CN103702030A - 一种基于gis地图的场景监控方法和移动目标追踪方法 - Google Patents

Abstract

本发明方案提供基于GIS地图的场景监控方法，该方法包括：接收携带有用户在GIS地图上点击目标位置的经纬度信息；根据该目标位置的经纬度信息和控制设备保存的摄像机的位置的经纬度信息确定当前待转动的摄像机；根据所述目标位置的经纬度信息和所述待转动摄像机的安装位置的经纬度信息计算待转动的摄像机的转动角度；向所述待转动的摄像机发送转动角度信息以控制所述待转动的摄像机转动到GIS地图上的所述目标位置进行监控。本发明方案基于GIS地图上的待监控位置，启动基于场景的监控业务，自动实现对目的位置的全方位、多角度同时监控。

Description

一种基于GIS地图的场景监控方法和移动目标追踪方法

技术领域

本发明涉及视频监控领域，尤其涉及一种基于GIS地图的场景监控方法和移动目标追踪方法。

背景技术

随着平安城市的建设，基于GIS地图的监控需求持续增长，在GIS地图上标记监控摄像机，可以达到基于GIS地图更直观地调取监控视频的目的。

题为“基于GPS和GIS的智能视觉传感网络运动目标接力跟踪***”的中国专利公开了一种基于GPS和GIS的智能视觉传感网络运动目标接力跟踪***。该***包括若干监控摄像单元，各监控摄像单元包括监控摄像机，内嵌或配有GPS接收定位模块和有线/无线通信模块，通过监控摄像单元采集监控区域中的视频序列，并由有线/无线通信模块经有线/无线数字通信网络发送给监控中心；监控中心包括有线/无线通信模块、目标分析模块、接力跟踪调度模块、接力跟踪网络生成模块、数据库服务器、显示交互模块、GIS地理信息***。可实现对移动嫌疑对象的自主发现、实时定位、接力跟踪并将目标的监控视频融合显示于电子地图之上以及应急联动、视频监控、指挥调度等多项功能。该方案受限于智能算法的计算精度和计算性能，跟踪和定位的效果受限。

题为“地理信息***与监控***的关联方法及***”的中国专利揭示了一种地理信息***与监控***的关联方法，包括：调用一监控***；调用一地理信息***GIS，GIS包括电子地图、坐标数据、地理信息数据；根据监控探头地址在GIS的电子地图上标注监控探头，并获取每一个监控探头的坐标数据；根据地图单元和监控探头的坐标数据，确定距离每一个地图单元最近的监控探头，并在该地图单元的地理信息数据中保存该距离最近的监控探头的相关信息；选中一个地图单元，根据该地图单元的地理信息数据找到距离最近的监控探头；获取该距离最近的监控探头的视频图像并显示该视频图像。本发明将GIS与监控***结合在一起，在GIS上选中一个地图单元，就能够自动切换到与该地图单元距离最近的监控探头所获取的视频图像。该方法及***都没有考虑对于云台摄像机如何达到全方位场景监控的目的。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种基于GIS地图的场景监控方法。

该方法应用于控制设备，包括如下步骤：A、接收携带有用户在GIS地图上点击目标位置的经纬度信息；B、根据该目标位置的经纬度信息和控制设备保存的摄像机的位置的经纬度信息确定当前待转动的摄像机；C、根据所述目标位置的经纬度信息和所述待转动摄像机的安装位置的经纬度信息计算待转动的摄像机的转动角度；D、向所述待转动的摄像机发送转动角度信息以控制所述待转动的摄像机转动到GIS地图上的所述目标位置进行监控。

优选地，确定当前待转动的摄像机包括：将目标位置作为中心，按照预设的长宽绘制覆盖范围的矩形，将矩形四个角的经纬度与摄像机经纬度做对比，对于落在矩形内的摄像机进行距离计算；根据目标位置的经纬度和所述落在矩形内的摄像机安装位置的经纬度计算目标位置和该摄像机之间的距离，距离小于预设值的摄像机为当前待转动的摄像机。

优选地，计算待转动的摄像机的转动角度包括：C1、根据目标位置的经纬度和摄像机安装位置的经纬度计算摄像机朝向目标位置的指向相对于预设方向的角度值；C2、根据该计算得到的角度值和该摄像机当前的指向相对于所述预设方向的角度值得到待转动摄像机的转动角度。

