CN106210643A - 一种摄像机可视区域调用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种摄像机可视区域调用方法，包括以下具体步骤：视摄像机野分析，可视区域分析，实现算法以及摄像机与地理信息***联动。通过上述，本发明的摄像机可视区域调用方法，同步视野与可视区域，并让视野中元素尽可能贴近需求，在有效监控区域可以遥控摄像机指向指定位置进行监控并调取画面，从调用到摄像机偏转到指定位置时间，效率较以往有明显提升，在第一时间调取所需要的监控内容，保证了精准性和实时性。
Description
技术领域
本发明涉及交通技术的领域，尤其涉及一种摄像机可视区域调用方法。
背景技术
目前对于监控***的摄像机的操控大多只停留在简单的上、下、左、右、变倍等的单一指令操作。由于***性的局限性，以及人工熟练度和设备本身灵敏度的影响，这种操纵模式的精准性和实时性都会受到较大的干扰，往往不能在第一时间调取所需要的监控内容。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种摄像机可视区域调用方法，同步视野与可视区域，并让视野中元素尽可能贴近需求，在有效监控区域可以遥控摄像机指向指定位置进行监控并调取画面，从调用到摄像机偏转到指定位置时间，效率较以往有明显提升，在第一时间调取所需要的监控内容，保证了精准性和实时性。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供了一种摄像机可视区域调用方法，包括以下具体步骤：
步骤1：视摄像机野分析，同步视野和可视区域；
步骤1.1：同步实时显示摄像机监视范围，在地理信息***中，显示摄像机在当前位置和变倍下的监视范围，并让监视范围跟随摄像机的变化而实时改变；
步骤1.2：摄像机最大监视范围估计，计算出每台摄像机在各个变倍下的可视区域和人易识别监视范围，为选择合适的摄像机监控指定点位做准备；
步骤1.3：楼宇对视野的遮挡分析，基于的视野选定确定的情况下，进一步进行遮挡分析，并在在地理信息***中绘制未被遮挡的道路；
步骤1.4：视野覆盖道路区域分析，根据实际需要，在地理信息***上针对监控覆盖区域的每条路段划定重点区域；
步骤2：可视区域分析，建立摄像机的模型，摄像机在地理信息***中的可视区域可等价于摄像机靶面在二维地图平面上的投影坐标连线区域；
步骤2.1：静止状态下摄像机的可视区域，根据摄像机物理信息，由计算得到摄像机的靶面和镜头边界，进而计算摄像机视野投影在地面区域；
步骤2.2：参数变化摄像机的可视区域变化，摄像头偏转和放大缩小操作，均会使可视区域发生变化，由于摄像机的地理位置信息，初始状态误差的存在使得计算有偏差，因此需要分析各个因素对模型的影响；
步骤3：实现算法，在视野分析，可视区域分析的地理信息***与摄像机联动，摄像机指向指定位置的实际应用均由相应数学算法实现；
步骤3.1：可视区域顶点坐标计算，包括靶面位置计算和地面投影计算
步骤3.2：***性误差修正，由数学方法模拟实际镜头移动会产生偏差，包括设备自身精准程度不同产生的非***性偏差，和由于数学模型本身的局限产生的***性偏差，当靶面移动贴近监控点的水平面法线时，由于模型中靶面存在边界，当靶面与法线有交点时会产生顶点坐标次序的变化，需要在算法中予以修正；
步骤4：多监控点位覆盖时监控点的选取，综合视野分析中的内容、易识别区域、最大监控范围分析，易识别区域优先级高于可识别区域，可识别区域高于有遮挡区域，易识别区域仍有重合时默认选择离选定点最近的监控点，只有可识别区域覆盖时默认选择离选定点最近的监控点；
