CN108389351A - 标签匹配、电子围栏边界管理方法、装置及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电子安防技术领域，尤其是一种标签匹配、电子围栏边界管理方法、装置以及存储介质。采用一个单基站结合一个单目摄像头或者两者为一体化结构通过视觉定位技术和无线测距技术的融合实现对被监控目标信息包括位置信息，身份信息以及进电子围栏的权限信息的准确获取，还能检测出未携带标签卡就进入电子围栏边界或区域的情况以及一个目标携带多卡的情况，方便对于大型工业、建筑场地、采矿区域、监狱等人员、设备等的无人值守监控和管理。该***功能全面，***部署简单，方便易操作，以更少的资源实现更好的管理效果，还大大降低了***所需成本。

Description

标签匹配、电子围栏边界管理方法、装置及存储介质

技术领域

本发明涉及电子安防技术领域，尤其是一种标签匹配、电子围栏边界管理方法、装置及存储介质。

背景技术

在许多场合，出于安全管理、机密管控等要求，需要对区域进行管控。目前实现区域管控的手段主要分为物理围栏和电子围栏两种。物理围栏需要大量施工，而且使用不灵活，无法根据需求进行变化，一般只能应用于固定的且不会变动的应用中。所以，虚拟电子围栏获得了比较多的应用。

现有的虚拟电子围栏通常有以下几种：一是利用中心设备区四周的红外线发射装置发射经过调制的红外线，与之相对位置放置一个红外接收装置，将此信号转换为电信号，经过适当的处理后送往它的***管理器。正常运行方式下，多个固定的电子桩可以相对发出和接收红外光线，红外线光束的对发与对收构成了一道封锁线，多个红外线光束就形成了一个封闭的电子区域，当有人穿越或者物体阻挡红外线时，红外线信号被中断，***管理机器就会立即给予声音报警以及光报警提示。这样就在达到了防止入侵的目的。

二是通过预先在电子地图上确定电子围栏区域，然后在对应的实际场地中布设一定数量的定位基站形成虚拟的电子围栏区域。通过定位基站与待定位终端进行无线通讯，获取到待定位终端的位置信息，通过位置信息与电子围栏相对位置比对后，确定位置信息是否位于电子围栏内。现有的技术中，例如选择采用UWB定位的电子围栏***通常采用的是基于TDOA(Time Difference of Arrival到达时间差)求解距离差的定位方法，理论上最少需要布设4个定位基站才能确定待定位终端的二维位置，但实际上，因为受环境的影响，一个区域通常需要更多的超宽带基站，利用更多的冗余数据，才能获得更好的定位效果。

第三种是普通摄像头对监控区域进行监控的电子围栏***如海康威视的周界防范***，依赖的是图像画面变化进而判断场景中是否存在移动物体，并根据设置的报警规则进行报警，可以检测穿越警戒面、区域入侵、进入区域、离开区域事件。

综上，红外管的电子围栏需要人工布置电子桩，其布防、撤防需要大量的人工，使用不便，漏检和误报率高，且不具有权限管理功能。基于基站定位的虚拟电子围栏***需要布设的基站数量较多，因而成本需求很高。另一方面***功能单一，仅仅只是根据判定定位卡是否位于围栏区域内从而决定是否触发报警，无法解决没有携带定位卡的人员区域管理问题，即不带卡电子围栏***就无法报警，再有就是无法获取视觉信息，对于带多卡的情况无法处理。基于普通摄像头的电子围栏***存在的最大的缺点就是只能检测区域中目标的活动，无法实现对目标身份信息的判别，且无法判断物体类别，常出现因动物入侵造成误判的情况。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供标签匹配、电子围栏边界管理方法、设备或存储介质。利用单目摄像头的视觉定位技术和单基站的无线测距或定位技术的融合实现:对监狱、大型工业，采矿业、施工场地等指定监管区域的被监控目标的位置跟踪、身份和进入权限的识别，以及有无携带标签卡、是否携带多卡的判别。具体的：

1)通过匹配被监控目标与标签卡，获取被监控目标对应的身份和是否具有进入某电子围栏区域的权限信息。

2)根据被监控目标的位置变化或者标签的位置以及匹配的标签卡中的唯一标识信息,对被监控目标进行位置跟踪和进入电子围栏的权限管理，实现对目标无权进入电子围栏而非法入侵的精确监控；

