CN103595963A - 多摄像机视频监控***、移动目标追踪装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多摄像机视频监控***、移动目标追踪装置及方法；该移动目标追踪装置应用于多摄像机视频监控***中的终端设备上；所述装置包括：测算处理单元，用于获取摄像机的指向矢量；中心切换单元，用于将指定的摄像机设置为中心摄像机，并将所述中心摄像机的视频图像切换至预定显示区域的中心窗格；视频排布单元，用于根据所述中心摄像机的邻居摄像机相对于所述中心摄像机指向矢量的角度值，将所述中心摄像机的邻居摄像机的视频图像排布在所述预定显示区域中与所述角度值对应的周边窗格中。本发明可以大大方便用户从众多摄像机中找出下一个目标摄像机。

Description

多摄像机视频监控***、移动目标追踪装置及方法

技术领域

本发明涉及视频监控技术领域，尤其涉及一种移动目标追踪装置、移动目标追踪方法以及应用该移动目标追踪装置的多摄像机视频监控***。

背景技术

视频监控是安全防范***的重要组成部分，随着计算机、网络通信以及图像处理等技术的飞速发展，视频监控技术也有了长足的发展。目前，视频监控技术已经被广泛地应用在各个领域之中，尤其是一些诸如公共安全、应急指挥等领域。

通常，用户可以在终端设备查看视频监控***中各个前端摄像机所采集到的图像。并且，在很多应用场景下，用户可能需要跟踪移动目标（比如人或者车辆等）；例如，在现场指挥或者事故追溯应用场景下，首先，用户需要在地图上选择一个摄像机，并同时调阅所选择摄像机周边的摄像机；接着，用户需要找到一个出现该移动目标的摄像机，指定为中心摄像机，并将中心摄像机的视频图像显示在中心窗格；当目标快要移出该摄像机覆盖区域时，用户需要根据仔细观察位于该摄像机周边的多个邻居摄像的视频图像，直至发现移动目标在某一摄像机的视频图像中出现，才能将该摄像机设置为新的中心摄像机，再将中心摄像机的视频图像切换至中心窗格，如此反复执行便可完成对移动目标的追踪，直到用户停止追踪或者移动目标移动到的地方不属于任何一个摄像机的覆盖范围。

现有技术中，由于需要用户手工从众多摄像机中找出下一个目标摄像机然后再调出图像，找出下一个目标摄像机的过程耗费时间长且容易出错，如果用户操作出错，或者不熟练或者对监控***拓扑不熟悉，很容易导致跟丢移动目标。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种移动目标追踪装置、移动目标追踪方法以及应用该移动目标追踪装置的多摄像机视频监控***，用于方便用户从众多摄像机中找出下一个目标摄像机。

具体的，所述移动目标追踪装置，应用于多摄像机视频监控***中的终端设备上；所述装置包括：

测算处理单元，用于获取摄像机的指向矢量；

中心切换单元，用于将指定的摄像机设置为中心摄像机，并将所述中心摄像机的视频图像切换至预定显示区域的中心窗格；

视频排布单元，用于根据所述中心摄像机的邻居摄像机相对于所述中心摄像机指向矢量的角度值，将所述中心摄像机的邻居摄像机的视频图像排布在所述预定显示区域中与所述角度值对应的周边窗格中。

所述移动目标追踪方法，应用于多摄像机视频监控***中的终端设备上；其特征在于，所述方法包括步骤：

S1.获取摄像机的指向矢量；

S2.将指定的摄像机设置为中心摄像机，并将所述中心摄像机的视频图像切换至预定显示区域的中心窗格；

S3.根据所述中心摄像机的邻居摄像机相对于所述中心摄像机指向矢量的角度值，将所述中心摄像机的邻居摄像机的视频图像排布在所述预定显示区域中与所述角度值对应的周边窗格中。

所述多摄像机视频监控***，包括上述的移动目标追踪装置。

由以上技术方案可见，本发明通过获取摄像机的指向矢量；并根据中心摄像机的邻居摄像机相对于中心摄像机指向矢量的角度值，将中心摄像机的邻居摄像机的视频图像排布在预定显示区域中与角度值对应的周边窗格中，当移动目标从中心摄像机移动至下一个目标摄像机时，用户跟随移动目标的移动方向自然的切换到下一摄像机，而该摄像机即移动目标出现的下一个摄像机；因此，本发明可以大大方便用户从众多摄像机中找出下一个目标摄像机。