步骤5：摄像机与地理信息***联动，选定地理信息***上某点调用监控视频；地理信息***根据视野分析选定某摄像机；算法接收选定摄像机参数，选定点的坐标，计算出视野中心移动指向到选定点时的云台坐标，以及可视域在地图上投影四边形的顶点坐标；根据视野覆盖道路分析，计算投影四边形四个点都落在圈定范围内时的临界变焦倍数；以云台坐标，变焦倍数为参数，返回到摄像机监控***，操作偏转摄像机到指定位置。
在本发明一个较佳实施例中，所述的步骤2.2中参数变化摄像机的可视区域变化还包括摄像机变焦倍数变化、摄像机云台坐标变化以及摄像机参数变化。
在本发明一个较佳实施例中，所述的摄像机变焦倍数变化的过程为：摄像机变焦变化时，摄像机靶面与地面之间距离与摄像机变焦倍数呈正相关变化，与可视域面积大小呈反相关变化。
在本发明一个较佳实施例中，所述的摄像机云台坐标变化的过程为：云台坐标变化对应摄像机以初始位置为基准，水平方向角度偏移量和垂直方向角度偏移量，当发生偏移时靶面随之偏转相应角度，根据针孔成像原理可视域由初始的矩形变换为相应等腰梯形，可视域顶点坐标可经由坐标变换计算得出。
在本发明一个较佳实施例中，所述的摄像机参数包括摄像机分辨率、视角、变焦范围、海拔高度、地面高度和经纬度。
在本发明一个较佳实施例中，所述的摄像机可视区域调用方法的实测从调用到摄像机偏转到指定位置时间在2秒以内。
本发明的有益效果是：本发明的一种摄像机可视区域调用方法，同步视野与可视区域，并让视野中元素尽可能贴近需求，在有效监控区域可以遥控摄像机指向指定位置进行监控并调取画面，从调用到摄像机偏转到指定位置时间，效率较以往有明显提升，在第一时间调取所需要的监控内容，保证了精准性和实时性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
图1 是静态下摄像机在地理信息***的可视域投影模型示意图；
图2是变焦倍数变化下摄像机靶面的位置变化示意图；
图3是变焦倍数变化下可视域区域的变化示意图；
图4是摄像头偏转时可视域形状变化时可视区域示意图；
图5是云台坐标改变时可视域的移动示意图；
图6是摄像机与地理信息***联动流程示意图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例包括：
一种摄像机可视区域调用方法，包括以下具体步骤：
步骤1：视摄像机野分析，同步视野和可视区域；
步骤1.1：同步实时显示摄像机监视范围，在地理信息***中，显示摄像机在当前位置和变倍下的监视范围，并让监视范围跟随摄像机的变化而实时改变；
步骤1.2：摄像机最大监视范围估计，计算出每台摄像机在各个变倍下的可视区域和人易识别监视范围，为选择合适的摄像机监控指定点位做准备；
步骤1.3：楼宇对视野的遮挡分析，基于的视野选定确定的情况下，进一步进行遮挡分析，并在在地理信息***中绘制未被遮挡的道路；
步骤1.4：视野覆盖道路区域分析，根据实际需要，在地理信息***上针对监控覆盖区域的每条路段划定重点区域；
步骤2：可视区域分析，建立摄像机的模型，摄像机在地理信息***中的可视区域可等价于摄像机靶面在二维地图平面上的投影坐标连线区域；
步骤2.1：静止状态下摄像机的可视区域，根据摄像机物理信息，由计算得到摄像机的靶面和镜头边界，进而计算摄像机视野投影在地面区域；
步骤2.2：参数变化摄像机的可视区域变化，摄像头偏转和放大缩小操作，均会使可视区域发生变化，由于摄像机的地理位置信息，初始状态误差的存在使得计算有偏差，因此需要分析各个因素对模型的影响；
步骤3：实现算法，在视野分析，可视区域分析的地理信息***与摄像机联动，摄像机指向指定位置的实际应用均由相应数学算法实现；