3)相对于现有技术中的虚拟电子围栏，本发明功能全面，可以在检测到目标未携带标签和携带多个标签的情况下报警。

本发明采用的技术方案如下：

一种标签匹配方法包括：

基于单目摄像头采集的被监控目标的目标数据，获取被监控目标与单目摄像头之间随时间变化的目标距离变化曲线和被监控目标在地图坐标系中的坐标；

同时，根据单基站与标签的距离信息，获取标签与基站之间随时间变化的标签距离变化曲线；

然后，根据所述目标距离变化曲线与所述标签距离变化曲线，匹配标签与相应的被监控目标；

其中所述单目摄像头与单基站安装在同一位置。

基于所述标签匹配方法还包括当标签与相应的被监控目标匹配成功时，结合所述被监控目标在地图坐标系中的坐标，获取标签在地图中的坐标。

一种标签匹配方法包括：

基于单目摄像头采集的被监控目标的目标数据，获取被监控目标在地图坐标系中的坐标；

同时，基于单基站对标签定位获取标签在地图中的坐标；

然后，根据所述被监控目标在地图中的坐标以及标签在地图中的坐标，匹配标签与相应的被监控目标；

其中所述单目摄像头与单基站安装在同一位置。

进一步的，根据所述标签匹配方法还包括当标签与相应的被监控目标匹配成功时，结合包括标签ID和进入电子围栏的权限信息的标签所具有的唯一标识，获取被监控目标的身份和进入电子围栏的权限。

基于所述的标签匹配方法的电子围栏边界管理方法还包括：

根据标签在地图中的坐标，计算标签与电子围栏边界或区域的相对位置；

结合标签所具有的唯一标识，包括标签ID和进入电子围栏的权限信息，判断携带该标签的被监控目标是否进入电子围栏边界，做出对应的报警响应；

当获取的多个标签在地图中的坐标相同时，即存在两个或两个以上的标签匹配到同一个被监控目标，则判断该监控目标携带多卡，立即做出对应的报警提示。基于所述标签匹配方法的电子围栏边界管理方法还包括：

根据被监控目标在地图中的坐标，计算被监控目标与电子围栏边界或区域的相对位置；

结合已获取到的被监控目标的身份和进入电子围栏的权限，判断被监控目标是否进入电子围栏边界或区域，并通过报警单元对应做出响应；

被监控目标无匹配标签时，即无法获取到被监控目标的身份和对应的进入电子围栏边界的权限，被监控目标一旦进入电子围栏，立即做出对应的报警提示。

进一步的，所述被监控目标与单目摄像头之间随时间变化的目标距离变化曲线通过以下两种方法之一获取：

方法1：

基于单目摄像头采集的被监控目标的目标数据，获取被监控目标在地图上的坐标；根据单目摄像头的坐标，将所述被监控目标的随时间变化的坐标转换为被监控目标与单目摄像头之间随时间变化的目标距离变化曲线；

方法2：基于单目摄像头采集的被监控目标的目标数据，获取被监控目标的深度信息，根据不同时刻的深度信息拟合出被监控目标与单目摄像头之间随时间变化的目标距离变化曲线。

进一步的，所述获取被监控目标在地图坐标系上的坐标是基于以下两种视觉定位方法之一实现：

方法一：

步骤1：目标检测：

对单目摄像头传送的画面实时处理得到目标在画面中的位置(x,y)，结合单目摄像头的焦距f，得到向量(x,y,f)，根据向量(x,y,f)的方向确定监控目标相对于单目摄像头光心点的角度；

步骤2：深度估计：

将单目摄像头拍摄到的画面与被监控目标的坐标(x,y)通过深度估计方法，得到被监控目标与单目摄像头光心点之间的距离d；

步骤3：结合步骤1中的(x,y，f)和步骤2中的距离信息得到被监控目标在摄像头坐标系中的坐标；

步骤4：根据单目摄像头坐标系与地图坐标系之间的转换关系(旋转矩阵和平移向量)，将被监控目标在摄像头坐标系中的坐标转换为被监控目标在地图坐标系中的坐标。

方法二：

在所述方法一中的目标检测中，还可以给出人在摄像头画面中的高度h；根据相似三角形原理，设定被监控目标的平均高度为H，则可以计算出被监控目标到单目摄像头光心点的距离d＝f×H/h；执行同方法一所述的步骤3和步骤4，得到被监控目标在地图坐标系中坐标。