附图说明

图1中所示为一种摄像机布设示意图；

图2中所示为现有技术中一种摄像机的视频图像排布示意图；

图3是本发明一种实施例中一种移动目标追踪装置的结构示意图；

图4是本发明一种实施例中一种移动目标追踪方法的流程示意图；

图5是摄像机指向矢量示意图；

图6是本发明一种实施方式中一种邻居摄像机相对于中心摄像机指向矢量的角度值计算示意图；

图7是本发明一种实施方式中一种摄像机的视频图像排布示意图；

图8是本发明一种实施方式中另一种摄像机的视频图像排布示意图；

图9是本发明一种实施方式中另一种摄像机的视频图像排布示意图；

图10是本发明一种实施方式中一种多摄像机视频监控***架构示意图。

具体实施方式

在视频监控解码软件中，窗格显示方式已经被使用起来。所谓窗格是视频监控图像解码软件界面上的一个图像显示窗口。软件的显示区域上可以根据需要同时显示多个窗格，每个窗格显示来自某个摄像机的一路实时视频图像或历史回放的视频图像。多窗格显示可以协助用户在一个显示区域上同时观察多路摄像机采集到的图像，这在交通管理以及安防等领域有着较为广泛的应用。值得注意的是，本发明的所说预定显示区域可以是一个独立的物理屏幕，也可以是多个物理屏幕拼接而成的屏幕，还可以是一个独立物理屏幕的一部分，本发明并不限制预定显示区域与物理屏幕之间的关系。

现有技术中，在多摄像机视频监控***中的终端设备上，通常是按照摄像机编号顺序或者是按照各摄像机的物理位置在窗格中显示各摄像机的视频图像；例如，图1中所示为各摄像机的物理位置示意图，其中，摄像机C3被指定为中心摄像机，摄像机C1、摄像机C2、摄像机C4以及摄像机C5为中心摄像机的邻居摄像机；图2中所示为按照各摄像机的物理位置在预定显示区域中显示各摄像机的视频图像的示意图，相应的，摄像机C3的视频图像在中心窗格显示；摄像机C1的物理位置位于摄像机C3的左上方，所以摄像机C1的视频窗格显示在中心窗格的左上方；摄像机C5的物理位置位于摄像机C3的右下方，所以摄像机C5的视频窗格显示在中心窗格的右下方；同理可以计算出其他的摄像机视频图像对应的窗格的位置。

在进行移动目标追踪时，用户在摄像机C3中观察到移动目标在向前移动，并且随着时间的推移，会逐渐移动出摄像机C3的覆盖范围；此时，用户需要仔细观察摄像机C3的各个邻居摄像机的视频图像，直至发现移动目标在某一摄像机中出现，才能将该摄像机指定为中心摄像机。

本发明为了解决上述问题，提供了一种移动目标追踪装置及移动目标追踪方法，如图3以及图4中所示，该移动目标追踪装置应用于多摄像机视频监控***中的终端设备上；其主要包括测算处理单元、中心切换单元以及视频排布单元等；与之对应的移动目标追踪方法主要包括步骤：

测算处理单元获取摄像机的指向矢量；

中心切换单元将指定的摄像机设置为中心摄像机，并将所述中心摄像机的视频图像切换至预定显示区域的中心窗格；

视频排布单元根据所述中心摄像机的邻居摄像机相对于所述中心摄像机指向矢量的角度值，将所述中心摄像机的邻居摄像机的视频图像排布在所述预定显示区域中与所述角度值对应的周边窗格中；

图5给出了指向矢量的示意图；本实施例中，任意指定摄像机的指向矢量由该摄像机的水平方向转动角度决定。

当移动目标从中心摄像机移动至下一个目标摄像机时，用户跟随移动目标的移动方向自然的切换到下一摄像机，而该摄像机即移动目标出现的下一个摄像机；因此，本发明可以大大方便用户从众多摄像机中找出下一个目标摄像机。

下面结合实例以及附图对本实施例中的移动目标追踪装置及移动目标追踪方法进行更详细的说明。

首先，对于任意指定摄像机，配置与所述指定摄像机的之间的距离不大于预设距离值的摄像机为所述指定摄像机的邻居摄像机；可以理解的是，该步骤并不是必需的；例如，当终端设备中预存储有各摄像机之间的邻居关系时，则不必进行邻居摄像机的配置。当用户进行移动目标追踪时，首先需要在地图上选择一个摄像机作为中心摄像机，并同时调阅以中心摄像机的邻居摄像机；例如，如图1中所示，在选择摄像机C3作为中心摄像机后，同时调阅与摄像机C3的邻居摄像机。