步骤3.1：可视区域顶点坐标计算，包括靶面位置计算和地面投影计算
步骤3.2：***性误差修正，由数学方法模拟实际镜头移动会产生偏差，包括设备自身精准程度不同产生的非***性偏差，和由于数学模型本身的局限产生的***性偏差，当靶面移动贴近监控点的水平面法线时，由于模型中靶面存在边界，当靶面与法线有交点时会产生顶点坐标次序的变化，需要在算法中予以修正；
步骤4：多监控点位覆盖时监控点的选取，综合视野分析中的内容、易识别区域、最大监控范围分析，易识别区域优先级高于可识别区域，可识别区域高于有遮挡区域。易识别区域仍有重合时默认选择离选定点最近的监控点，只有可识别区域覆盖时默认选择离选定点最近的监控点；
步骤5：摄像机与地理信息***联动，选定地理信息***上某点调用监控视频；地理信息***根据视野分析选定某摄像机；算法接收选定摄像机参数，选定点的坐标，计算出视野中心移动指向到选定点时的云台坐标，以及可视域在地图上投影四边形的顶点坐标；根据视野覆盖道路分析，计算投影四边形四个点都落在圈定范围内时的临界变焦倍数；以云台坐标，变焦倍数为参数，返回到摄像机监控***，操作偏转摄像机到指定位置。
上述中，所述的步骤2.2中参数变化摄像机的可视区域变化还包括摄像机变焦倍数变化、摄像机云台坐标变化以及摄像机参数变化。
其中，所述的摄像机变焦倍数变化的过程为：摄像机变焦变化时，摄像机靶面与地面之间距离与摄像机变焦倍数呈正相关变化，与可视域面积大小呈反相关变化；所述的摄像机云台坐标变化的过程为：云台坐标变化对应摄像机以初始位置为基准，水平方向角度偏移量和垂直方向角度偏移量，当发生偏移时靶面随之偏转相应角度，根据针孔成像原理可视域由初始的矩形变换为相应等腰梯形，可视域顶点坐标可经由坐标变换计算得出；所述的摄像机参数包括摄像机分辨率、视角、变焦范围、海拔高度、地面高度和经纬度。
本发明包含四部分内容：视摄像机野分析，可视域分析，实现算法，应用流程。
一、摄像机视野分析：
本发明中，在地理信息***中，摄像机所显示的画面称为视野，摄像机在在地理信息***显示的可视范围称为可视域，摄像机视野分析旨在同步视野与可视域，并让视野中元素尽可能贴近需求。分为以下步骤：
1）同步实时显示摄像机监视范围；
2）摄像机最大监视范围估计；
3）楼宇对视野的遮挡分析；
4）视野覆盖道路区域分析。
同步实时显示摄像机监视范围：
在地理信息***中，显示摄像机在当前位置和变倍下的监视范围，并让监视范围跟随摄像机的变化而实时改变。其中，人易识别监视范围是指在监控画面中，肉眼可以看清路况的范围，是最大监视范围的子区域。当摄像机发生运动和变倍后，地图上的摄像机可视域表现出相应变化。
摄像机最大监视范围估计：
计算出每台摄像机在各个变倍下的可视域和人易识别监视范围，为选择合适的摄像机监控指定点位做准备。
楼宇对视野的遮挡分析：
基于的视野选定确定的情况下，进一步进行遮挡分析。智能交通更关心可视域范围内的道路状况，而楼宇等会遮挡路面，故有必要进行遮挡分析。 在地理信息***中绘制未被遮挡的道路。
视野覆盖道路区域分析：
相对于治安监控，交通监控更加关注道路区域，因此在调用监控时，视野里包含内容应以关注要素为主，即交通设施和道路。根据实际需要，在地理信息***上针对监控覆盖区域的每条路段划定重点区域。
二、可视区域分析：
建立摄像机的模型，摄像机在地理信息***中的可视域可等价于摄像机靶面在二维地图平面上的投影坐标连线区域。分为以下步骤：
1）静止状态下摄像机的可视域；
2）参数变化摄像机的可视域变化。
静止状态下摄像机的可视域：
根据摄像机物理信息，由计算可得摄像机的靶面和镜头边界，进而可以计算摄像机视野投影在地面区域，如 图1所示。
参数变化时摄像机的可视域变化：