进一步的，所述匹配标签与相应的被监控目标具体过程：

在同一坐标系下，对所述的目标距离变化曲线与所述的标签距离变化曲线进行采样，统计一段时间的距离信息，得到对应的向量(di0，di1…din)和(Dj0，Dj1…Djn)；计算上述两个向量之间的余弦相关度；如果余弦相关度大于阈值，则认为被监控目标i与标签j匹配，两者为同一目标；其中i，j是大于等于1的正整数；n是自然数；din表示在tn时刻下第i个被监控目标与摄像头光心点之间的距离；Djn表示在tn时刻下第j个标签与单基站之间的距离。

进一步的，所述匹配标签与相应的被监控目标具体过程是：

计算标签与被监控目标之间的距离信息，当距离小于等于阈值时，则判断该标签为该被监控目标相匹配，即该标签为该被监控目标所携带；其中所述阈值为实际测试阈值。

基于所述标签匹配方法的标签匹配装置包括：

单目摄像头，用于采集被监控目标的目标数据；并将目标数据上传至服务器；

单基站：用于与标签之间进行无线通讯，获取标签与单基站的距离信息，还将数据上传至服务器；

若干带唯一标识的标签，用于与单基站之间进行无线通讯；

服务器：根据被监控目标的目标数据，获取被监控目标与单目摄像头之间随时间变化的目标距离变化曲线和被监控目标在地图坐标系的坐标；同时，根据单基站与标签的距离信息，获取标签与基站之间随时间变化的标签距离变化曲线；根据所述目标距离变化曲线与所述标签距离变化曲线，匹配标签与相应的被监控目标；

其中单目摄像头与单基站安装在同一位置。

根据所述的标签匹配方法的标签匹配装置包括：

单目摄像头，用于采集被监控目标的目标数据；并将目标数据上传至服务器；

单基站：用于与标签之间进行无线通讯，获取标签在地图坐标系中的位置坐标，还将数据上传至服务器；

若干带唯一标识的标签，用于与单基站之间进行无线通讯；

服务器：根据被监控目标的目标数据，获取被监控目标在地图坐标系的坐标；同时，根据标签的位置坐标，匹配标签与相应的被监控目标；

其中单目摄像头与单基站安装在同一位置。

基于所述标签匹配装置的电子围栏边界管理装置还包括；

服务器基于成功匹配的标签和对应的被监控目标，获取被监控目标的身份和进入电子围栏的权限以及匹配标签的坐标，计算标签或被监控目标与电子围栏边界或区域的相对位置，判断携带标签的被监控目标是否进入电子围栏边界或区域，通过报警单元对应做出响应。

基于所述标签匹配装置的电子围栏边界管理装置还包括：

服务器无法对被监控目标进行标签匹配时，即无法获取到被监控目标的身份和对应的进入电子围栏边界的权限，被监控目标一旦进入电子围栏，报警单元立即做出对应的报警提示。

基于所述标签匹配装置的电子围栏边界管理装置还包括:

服务器获取的多个标签在地图中的坐标相同时，即存在两个或两个以上的标签匹配到同一个被监控目标，服务器判断该监控目标携带多卡，通过报警单元立即做出对应的报警提示。

进一步的，基于所述的电子围栏边界管理装置所述报警提示为以下两种方法之一：

提示方法一：报警单元与服务器连接，服务器根据判断结果直接下发控制指令至报警单元，报警单元根据该指令做出对应的报警提示；

提示方法二：报警单元与单基站连接，服务器根据判断结果下发控制指令至单基站，由单基站触发报警单元做出对应的报警提示。

一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被服务器执行时实现如上述任意一项所述方法的步骤。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明仅采用一个基站和一个单目摄像头或者两者为一体化结构的这样简单的装置来采集标签和被监控目标的数据，通过视觉定位与无线测距或定位的融合即匹配被监控目标与标签在实现对被监控目标信息包括身份信息以及进入电子围栏的权限信息的准确获取的同时还实现了对标签的精确定位，进而实现对于大型工业，建筑场地，采矿区域、监狱等特定区域的非法入侵的监控和管理。此外，本发明还能实现对未携带标签的人员的入侵检测以及对同一目标携带多卡的情况进行检测。整个技术方案可以以更少的资源实现更好的管理效果，***部署简单，方便易操作，还大大降低了***所需成本。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本发明的一种结构图。