其中，摄像机之间的距离可以根据摄像机的经纬度值进行确定；例如，已知两个摄像机的经纬度值分别是（Lat1,Lng1）和（Lat2,Lng2），地球半径是6378.137；则两个摄像机之间的距离s计算公式如下：

$s=2\arcsin \sqrt{{\sin }^2\frac{a}{2}+\cos \left(\mathrm{Lat}1\right)\×\cos \left(\mathrm{Lat}2\right)\×{\sin }^2\frac{b}{2}}\×6378.137\×1000;$

其中，a=Lat1–Lat2，为两个摄像机纬度之差；b=Lng1-Lng2，为两个摄像机经度之差；计算出来的结果单位为米。

摄像机之间的方位角同样可以根据摄像机的经纬度值进行确定；例如，已知两个摄像机的经纬度值分别是（Lat1,Lng1）和（Lat2,Lng2），地球半径是6378.137；则两个摄像机之间的方位角d计算公式如下：

$d=\arcsin \frac{\cos \left(\mathrm{Lat}2\right)*\sin (\mathrm{Lng}2-\mathrm{Lng}1)}{\sqrt{1-{(\sin \left(\mathrm{Lat}1\right)\×\sin \left(\mathrm{Lat}2\right)+\cos \left(\mathrm{Lat}1\right)\×\cos \left(\mathrm{Lat}2\right)\×\cos (\mathrm{Lng}2-\mathrm{Lng}1))}^2}}\×{10}^4;$

在计算得到摄像机之间的距离以及方位角信息后，即获取了摄像机之间位置关系。

获取中心摄像机周边的摄像机位置后，需要获取各摄像机的指向矢量；现有技术中，有的摄像机具备指向反馈功能，能够反馈自身的指向矢量，有的摄像机设置在云台之上且不具备指向反馈功能，有的摄像机既没有设置在云台之上也不具备指向反馈功能；因此，本实施例中针对不同的摄像机类型，设置了不同的指向矢量获取方法；例如：

首先判断摄像机是否具备指向反馈功能：

若所述摄像机具备指向反馈功能，则直接读取摄像机反馈的指向矢量；否则，判断所述摄像机是否设置于云台上：

若摄像机没有设置于云台上，则直接读取并记录用户为该摄像机标定的指向矢量数值；

若摄像机设置于云台上，则根据所述摄像机的预定指向标定值以及云台的转动角度计算摄像机的指向矢量；例如：

首先需要对摄像机的预定指向（例如正北指向）进行标定，即控制云台旋转，将摄像机的指向对准所述预定指向，并记录当前云台的水平、垂直角度；当摄像机指向变化时，摄像机读取云台当前的角度，并结合摄像机的预定指向标定值，计算当前摄像机的指向矢量。

本实施例中的移动目标追踪装置还包括窗格准备单元，窗格准备单元根据所述中心摄像机的邻居摄像机的数目，在所述中心窗格周边准备相应数目用于显示中心摄像机的邻居摄像机的视频图像的周边窗格。例如，如图7以及图9中所示，中心摄像机的邻居摄像机为4个，则在中心窗格周边准备4个用于显示中心摄像机的邻居摄像机的视频图像的周边窗格。

在准备好周边窗格后，视频排布单元根据所述中心摄像机的邻居摄像机相对于所述中心摄像机指向矢量的角度值，将所述中心摄像机的邻居摄像机的视频图像排布在所述预定显示区域中与所述角度值对应的周边窗格中；例如：

对于如图1中的摄像机布设，首先需要计算中心摄像机C3的邻居摄像机相对于摄像机C3指向矢量的角度值d₀；示例性的，本实施例中提供了一种计算d₀的方法，具体如图6中所示：

计算得到摄像机C3的指向矢量的相对于正北方向的角度d_C3-N，即计算摄像机C3指向矢量的方位角；

获取摄像机C1相对于摄像机C3的方位角d_C1-C3；

则摄像机C1相对于摄像机C3指向矢量的角度值为d_C3-N-d_C1-C3；

当然，当以正北方向之外的其他方向作为起始方位角的时候，中心摄像机的邻居摄像机相对于中心摄像机指向矢量的角度值计算方法进行相应的调整即可，在此不再赘述。

根据上述方法，依次计算各摄像机相对于摄像机C3指向矢量的角度值；为了方便下述视频图像排布，如果相对角度值小于0，则加360度。

接着，根据计算得到的相对角度值，设置中心摄像机C3的邻居摄像机CX的视频图像的窗格位置；例如：

若000度<=相对角度值<090度，则对应的摄像机的视频图像显示在中心窗格的左上方；

若090度<=相对角度值<180度，则对应的摄像机的视频图像显示在中心窗格的左下方；

若180度<=相对角度值<270度，则对应的摄像机的视频图像显示在中心窗格的右下方；

若270度<=相对角度值<360度，则对应的摄像机的视频图像显示在中心窗格的右上方；

最终，在以摄像机C3为中心摄像机时，视频窗格排布结果如图7中所示；例如，摄像机C3的视频图像在中心窗格显示；摄像机C5相对于摄像机C3的指向矢量，位于摄像机C3指向矢量的左上方，所以摄像机C5的视频图像在中心窗格左上方的周边窗格中显示。