优选地，该方法进一步包括：在确定待转动的摄像机后，根据目标位置和摄像机之间的距离，并结合预先设置的距离和变倍倍数对应关系指令摄像机进行对应变倍倍数的调整。

基于同样的构思，本发明还提供一种对移动目标进行监控的方法，该方法应用于控制设备，该方法包括如下步骤：S1、周期性地接收移动目标发射的信号，该信号携带有移动目标所在位置的经纬度信息；S2、根据该移动目标所在位置的经纬度信息和该控制设备保存的摄像机安装位置的经纬度信息确定当前待转动的摄像机；S3、根据该移动目标所在位置的经纬度信息和所述待转动摄像机的位置的经纬度信息计算待转动的摄像机的转动角度；S4、向所述待转动的摄像机发送转动角度信息以控制所述待转动的摄像机转动到该移动目标的位置进行监控。

优选地，确定当前待转动的摄像机包括：将移动目标所在位置作为中心，按照预设的长宽绘制覆盖范围的矩形，将矩形四个角的经纬度与摄像机经纬度做对比，对于落在矩形内的摄像机进行距离计算；根据该移动目标所在位置的经纬度和所述落在矩形内的摄像机安装位置的经纬度计算移动目标所在位置和该摄像机之间的距离，距离小于预设值的摄像机为当前待转动的摄像机。

优选地，计算待转动的摄像机的转动角度包括：C1、根据移动目标所在位置的经纬度和摄像机安装位置的经纬度计算摄像机朝向移动目标的指向相对于预设方向的角度值；C2、根据该计算得到的角度值和该摄像机当前的指向相对于所述预设方向的角度值得到待转动摄像机的转动角度。

优选地，该方法进一步包括：在确定待转动的摄像机后，根据移动目标所在位置和摄像机之间的距离，并结合预先设置的距离和变倍倍数对应关系指令摄像机进行对应变倍倍数的调整。

基于同样的构思，本发明还提供一种对移动目标进行监控的方法，该方法应用于控制摄像机的设备，该方法包括如下步骤：S1、周期性地接收移动目标发射的信号，该信号携带有移动目标所在位置的经纬度信息和移动速度；S2、根据该移动目标所在位置的经纬度信息、移动速度和预设的时间t以及移动目标的移动线路信息确定该移动目标未来位置的经纬度信息；根据该移动目标未来位置的经纬度信息和该控制设备保存的摄像机安装位置的经纬度信息确定当前待转动的摄像机；S3、根据该移动目标未来的位置的经纬度信息和所述待转动摄像机安装位置的经纬度信息计算待转动的摄像机的转动角度；S4、向所述待转动的摄像机发送转动角度信息以控制所述待转动的摄像机转动到所述移动目标未来的位置进行监控。

优选地，确定当前待转动的摄像机包括：将移动目标未来位置作为中心，按照预设的长宽绘制覆盖范围的矩形，将矩形四个角的经纬度与摄像机经纬度做对比，对于落在矩形内的摄像机进行距离计算；根据该移动目标未来位置的经纬度和所述落在矩形内的摄像机安装位置的经纬度计算目标位置和摄像机之间的距离，距离小于预设值的摄像机为当前待转动的摄像机。

优选地，计算待转动的摄像机的转动角度包括：C1、根据移动目标未来位置的经纬度和摄像机安装位置的经纬度计算摄像机朝向移动目标未来位置的指向相对于预设方向的角度值；C2、根据该计算得到的角度值和该摄像机当前的指向相对于所述预设方向的角度值得到待转动摄像机的转动角度。

优选地，该方法进一步包括：在确定待转动的摄像机后，根据移动目标未来位置和摄像机之间的距离，并结合预先设置的距离和变倍倍数对应关系指令摄像机进行对应变倍倍数的调整。

相较于现有技术，本发明基于GIS地图，对于用户关注的目标场景，无需关注周边摄像机的位置，只需要对目标位置启动场景监控，即得到该场景位置的全角度的监控。基于同样的构思，本发明还实现了对移动目标的跟踪监控。