图2是本发明的另一种结构图。

图3标签测距流程示意图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

结构：本发明的一种实施方式如图1所示的结构，包括一个基站、一个单目摄像头、若干带唯一标识的标签、服务器以及报警单元，所述唯一标识包括标签ID和进入电子围栏权限信息，基站与单目摄像头安装在同一个位置或者是一体化的结构，报警单元与服务器连接。基站与若干标签进行交互式无线测距或定位，并解算出于基站与若干标签之间的距离或标签的坐标，单目摄像头用于采集监控区域的目标数据(图像)，基站将距离信息上传至服务器，可以通过有线或者无线的方式传输，摄像头将采集的目标数据上传至服务器，服务器根据接收到的目标数据实时处理，提取出被监控目标与摄像头光心点之间的距离，并且解算出被监控目标在地图坐标系中的位置坐标；服务器还匹配标签与被监控目标，对于成功匹配上标签的被监控目标，被监控目标则具有唯一的ID号和进入电子围栏边界或区域的权限信息，且所述ID和权限信息与匹配标签所携带的唯一标识对应。服务器计算被监控目标与电子围栏边界或区域的相对位置关系，根据所述的相对位置关系并结合被监控目标的ID和进入围栏权限，判断被监控目标是否进入电子围栏边界或区域以及是否有权进入，服务器根据判断结果触发报警单元做出对应的报警响应；当被监控目标无匹配标签时，服务器根据被监控目标与电子围栏边界或区域的相对位置关系同样做出对应的报警响应，即当被监控目标未携带标签就进入电子围栏边界或区域时，服务器触发报警单元报警提示，否则，报警单元不响应报警；当有多个标签均匹配到同一个被监控目标上，服务器判定检测到一人带多卡的现象，立即触发报警单元报警提示。

本发明的另一种实施方式如图2所示的结构，将图1所示的结构中报警单元与服务器连接替换为报警单元与基站连接，服务器将判断结果输出至单基站，由单基站控制报警单元是否触发报警。其他内容与第一种实施方式中除报警单元与服务器的连接方式和触发报警方式之外描述的内容相同。

本发明所涉及的标签匹配方法、电子围栏边界管理方法如下所述：

一、两种匹配方法：

(一)、第一种标签匹配方法包括：

基于单目摄像头采集的被监控目标的目标数据，获取被监控目标与单目摄像头之间随时间变化的目标距离变化曲线；

同时，根据单基站与标签的距离信息，获取标签与基站之间随时间变化的标签距离变化曲线；

然后，根据所述目标距离变化曲线与所述标签距离变化曲线，匹配标签与相应的被监控目标。

(二)、第二种标签匹配方法包括：

基于单目摄像头采集的被监控目标的目标数据，获取被监控目标在地图坐标系中的坐标；

同时，基于单基站对标签定位获取标签在地图中的坐标；

然后，根据所述被监控目标在地图中的坐标以及标签在地图中的坐标，匹配标签与相应的被监控目标。

基于第一种标签匹配方法，成功匹配上被监控目标的标签，可以结合所述被监控目标在地图坐标系中的坐标，获取标签在地图中的坐标；结合标签所具有的唯一标识，获取携带该标签的被监控目标的身份和进入电子围栏的权限。

基于第二种标签匹配方法，成功匹配上标签的被监控目标，可以接获取被监控目标的身份和进入电子围栏边界或区域的权限信息。

二、两种电子围栏边界管理方法：

第一种电子围栏边界管理方法：在两种标签匹配方法基础上，还包括：

根据标签在地图中的坐标，计算标签与电子围栏边界或区域的相对位置；

服务器通过标签获取对应被监控目标的身份信息以及该目标进入电子围栏边界的权限；结合标签相对于电子围栏边界或区域的位置关系，判断携带标签的被监控目标是否进入电子围栏边界或区域，通过报警单元对应做出响应(无权限的被监控目标进入电子围栏，服务器控制报警单元进行报警提示，否则不报警)。

例如，当被监控目标从电子围栏边界外逐渐靠近围栏边界并有趋势想要跨越围栏边界时，服务器会根据获取到的该监控目标的进入围栏边界的权限信息，判断是否需要做出响应。若监测到进入围栏的被监控目标不具有进入的权限，则服务器监测到有异常现象发生，服务器控制报警单元进行报警提示,提示工作人员现场查看情况同时提示不属于该区域的工作人员及时离开该围栏区域，以免发生不必要的安全事故。例如提示“请注意，检测到有不允许进入该区域的被监控目标进入”。反之则不报警。