当用户进行移动目标追踪时，假设移动目标在摄像机C3的视频图像中向左前方移动；当移动目标移动出摄像机C3的视频图像时，在如图7中所示的视频窗格排布结果中，用户可以跟随移动目标的移动方向，非常自然地观察到摄像机C5的视频图像，而摄像机C5的视频图像恰好是移动目标出现的下一个摄像机的视频图像；此时，用户可以将摄像机C5指定为新的中心摄像机，中心切换单元将指定的摄像机设置为中心摄像机，并将新的中心摄像机C5的视频图像切换至预定显示区域的中心窗格；接着，视频排布单元重新对摄像机C5的邻居摄像机的视频图像进行排布；具体如图8中所示。

由于在移动目标的移动过程中，中心摄像机的监控区域可能会发生变化，即中心摄像机的指向矢量发生了变化；因此，本实施例中的视频排布单元还进一步的可以在所述中心摄像机的指向矢量发生变化时，则重新计算中心摄像机的邻居摄像机相对于所述中心摄像机指向矢量的角度值，并相应的调整所述中心摄像机的邻居摄像机的视频图像排布，从而可以精准的辅助用户找到移动目标出现的下一个摄像机。例如：

测算处理单元实时或者周期性的监测中心摄像机的指向矢量发生是否发送变化；当发现中心摄像机的指向矢量发生变化时，计算当前中心摄像机的指向矢量相比于前次视频图像排布调整时指向矢量的方位变化值是否超出预定的调整阈值；若超出所述调整阈值，则相应的调整所述中心摄像机的邻居摄像机的视频图像排布；若未超出所述调整阈值，则继续对中心摄像机的指向矢量进行监测；从而可以在尽量不增加***开支的情况下，仍然可以精准的辅助用户找到移动目标出现的下一个摄像机。

需要说明的是，本发明中的视频排布方式并不局限于上述例举的方式；例如，还可以是根据所述中心摄像机的邻居摄像机相对于所述中心摄像机指向矢量的角度值以及与所述中心摄像机距离，将所述中心摄像机的邻居摄像机的视频图像排布在所述预定显示区域中与所述角度值以及距离对应的周边窗格中。例如：

如图9中所示，中心摄像机C3的视频图像在中心窗格显示；摄像机C5位于中心摄像机C3的指向矢量的左上方，根据摄像机C3和摄像机C5的之间的物理位置信息（如经纬度、海拔），计算出摄像机C5与摄像机C3之间距离，根据计算出的相对角度值以及距离信息，将摄像机C5的视频图像在相应的周边窗格中进行显示；同理可以计算其他邻居摄像机相对于摄像机C3指向矢量的角度值以及与摄像机C3的距离，进而将该邻居摄像机根据计算出的相对角度值以及距离信息，在相应的周边窗格中进行显示；当用户进行移动目标追踪时，假设移动目标在摄像机C3的视频图像中向左前方移动；当移动目标移动出摄像机C3的视频图像时，在如图9中所示的视频窗格排布结果中，用户可以跟随移动目标的移动方向，非常自然地观察到摄像机C5的视频图像，而摄像机C5的视频图像恰好是移动目标出现的下一个摄像机；

与本实施例形成对比的是，在如图2中所示的视频窗格排布结果中，用户跟随移动目标的移动方向，则将观察到摄像机C1的视频图像，不能直观地根据移动目标的移动方向选择下一个需要关注的摄像机，因此需要仔细观察各个摄像机，从众多摄像机中找出下一个目标摄像机，这样很容易导致跟丢移动目标。

进一步的，本实施例中还提供了多摄像机视频监控***，如图10中所示，该多摄像机视频监控***包括上述的移动目标追踪装置；除此之外，还包括中心服务器、终端设备等等；而移动目标追踪装置可以工作于所述终端设备之中；并且终端设备可以通过中心服务器调阅各摄像机的视频或者录像。

综上所述，在本发明中，当移动目标从中心摄像机移动至下一个目标摄像机时，用户跟随移动目标的移动方向可以自然的切换到下一摄像机，而该摄像机即移动目标出现的下一个摄像机；从而，本发明可以大大方便用户从众多摄像机中找出下一个目标摄像机。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (15)