摄像头偏转，放大缩小操作，均会使可是与发生变化，由于摄像机的地理位置信息，初始状态误差的存在都会使计算有偏差，因此需要分析各个因素对模型的影响。分为以下步骤：
1) 摄像机变焦倍数变化；
2) 摄像机云台坐标变化；
3)摄像机参数变化。
摄像机变焦倍数变化：
摄像机变焦变化时，摄像机靶面与地面之间距离与摄像机变焦倍数呈正相关变化，与可视域面积大小呈反相关变化，如图2和3所示。
摄像机云台坐标变化：
云台坐标变化对应摄像机以初始位置为基准，水平方向角度偏移量和垂直方向角度偏移量。当发生偏移时靶面随之偏转相应角度，根据针孔成像原理（图4）可视域由初始的矩形变换为相应等腰梯形，可视域顶点坐标可经由坐标变换计算得出（图5）。
摄像机参数变化：
由于实际情况限制，每个摄像头的海拔高度，地面高度，初始角度不同，本方法为所有设备建立单独的摄像机参数校正坐标，包含摄像机分辨率、视角、变焦范围、海拔高度、地面高度、经纬度等。
三、相应算法原理
在视野分析，可视域分析的地理信息***与摄像机联动，摄像机指向指定位置的实际应用均由相应数学算法实现。包含：
1)可视域顶点坐标计算；
2)***性误差修正。
可视域顶点坐标计算：
可视域顶点坐标的计算包括靶面位置计算和地面投影计算。可视域区域即为靶面以监控点为光源，对靶面在水平面上的投影的顶点坐标。靶面和监控点之间的距离和变焦倍数正相关，靶面偏转角度即为摄像机的偏转角度。靶面顶点转换到地面投影顶点的计算符合数学矩阵计算。
***性误差修正：
由数学方法模拟实际镜头移动会产生偏差，包括设备自身精准程度不同产生的非***性偏差，和由于数学模型本身的局限产生的***性偏差。当靶面移动贴近监控点的水平面法线时，由于模型中靶面存在边界，当靶面与法线有交点时会产生顶点坐标次序的变化，需要在算法中予以修正。
四、多监控点位覆盖时监控点的选取
实际情况中监控覆盖的区域多有重合，而视觉效果有好有差，单纯以视野覆盖的方法难以调用最合适的监控点。
综合视野分析中的内容、易识别区域、最大监控范围分析，易识别区域优先级高于可识别区域，可识别区域高于有遮挡区域。易识别区域仍有重合时默认选择离选定点最近的监控点，只有可识别区域覆盖时默认选择离选定点最近的监控点。
五、摄像机与地理信息***联动流程
如图6所示，为摄像机与地理信息***联动流程示意图，
1.选定地理信息***上某点调用监控视频；
2.地理信息***根据视野分析选定某摄像机；
3.算法接收选定摄像机参数，选定点的坐标。计算出视野中心移动指向到选定点时的云台坐标，以及可视域在地图上投影四边形的顶点坐标；
4.根据视野覆盖道路分析，计算投影四边形四个点都落在圈定范围内时的临界变焦倍数；
5.以云台坐标，变焦倍数为参数，返回到摄像机监控***，操作偏转摄像机到指定位置。
本发明的分析方法及对应算法已架设在苏州市公安局交巡警支队园区大队使用，监控巡视是最常用的操作，实测从调用到摄像机偏转到指定位置时间在2秒以内，而之前先确定方向和路段，再找适当监控点，最后调整方向和变焦倍数的所需时间至少10秒以上，根据熟练度不同甚至更多，效率较以往有明显提升。
综上所述，本发明的一种摄像机可视区域调用方法，同步视野与可视区域，并让视野中元素尽可能贴近需求，在有效监控区域可以遥控摄像机指向指定位置进行监控并调取画面，从调用到摄像机偏转到指定位置时间，效率较以往有明显提升，在第一时间调取所需要的监控内容，保证了精准性和实时性。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (6)
1.一种摄像机可视区域调用方法，其特征在于，包括以下具体步骤：
步骤1：视摄像机野分析，同步视野和可视区域；