当服务器获取到多个标签在地图中的坐标相同时，即存在两个或两个以上的标签匹配到同一个被监控目标，则判断该监控目标携带多卡，控制报警单元立即做出对应的报警提示。

第二种电子围栏边界管理方法：在两种标签匹配方法的基础上，还包括：

根据被监控目标在地图中的坐标，计算被监控目标与电子围栏边界或区域的相对位置；结合已获取到的被监控目标的身份和进入电子围栏的权限，判断携带标签的被监控目标是否进入电子围栏边界或区域，并通过报警单元对应做出响应(无权限的被监控目标进入电子围栏，报警器进行报警提示否则不报警)。

假设监控区域的被监控目标有未携带标签并且进入电子围栏的情况，这种情况可能是原本属于这个工作区域的人员忘记佩戴也有可能是该被监控目标属于外来非工作人员，不管是哪种情况，只要未携带标签，则服务器就只能获取到视觉定位下的数据，无法匹配标签，这种情况下，服务器触发报警单元提示工作人员现场查看同时提示未携带标签的目标及时离开该区域，例如提示“请注意，检测到有未携带标签的人员进入该区域”。

以下是对上述一至二中相关内容进行进一步的解释：

1、获取被监控目标与单目摄像头之间随时间变化的目标曲线通过以下两种方法之一：

11)方法1：

基于单目摄像头采集的被监控目标的目标数据，获取被监控目标在地图上的坐标；根据单目摄像头的坐标，将所述被监控目标的随时间变化的坐标转换为被监控目标与单目摄像头之间随时间变化的目标距离变化曲线；

具体的，获取被监控目标在地图上的坐标可以采用如下两种视觉定位方法：

111)视觉定位方法一：

步骤11：对单目摄像头传送的画面进行处理得到目标在画面中的位置，以及被监控目标相对于单目摄像头的角度(以单目摄像头光心点在单目摄像头画面上的投影点坐标为(0,0)，假设被监控目标在单目摄像头画面中的平面坐标为(x,y)，单目摄像头焦距为f，则向量(x,y,f)的方向即可确定被监控目标相对于单目摄像头光心点的角度)；具体通过HOG行人检测算法、Faster RCNN等目标检测算法等得到被监控目标在画面中的位置。

其中，HOG行人检测算法在Dalal N,Triggs B.在2005年IEEE计算机协会组织的计算机视觉和模式识别会议发表的《Histograms of oriented gradients for humandetection基于方向梯度直方图的行人检测》会议论文中有描述。

Faster RCNN目标检测算法在Ren S,He K,Girshick R等人在2015年关于神经信息处理***的进展的会议上发表的《Faster r-cnn:Towards real-time objectdetection with region proposal networks基于区域提议卷积神经网络的实时目标检测》论文中有论述。

步骤12：将单目摄像头拍摄到的画面与被监控目标在画面中的坐标(x,y)通过深度估计方法，得到被监控目标(例如：工作人员或者非法入侵人员)与单目摄像头光心点(0,0)之间的距离d。

其中，深度估计方法是《Single-image depth perception in the wild非限定环境下单帧照片深度估计》论文中描述的方法，该论文作者是Weifeng Chen,Zhao Fu,DaweiYang,Jia Deng，发表在Advances in neural information processing systems(NIPS)。

步骤13：计算沿(x,y,f)方向，与光心点(0,0,0)的距离为d的被监控目标在摄像头坐标系中的坐标(Xw，Yw，Zw)；

因为，数学上的两点(x1,y1,z1)与(x2,y2,z2)之间的距离D计算公式为：

D²＝(x1-x2)²+(y1-y2)²+(z1-z2)²

因此，根据上述原理计算出(x,y,f)与(0,0,0)之间的距离d0(代表摄像头画面上的点到光心点的距离)，

则根据深度估计提取出的被控目标与摄像头光心点之间的距离d,获得被监控目标在摄像头坐标系中的坐标(Xw，Yw，Zw)为(x×d/d0,y×d/d0，f×d/d0)。

步骤14:再根据单目摄像头坐标系与地图坐标系之间的转换关系(旋转矩阵和平移向量)：其中R为3*3矩阵；t为三维平移向量；O＝(0,0,0)。

计算被监控目标在地图坐标系中的坐标。

112)视觉定位方法2：

步骤110：对单目摄像头传送的画面进行处理得到被监控目标在画面中的位置，并给出给出人在摄像头画面中的高度h，确定被监控目标相对于单目摄像头的角度(以单目摄像头光心点在单目摄像头画面上的投影点坐标为(0,0)，假设被监控目标在单目摄像头画面中的平面坐标为(x,y)，单目摄像头焦距为f，则向量(x,y,f)的方向即可确定被监控目标相对于单目摄像头光心点的角度)；具体通过HOG行人检测算法、FasterRCNN等被监控目标检测算法等得到被监控目标在画面中的位置。