附图说明

图1是本发明实施例一流程图。

图2是本发明实施方式应用例子对应的图示。

图3是本发明实施方式角度计算图。

具体实施方式

本发明实施例一基于GIS地图上的待监控位置，启动基于场景的监控业务，自动实现对目的位置的全方位、多角度同时监控。

实施例一

请参图1所示的本实施例的流程图。该流程的步骤具体由控制摄像机的设备执行：

步骤11、接收携带有用户在GIS地图上点击目标位置的经纬度信息。

步骤12、根据该目标位置的经纬度信息和控制设备保存的摄像机的位置信息确定当前待转动的摄像机。

步骤13、根据目标位置的经纬度信息和待转动摄像机的安装位置的经纬度信息计算待转动的摄像机的转动角度。

步骤14、向待转动的摄像机发送转动角度信息以控制待转动的摄像机转动到GIS地图上的目标位置进行监控。

本实施例中的摄像机均为可以在水平方向上进行360度转动的摄像机。用户在GIS地图上点击目标位置，该目标位置对应的经纬度信息将被发送到如监控中心服务器的控制设备上。对于GIS地图，经纬度信息是容易获取的参数，所以本实施例方案在后续角度、距离的计算上均采用经纬度参数。该GIS地图可以位于供用户查看实况或者录像的监控终端设备上，用户在GIS地图上的点击操作将由监控终端封装成控制设备能解析的信令发送控制设备，该信令中包括点击位置的经纬度信息；该点击操作包括用鼠标点击或者手指点击等；该目标位置即待监控的地点。

控制设备接收到该目标位置的经纬度信息后，确定需要调度的摄像机。控制设备通常控制的摄像机数量众多，对于某些根本无法监控到目标位置的摄像机，控制设备则无需发出控制其监控目标位置的指令。所以一个简单有效的方法即计算各摄像机距离待监控目标位置的距离，并判断该距离是否在预设的范围内，如果是，则调度对应的摄像机，否则不调度。

进一步的，如果控制设备计算自身所管辖的每个摄像机距离目的位置的距离，可能会出现计算量较大的问题。所以一种优化的方法是：将目标位置作为中心，按照预设的长宽绘制覆盖范围的矩形，将矩形四个角的经纬度与摄像机经纬度做对比，对于落在矩形内的摄像机再进行距离计算，以此减小计算量。

控制设备本地可以保存控制的摄像机的经纬度信息。这样根据每个摄像机的经纬度信息以及目标位置的经纬度信息就可以计算每个摄像机和目标位置的距离。请参图2，目标位置的经纬度分别为：xt，yt；摄像机1的经纬度分别为：x1，y1。根据目标位置和摄像机1的经纬度可以得到它们经度差对应的距离Slng和纬度差对应距离Slat。请参图3，在获得经度差对应的距离Slng和纬度差对应的距离Slat的情况下，摄像机和目标位置的距离S=√（（Slng）²+（Slat）²）。

控制设备需要进一步确定每个待转动摄像机具体待转动的角度。在获知目标位置经纬度和摄像机安装位置经纬度的情况下，一种计算转动角度的方法为：根据目标位置的经纬度和摄像机安装位置的经纬度计算摄像机朝向目标位置的指向相对于预设方向的角度值；根据该计算得到的角度值和该摄像机当前指向相对于所述预设方向的角度值得到待转动摄像机的转动角度。这里假设正北方向为预设方向，请参图3，摄像机1朝向目标位置的指向相对于正北方向的角度值为∠phx，摄像机1当前朝向相对于正北方向的角度值为∠phx’；所以摄像机1待转动的角度值为这两个角度的差值。至于控制设备指示摄像机顺时针转动还是逆时针转动，只要摄像机支持这两个方向的转动则均可以；假设在顺时针转动α角度的情况下，逆时针情况下则转动360-α。摄像机2和摄像机3待转动的角度值按照同样的方法计算。

关于角度值∠phx，其计算方法可以参考图3中∠PHA的计算过程。请参图3，tg∠tmp=Slng/Slat，∠PHA=∠tmp+180°。而当前朝向相对于正北方向的角度值∠phx’是控制设备上一次指令摄像机转动前用同样的方法计算得到的角度值。对于摄像机安装好后的首次对准目标位置监控所需转动角度的计算，需要获知安装完成后摄像机朝向相对于正北方向的角度值，该角度值为当前朝向的初始值，该值可人工设置。在摄像机转动完成后，其当前朝向相对于正北方向的角度值被迭代为∠phx的值。

在图3的例子中，摄像机位于以目标位置为原点的直角坐标系的第一象限中；如果摄像机在该直角坐标系的其他象限中，则∠PHA和∠tmp可能不是180度的差异。具体的差异关系如下：