步骤1.1：同步实时显示摄像机监视范围，在地理信息***中，显示摄像机在当前位置和变倍下的监视范围，并让监视范围跟随摄像机的变化而实时改变；
步骤1.2：摄像机最大监视范围估计，计算出每台摄像机在各个变倍下的可视区域和人易识别监视范围，为选择合适的摄像机监控指定点位做准备；
步骤1.3：楼宇对视野的遮挡分析，基于的视野选定确定的情况下，进一步进行遮挡分析，并在在地理信息***中绘制未被遮挡的道路；
步骤1.4：视野覆盖道路区域分析，根据实际需要，在地理信息***上针对监控覆盖区域的每条路段划定重点区域；
步骤2：可视区域分析，建立摄像机的模型，摄像机在地理信息***中的可视区域可等价于摄像机靶面在二维地图平面上的投影坐标连线区域；
步骤2.1：静止状态下摄像机的可视区域，根据摄像机物理信息，由计算得到摄像机的靶面和镜头边界，进而计算摄像机视野投影在地面区域；
步骤2.2：参数变化摄像机的可视区域变化，摄像头偏转和放大缩小操作，均会使可视区域发生变化，由于摄像机的地理位置信息，初始状态误差的存在使得计算有偏差，因此需要分析各个因素对模型的影响；
步骤3：实现算法，在视野分析，可视区域分析的地理信息***与摄像机联动，摄像机指向指定位置的实际应用均由相应数学算法实现；
步骤3.1：可视区域顶点坐标计算，包括靶面位置计算和地面投影计算
步骤3.2：***性误差修正，由数学方法模拟实际镜头移动会产生偏差，包括设备自身精准程度不同产生的非***性偏差，和由于数学模型本身的局限产生的***性偏差，当靶面移动贴近监控点的水平面法线时，由于模型中靶面存在边界，当靶面与法线有交点时会产生顶点坐标次序的变化，需要在算法中予以修正；
步骤4：多监控点位覆盖时监控点的选取，综合视野分析中的内容、易识别区域、最大监控范围分析，易识别区域优先级高于可识别区域，可识别区域高于有遮挡区域，易识别区域仍有重合时默认选择离选定点最近的监控点，只有可识别区域覆盖时默认选择离选定点最近的监控点；
步骤5：摄像机与地理信息***联动，选定地理信息***上某点调用监控视频；地理信息***根据视野分析选定某摄像机；算法接收选定摄像机参数，选定点的坐标，计算出视野中心移动指向到选定点时的云台坐标，以及可视域在地图上投影四边形的顶点坐标；根据视野覆盖道路分析，计算投影四边形四个点都落在圈定范围内时的临界变焦倍数；以云台坐标，变焦倍数为参数，返回到摄像机监控***，操作偏转摄像机到指定位置。
2.根据权利要求1所述的摄像机可视区域调用方法，其特征在于，所述的步骤2.2中参数变化摄像机的可视区域变化还包括摄像机变焦倍数变化、摄像机云台坐标变化以及摄像机参数变化。
3.根据权利要求2所述的摄像机可视区域调用方法，其特征在于，所述的摄像机变焦倍数变化的过程为：摄像机变焦变化时，摄像机靶面与地面之间距离与摄像机变焦倍数呈正相关变化，与可视域面积大小呈反相关变化。
4.根据权利要求2所述的摄像机可视区域调用方法，其特征在于，所述的摄像机云台坐标变化的过程为：云台坐标变化对应摄像机以初始位置为基准，水平方向角度偏移量和垂直方向角度偏移量，当发生偏移时靶面随之偏转相应角度，根据针孔成像原理可视域由初始的矩形变换为相应等腰梯形，可视域顶点坐标可经由坐标变换计算得出。
5.根据权利要求2所述的摄像机可视区域调用方法，其特征在于，所述的摄像机参数包括摄像机分辨率、视角、变焦范围、海拔高度、地面高度和经纬度。
6.根据权利要求1所述的摄像机可视区域调用方法，其特征在于，所述的摄像机可视区域调用方法的实测从调用到摄像机偏转到指定位置时间在2秒以内。
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