步骤120：根据相似三角形原理，设定被监控目标的平均高度为H，则计算出被监控目标到单目摄像头光心点的距离d＝f×H/h；

步骤130：计算沿(x,y,f)方向，与光心点(0,0,0)的距离为d的点的坐标。同步骤13所描述的获取方法。

步骤140：:根据单目摄像头坐标系与地图坐标系之间的转换关系(旋转矩阵和平移向量)，计算出被监控目标在地图坐标系中的坐标。同步骤14描述方法相同。

12)方法2：

基于单目摄像头采集的被监控目标的目标数据，获取被监控目标的深度信息，根据不同时刻的深度信息拟合出被监控目标与单目摄像头之间随时间变化的目标距离变化曲线；

所述获取深度信息的过程同方法1中步骤11和12或者步骤110和120描述的相同。

2、所述单基站与标签的距离信息获取方式是以下三种之一：21)在所述的标签上进行标签与基站的距离的解算并获取该距离信息。

具体过程是：标签根据相关测距信息，进行标签与基站的距离解算。

例如根据图3所示的测距流程：

标签卡定时向单基站发送一次测距请求，以某一标签卡为例，假设标签卡发送时间戳为T_sp单基站接收标签卡发送的测距请求，接收时间戳记为T_rp,在接收到标签卡的测距请求后，会在一个随机延迟下发送一个响应信号，设基站发送响应信号的时间戳为T_sr,在发送的响应信号中，会带上T_rp和T_sr，标签卡接收单基站的的响应信号，接收时间戳记为T_rr。

采用公式计算出标签卡与单基站之间的距离。

22)在单基站上进行标签与基站的距离解算并获取该距离信息。具体过程是：标签将相关测距信息通过基站UWB信道回传至单基站，单基站进行标签与基站的距离解算。

23)在标签与基站之外的第三方设备上进行标签与基站的距离解算并获取该距离信息。

例如第三方指的是服务器：具体解算过程是：将标签或者对应基站的相关测距信息上传至服务器，进行标签与基站的距离解算。

其中上传方式并不仅限于以下方式：

231)将标签或者对应基站的相关测距信息通过基站UWB信道回传至基站，基站将该信息上传；

232)将标签或者对应基站的相关测距信息通过以太网或者WIFI这样有线或者无线的传输方式上传。

3、所述单基站对标签定位获取标签在地图中的坐标的过程是：

单基站基于鉴相器获取标签与单基站的角度，此时，图1和图2所述的单基站的结构中包括有鉴相器，且鉴相器与两个射频天线相连接，两个天线分别为第一射频天线和第二射频天线，且第一射频天线和第二射频天线之间的距离可以测得作为已知量；单基站与标签进行无线交互式测距可以获取单基站与标签之间的距离，基站基于角度信息和距离信息便能获取标签的坐标。具体的定位方法如下所述：

依据公式计算标签相对于单基站的角度；

其中α为通过所述鉴相器测量获得的所述标签发送的信号到达所述第一射频天线与第二射频天线的相位差；

d为所述两个射频天线之间的距离；

λ为所述超宽带信号的波长；

通过无线测距模块基于上述的距离公式计算出标签与单基站之间的距离D；

根据标签与单基站之间的距离D以及所述标签相对于单基站的角度，确定所述标签的坐标。

4、电子围栏可以是围栏边界也可以是围栏区域，若为围栏边界，则只需要在监控显示端的电子地图上画一个电子围栏边界线。若为围栏区域，则只需要在电子地图上画一个电子围栏封闭区域。该封闭区域不限形式。所有围栏区域均在服务器中综合管理***的电子地图显示界面显示。

5、要求进入指定围栏边界或区域的每个目标都需携带一张标签，每张标签卡都录入了对应目标进入电子围栏边界或区域的权限以及对应的ID号。

6、报警单元的连接方式有两种：报警单元包括扬声器和报警器。

61)报警单元与服务器连接，当服务器监控到被监控目标无进入电子围栏权限，或者没有携带标签或者携带多张标签时，则发送控制指令给报警单元，报警单元根据该指令做出对应的报警提示；