设摄像机的经纬度为xa，ya；目标位置的经纬度为xt，yt；

当xa>xt&&ya>yt时，tg∠tmp=Slng/Slat，∠PHA=∠tmp+180°；

当xa>xt&&ya<yt时，tg∠tmp=Slng/Slat，∠PHA=∠tmp+270°；

当xa<xt&&ya<yt时，tg∠tmp=Slng/Slat，∠PHA=∠tmp；

当xa<xt&&ya>yt时，tg∠tmp=Slng/Slat，∠PHA=180°-∠tmp；

当xa=xt&&ya>yt时，∠PHA=180°；

当xa=xt&&ya<yt时，∠PHA=0°；

当xa>xt&&ya=yt时，∠PHA=270°；

当xa<xt&&ya=yt时，∠PHA=90°。

为了使摄像机指向目标位置监控时能获得良好的图像效果，控制设备可以进一步使摄像机进行变倍操作。每个摄像机变倍的倍数可以根据该摄像机距离目标位置的距离大小来确定。控制设备可以预先设置一张距离和变倍倍数对应关系表，然后根据上述步骤中计算得到的摄像机和目标位置的距离S来确定变倍倍数。控制设备将查到的变倍倍数发送给对应的摄像机。该变倍倍数可以和转动角度一并发送给对应的摄像机。

各摄像机在接收到控制设备的指令后，转动到指向目标位置的方向并调整变倍倍数，从而实现了对目标位置的多角度监控。用户的监控终端显示画面上就可以同时看到各角度的监控图像。

本实施例基于GIS地图，对于用户关注的目标场景，无需关注周边摄像机的位置，只需要对目标位置启动场景监控，即得到该场景位置的全角度的监控。

对于移动目标的监控，可以借鉴实施例一的方法，具体请参实施例二。

实施例二

本实施例给出一种对移动目标进行跟踪的方法。本实施例的移动目标需要能向控制设备发送自身所在位置的信息。控制设备具体执行的操作如下：

步骤41、周期性地接收移动目标发射的信号，该信号携带有移动目标所在的经纬度信息。

步骤42、根据该移动目标所在位置的经纬信息和控制设备保存的摄像机的位置信息确定当前待转动的摄像机。

步骤43、根据该移动目标所在位置的经纬度信息和待转动摄像机的经纬度信息计算当前待转动的摄像机的转动角度。

步骤44、向待转动的摄像机发送转动角度信息以控制待转动的摄像机转动到该移动目标所在的位置进行监控。

移动目标可以携带有GPS装置，向控制设备发送携带其所在位置的经纬度信息。控制设备按照预设的周期时间，比如说每隔1分钟，向移动目标获取其所在位置的经纬度信息。当获取移动目标当前所在位置的经纬度信息后，就可以按照实施例一的方法确定待转动的摄像机、每个摄像机需要转动的角度以及变倍的倍数。

由于控制设备每隔一定的时间就根据移动目标当前的位置进行一次附近摄像机调度控制，以使这些摄像机对移动目标进行多角度的监控。当在移动目标移动速度较小且控制设备计算性能较高的情况下，用实施例一的方法确定待转动摄像机以及转动角度和变倍倍数是可以满足对移动目标的监控。

在移动目标移动速度比较快的情况下，使用上述方法就可能出现摄像机转动到监控位置时，移动目标已经离开而导致监控失败的问题。所以一种更优的方法为：移动目标发送的信号中进一步携带当前的移动速度。控制设备根据该移动速度v，并结合上述一系列操作花费的时间t（计算时间，摄像机转动时间等）确定移动目标的未来位置，该未来位置即为移动目标真正被监控时所在的位置。该时间t可以根据实际的情况预先在控制设备上进行设置。移动目标未来位置的计算还依赖于移动目标移动线路的确定性。所以该移动目标未来位置的确定根据移动目标发射信号时所在位置，移动速度、移动时间t，以及移动的预设路线信息进行计算。在后续计算待转动的摄像机、转动的角度以及变倍的倍数时均根据移动目标所述未来位置进行计算。详细的计算过程请参实施例一。

本实施例的应用场景类似于需要对视察领导队伍的查看、对游行队伍的监控等场景。

移动目标的监控相对于现有技术可以做到自动跟踪的视频预览，省去了繁琐的视频点位的查找、启动、关闭再查找、再启动、再关闭的过程。

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 (10)