1.一种移动目标追踪装置，应用于多摄像机视频监控***中的终端设备上；其特征在于，所述装置包括：

测算处理单元，用于获取摄像机的指向矢量；

中心切换单元，用于将指定的摄像机设置为中心摄像机，并将所述中心摄像机的视频图像切换至预定显示区域的中心窗格；

视频排布单元，用于根据所述中心摄像机的邻居摄像机相对于所述中心摄像机指向矢量的角度值，将所述中心摄像机的邻居摄像机的视频图像排布在所述预定显示区域中与所述角度值对应的周边窗格中。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述获取摄像机的指向矢量进一步包括：

若所述摄像机具备指向反馈功能，则直接读取摄像机反馈的指向矢量；否则，判断所述摄像机是否设置于云台上：

若是，则根据所述摄像机的预定指向标定值以及云台的转动角度计算摄像机的指向矢量；若否，则直接读取为所述摄像机标定的指向矢量。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述测算处理单元进一步用于：

对于任意指定摄像机，配置与所述指定摄像机的之间的距离不大于预设距离值的摄像机为所述指定摄像机的邻居摄像机。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：

窗格准备单元，用于根据所述中心摄像机的邻居摄像机的数目，在所述中心窗格周边准备相应数目用于显示中心摄像机的邻居摄像机的视频图像的周边窗格。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述中心摄像机的邻居摄像机相对于所述中心摄像机指向矢量的角度值的计算包括：

计算所述中心摄像机与所述中心摄像机的邻居摄像机之间方向线的方位角，计算结果与中心摄像机指向矢量的方位角的差值即为所述中心摄像机的邻居摄像机相对于所述中心摄像机指向矢量的角度值。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述视频排布单元，用于根据所述中心摄像机的邻居摄像机相对于所述中心摄像机指向矢量的角度值以及与所述中心摄像机距离，将所述中心摄像机的邻居摄像机的视频图像排布在所述预定显示区域中与所述角度值以及距离对应的周边窗格中。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的装置，其特征在于，所述视频排布单元，进一步用于在所述中心摄像机的指向矢量发生变化时，相应的调整所述中心摄像机的邻居摄像机的视频图像排布。

8.一种移动目标追踪方法，应用于多摄像机视频监控***中的终端设备上；其特征在于，所述方法包括步骤：

S1.获取摄像机的指向矢量；

S2.将指定的摄像机设置为中心摄像机，并将所述中心摄像机的视频图像切换至预定显示区域的中心窗格；

S3.根据所述中心摄像机的邻居摄像机相对于所述中心摄像机指向矢量的角度值，将所述中心摄像机的邻居摄像机的视频图像排布在所述预定显示区域中与所述角度值对应的周边窗格中。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述获取摄像机的指向矢量进一步包括：

若所述摄像机具备指向反馈功能，则直接读取摄像机反馈的指向矢量；否则，判断所述摄像机是否设置于云台上：

若是，则根据所述摄像机的预定指向标定值以及云台的转动角度计算摄像机的指向矢量；若否，则直接读取为所述摄像机标定的指向矢量。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述步骤S1还包括：

对于任意指定摄像机，配置与所述指定摄像机的之间的距离不大于预设距离值的摄像机为所述指定摄像机的邻居摄像机。

11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤S2与步骤S3之间还包括：

根据所述中心摄像机的邻居摄像机的数目，在所述中心窗格周边准备相应数目的周边窗格。

12.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述中心摄像机的邻居摄像机相对于所述中心摄像机指向矢量的角度值的计算包括：

计算所述中心摄像机与所述中心摄像机的邻居摄像机之间方向线的方位角，计算结果与中心摄像机指向矢量的方位角的差值即为所述中心摄像机的邻居摄像机相对于所述中心摄像机指向矢量的角度值。

13.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤S3进一步包括：

根据所述中心摄像机的邻居摄像机相对于所述中心摄像机指向矢量的角度值以及与所述中心摄像机距离，将所述中心摄像机的邻居摄像机的视频图像排布在所述预定显示区域中与所述角度值以及距离对应的周边窗格中。

14.根据权利要求8-13任意一项所述的方法，其特征在于，所述步骤S3还包括：

在所述中心摄像机的指向矢量发生变化时，相应的调整所述中心摄像机的邻居摄像机的视频图像排布。

15.一种多摄像机视频监控***，其特征在于，包括根据权利要求1-7任意一项所述的移动目标追踪装置。

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