62)报警单元与单基站连接，当服务器服务器监控到被监控目标无进入电子围栏权限，或者没有携带标签或者携带多张标签时，则通过单基站发送指令给报警单元，报警单元根据该指令做出对应的报警提示。

7、本发明相关说明：单基站指的是与标签进行无线通讯，获取标签与该单基站距离或者对标签定位的基站；该单基站同时能与服务器进行数据交互。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (17)

1.一种标签匹配方法，其特征在于包括：

基于单目摄像头采集的被监控目标的目标数据，获取被监控目标与单目摄像头之间随时间变化的目标距离变化曲线和被监控目标在地图坐标系中的坐标；

同时，根据单基站与标签的距离信息，获取标签与基站之间随时间变化的标签距离变化曲线；

然后，根据所述目标距离变化曲线与所述标签距离变化曲线，匹配标签与相应的被监控目标；

其中所述单目摄像头与单基站安装在同一位置。

2.基于权利要求1所述标签匹配方法，其特征在于还包括当标签与相应的被监控目标匹配成功时，结合所述被监控目标在地图坐标系中的坐标，获取标签在地图中的坐标。

3.一种标签匹配方法，其特征在于包括：

基于单目摄像头采集的被监控目标的目标数据，获取被监控目标在地图坐标系中的坐标；

同时，基于单基站对标签定位获取标签在地图中的坐标；

然后，根据所述被监控目标在地图中的坐标以及标签在地图中的坐标，匹配标签与相应的被监控目标；

其中所述单目摄像头与单基站安装在同一位置。

4.基于权利要求1或3所述标签匹配方法，其特征在于还包括当标签与相应的被监控目标匹配成功时，结合包括标签ID和进入电子围栏的权限信息的标签所具有的唯一标识，获取被监控目标的身份和进入电子围栏的权限。

5.基于权利要求2或3所述的标签匹配方法的电子围栏边界管理方法，其特征在于还包括：

根据标签在地图中的坐标，计算标签与电子围栏边界或区域的相对位置；

结合标签所具有的唯一标识，包括标签ID和进入电子围栏的权限信息，判断携带该标签的被监控目标是否进入电子围栏边界，做出对应的报警响应；

当获取的多个标签在地图中的坐标相同时，即存在两个或两个以上的标签匹配到同一个被监控目标，则判断该监控目标携带多卡，立即做出对应的报警提示。

6.基于权利要求4所述的标签匹配方法的电子围栏边界管理方法，其特征在于还包括：

根据被监控目标在地图中的坐标，计算被监控目标与电子围栏边界或区域的相对位置；

结合已获取到的被监控目标的身份和进入电子围栏的权限，判断被监控目标是否进入电子围栏边界或区域，并通过报警单元对应做出响应；

被监控目标无匹配标签时，即无法获取到被监控目标的身份和对应的进入电子围栏边界的权限，被监控目标一旦进入电子围栏，立即做出对应的报警提示。

7.根据权利要求1所述的标签匹配方法其特征在于所述被监控目标与单目摄像头之间随时间变化的目标距离变化曲线通过以下两种方法之一获取：

方法1：

基于单目摄像头采集的被监控目标的目标数据，获取被监控目标在地图上的坐标；根据单目摄像头的坐标，将所述被监控目标的随时间变化的坐标转换为被监控目标与单目摄像头之间随时间变化的目标距离变化曲线；

方法2：基于单目摄像头采集的被监控目标的目标数据，获取被监控目标的深度信息，根据不同时刻的深度信息拟合出被监控目标与单目摄像头之间随时间变化的目标距离变化曲线。

8.根据权利要求1、2或3所述的标签匹配方法，其特征在于所述获取被监控目标在地图坐标系上的坐标是基于以下两种视觉定位方法之一实现：

方法一：

步骤1：目标检测：

对单目摄像头传送的画面实时处理得到目标在画面中的位置(x,y)，结合单目摄像头的焦距f，得到向量(x,y,f)，根据向量(x,y,f)的方向确定监控目标相对于单目摄像头光心点的角度；