1.一种基于GIS地图的场景监控方法，该方法应用于控制设备，其特征在于，该方法包括如下步骤：

A、接收携带有用户在GIS地图上点击目标位置的经纬度信息；

B、根据该目标位置的经纬度信息和控制设备保存的摄像机的位置的经纬度信息确定当前待转动的摄像机；

C、根据所述目标位置的经纬度信息和所述待转动摄像机的安装位置的经纬度信息计算待转动的摄像机的转动角度；

D、向所述待转动的摄像机发送转动角度信息以控制所述待转动的摄像机转动到GIS地图上的所述目标位置进行监控。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定当前待转动的摄像机包括：

将目标位置作为中心，按照预设的长宽绘制覆盖范围的矩形，将矩形四个角的经纬度与摄像机经纬度做对比，对于落在矩形内的摄像机进行距离计算；

根据目标位置的经纬度和所述落在矩形内的摄像机安装位置的经纬度计算目标位置和该摄像机之间的距离，距离小于预设值的摄像机为当前待转动的摄像机。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算待转动的摄像机的转动角度包括：

C1、根据目标位置的经纬度和摄像机安装位置的经纬度计算摄像机朝向目标位置的指向相对于预设方向的角度值；

C2、根据该计算得到的角度值和该摄像机当前的指向相对于所述预设方向的角度值得到待转动摄像机的转动角度。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：在确定待转动的摄像机后，根据目标位置和摄像机之间的距离，并结合预先设置的距离和变倍倍数对应关系指令摄像机进行对应变倍倍数的调整。

5.一种对移动目标进行监控的方法，该方法应用于控制设备，其特征在于，该方法包括如下步骤：

S1、周期性地接收移动目标发射的信号，该信号携带有移动目标所在位置的经纬度信息；

S2、根据该移动目标所在位置的经纬度信息和该控制设备保存的摄像机安装位置的经纬度信息确定当前待转动的摄像机；

S3、根据该移动目标所在位置的经纬度信息和所述待转动摄像机的位置的经纬度信息计算待转动的摄像机的转动角度；

S4、向所述待转动的摄像机发送转动角度信息以控制所述待转动的摄像机转动到该移动目标的位置进行监控。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述确定当前待转动的摄像机包括：

将移动目标所在位置作为中心，按照预设的长宽绘制覆盖范围的矩形，将矩形四个角的经纬度与摄像机经纬度做对比，对于落在矩形内的摄像机进行距离计算；

根据该移动目标所在位置的经纬度和所述落在矩形内的摄像机安装位置的经纬度计算移动目标所在位置和该摄像机之间的距离，距离小于预设值的摄像机为当前待转动的摄像机。

7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述计算待转动的摄像机的转动角度包括：

C1、根据移动目标所在位置的经纬度和摄像机安装位置的经纬度计算摄像机朝向移动目标的指向相对于预设方向的角度值；

C2、根据该计算得到的角度值和该摄像机当前的指向相对于所述预设方向的角度值得到待转动摄像机的转动角度。

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：在确定待转动的摄像机后，根据移动目标所在位置和摄像机之间的距离，并结合预先设置的距离和变倍倍数对应关系指令摄像机进行对应变倍倍数的调整。

9.一种对移动目标进行监控的方法，该方法应用于控制摄像机的设备，其特征在于，该方法包括如下步骤：

S1、周期性地接收移动目标发射的信号，该信号携带有移动目标所在位置的经纬度信息和移动速度；

S2、根据该移动目标所在位置的经纬度信息、移动速度和预设的时间t以及移动目标的移动线路信息确定该移动目标未来位置的经纬度信息；根据该移动目标未来位置的经纬度信息和该控制设备保存的摄像机安装位置的经纬度信息确定当前待转动的摄像机；

S3、根据该移动目标未来的位置的经纬度信息和所述待转动摄像机安装位置的经纬度信息计算待转动的摄像机的转动角度；

S4、向所述待转动的摄像机发送转动角度信息以控制所述待转动的摄像机转动到所述移动目标未来的位置进行监控。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述确定当前待转动的摄像机包括：

将移动目标未来位置作为中心，按照预设的长宽绘制覆盖范围的矩形，将矩形四个角的经纬度与摄像机经纬度做对比，对于落在矩形内的摄像机进行距离计算；

根据该移动目标未来位置的经纬度和所述落在矩形内的摄像机安装位置的经纬度计算目标位置和摄像机之间的距离，距离小于预设值的摄像机为当前待转动的摄像机。

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