ/L。

计算目标的经度值：通过以上步骤，我们已经得到了设备安装的点经度值N，纬度值E,监控点的纬度值N’，目标点与监控设备的直线距离DR，云台的水平角度θ(θ角为北向夹角顺时针0°～360°)，那么可以得到：如果180°≥θ≥0°，则E’=E+arcos{[1+sinN*sinN’-2sin²(DR/R)]/(cosN*cosN’)}

如果360°≥θ≥180°，则

E’=E-arcos{[1+sinN*sinN’-2sin²(DR/R)]/(cosN*cosN’)}。

对上面所使用的一些手段的简单说明，由于视频监控的距离通常在0~10KM之间，因此，在计算监控目标点的经纬度坐标时，可以忽略掉地球的曲率，将地球看做为一个正球体，而不是实际的椭球体，这样可有效的减少计算量，这也是在已知地球上两点之间的直线距离和其中一点的经纬度坐标后，计算另外一点经纬度坐标的常用方法。

监控目标的选取有两种方法，一是采用人工去识别，并在监控画面上进行框选，此时会通过控制云台的运动将人工框选的目标自动置于画面的中央以将激光测距机对准被测目标；第二是采用既有的目标识别算法去识别监控目标（比如采用运动目标识别算法去识别进入监控区域的的运动目标，或者采用热成像仪识别监控区域中超过预警温度值的高温目标等），并通过控制云台的运动将识别出的的目标自动置于画面的中央以将激光测距机对准被测目标)，使用激光测距机对监控目标进行距离测量可得到距离值D，该距离值D构成被计算量的斜边，并记录下云台当前的水平角度值θ和俯仰角度值φ。

Claims

1.一种适用于视频监控的空间目标定位方法，其特征在于，按照预定的方位安装云台及云台所载的视频监控设备，并配置测距装置，测得云台当前的经纬度（N，E）及高度H，从而该方法进一步包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的适用于视频监控的空间目标定位方法，其特征在于，云台在安装时，其零位正对东、南、西、北中的一个方向。

3.根据权利要求1或2所述的适用于视频监控的空间目标定位方法，其特征在于，监控目标的选取基于样本库的目标识别方法，相应地，云台携带监测设备，从而云台在自动巡航中，监测设备检测到异常时，基于样本库识别监测到的具有异常的目标，然后使云台从自动巡航状态进入对识别的目标的追踪状态，使识别的目标落入视频画面中央，以引导测距装置指向被识别的目标。

4.根据权利要求1或2所述的适用于视频监控的空间目标定位方法，其特征在于，监控目标的选取为基于人工识别的选取方法，在遇到异常情况时，在监控画面中人工框选相应监控目标，然后控制云台将人工框选的目标置于监控画面的中央，以引导测距装置指向北框选的的目标。

5.根据权利要求1所述的适用于视频监控的空间目标定位方法，其特征在于，在所述距离D小于10Km时，计算相对位置和绝对位置时，忽略地球曲率，利用三角函数计算相对位置和绝对位置。

6.根据权利要求1所述的适用于视频监控的空间目标定位方法，其特征在于，所述测距装置为激光测距机。