步骤2：深度估计：

将单目摄像头拍摄到的画面与被监控目标的坐标(x,y)通过深度估计方法，得到被监控目标与单目摄像头光心点之间的距离d；

步骤3：结合步骤1中的(x,y，f)和步骤2中的距离信息得到被监控目标在摄像头坐标系中的坐标；

步骤4：根据单目摄像头坐标系与地图坐标系之间的转换关系(旋转矩阵和平移向量)，将被监控目标在摄像头坐标系中的坐标转换为被监控目标在地图坐标系中的坐标。

方法二：

在所述方法一中的目标检测中，还可以给出人在摄像头画面中的高度h；根据相似三角形原理，设定被监控目标的平均高度为H，则可以计算出被监控目标到单目摄像头光心点的距离d＝f×H/h；执行同方法一所述的步骤3和步骤4，得到被监控目标在地图坐标系中坐标。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述匹配标签与相应的被监控目标具体过程：

在同一坐标系下，对所述的目标距离变化曲线与所述的标签距离变化曲线进行采样，统计一段时间的距离信息，得到对应的向量(di0，di1…din)和(Dj0，Dj1…Djn)；计算上述两个向量之间的余弦相关度；如果余弦相关度大于阈值，则认为被监控目标i与标签j匹配，两者为同一目标；其中i，j是大于等于1的正整数；n是自然数；din表示在tn时刻下第i个被监控目标与摄像头光心点之间的距离；Djn表示在tn时刻下第j个标签与单基站之间的距离。

10.根据权利要求3所述的标签匹配方法，其特征在于匹配标签与相应的被监控目标具体过程是：

计算标签与被监控目标之间的距离信息，当距离小于等于阈值时，则判断该标签为该被监控目标相匹配，即该标签为该被监控目标所携带；其中所述阈值为实际测试阈值。

11.基于权利要求1所述标签匹配方法的标签匹配装置，其特征在于包括：

单目摄像头，用于采集被监控目标的目标数据；并将目标数据上传至服务器；

单基站：用于与标签之间进行无线通讯，获取标签与单基站的距离信息，还将数据上传至服务器；

若干带唯一标识的标签，用于与单基站之间进行无线通讯；

服务器：根据被监控目标的目标数据，获取被监控目标与单目摄像头之间随时间变化的目标距离变化曲线和被监控目标在地图坐标系的坐标；同时，根据单基站与标签的距离信息，获取标签与基站之间随时间变化的标签距离变化曲线；根据所述目标距离变化曲线与所述标签距离变化曲线，匹配标签与相应的被监控目标；

其中单目摄像头与单基站安装在同一位置。

12.根据权利要求3所述的标签匹配方法的标签匹配装置，其特征在于包括：

单目摄像头，用于采集被监控目标的目标数据；并将目标数据上传至服务器；

单基站：用于与标签之间进行无线通讯，获取标签在地图坐标系中的位置坐标，还将数据上传至服务器；

若干带唯一标识的标签，用于与单基站之间进行无线通讯；

服务器：根据被监控目标的目标数据，获取被监控目标在地图坐标系的坐标；同时，根据标签的位置坐标，匹配标签与相应的被监控目标；

其中单目摄像头与单基站安装在同一位置。

13.基于权利要求11所述标签匹配装置的电子围栏边界管理装置，其特征在于还包括；

服务器基于成功匹配的标签和对应的被监控目标，获取被监控目标的身份和进入电子围栏的权限以及匹配标签的坐标，计算标签或被监控目标与电子围栏边界或区域的相对位置，判断携带标签的被监控目标是否进入电子围栏边界或区域，通过报警单元对应做出响应。

14.基于权利要求11所述标签匹配装置的电子围栏边界管理装置，其特征在于还包括：

服务器无法对被监控目标进行标签匹配时，即无法获取到被监控目标的身份和对应的进入电子围栏边界的权限，被监控目标一旦进入电子围栏，报警单元立即做出对应的报警提示。

15.基于权利要求11至14之一所述标签匹配装置的电子围栏边界管理装置，其特征在于还包括:

服务器获取的多个标签在地图中的坐标相同时，即存在两个或两个以上的标签匹配到同一个被监控目标，服务器判断该监控目标携带多卡，通过报警单元立即做出对应的报警提示。

16.基于权利要求15所述的电子围栏边界管理装置，其特征在于所述报警提示为以下两种方法之一：

提示方法一：报警单元与服务器连接，服务器根据判断结果直接下发控制指令至报警单元，报警单元根据该指令做出对应的报警提示；

提示方法二：报警单元与单基站连接，服务器根据判断结果下发控制指令至单基站，由单基站触发报警单元做出对应的报警提示。

17.一种计算机存储介质，其特征在于所述计算机存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被服务器执行时实现如权利要求1至10任意一项所述方法的步骤。