CN110602376B

CN110602376B - 抓拍方法及装置、摄像机

Info

Publication number: CN110602376B
Application number: CN201810603096.9A
Authority: CN
Inventors: 龚起; 马伟民; 尤灿; 徐鹏
Original assignee: Hangzhou Hikvision Digital Technology Co Ltd
Current assignee: Hangzhou Hikvision Digital Technology Co Ltd
Priority date: 2018-06-12
Filing date: 2018-06-12
Publication date: 2021-03-26
Anticipated expiration: 2038-06-12
Also published as: CN110602376A

Abstract

本申请涉及监控技术领域，特别涉及抓拍方法及装置、摄像机。本申请的抓拍方法，包括：在预定抓拍位置被确定后，获取与预定抓拍位置对应的位置角度参数和倍率参数；根据位置角度参数和倍率参数，得到摄像机的抓拍焦点参数；根据抓拍焦点参数调节摄像机的焦点；使摄像机在预定抓拍位置进行图像抓拍。本申请可以直接设置摄像机抓拍时的抓拍焦点，减少了搜索焦点位置的时间，聚焦耗时短，在监控时可以实时进行抓拍，聚焦效果好，在一定程度上减少了拍摄画面模糊的状态。

Description

抓拍方法及装置、摄像机

技术领域

本申请涉及监控技术领域，特别涉及抓拍方法及装置、摄像机。

背景技术

PTZ摄像机是可以在空间全方位的水平和垂直移动及变倍控制的摄像机，可在监控时改变拍摄角度和焦点。PTZ是Pan/Tilt/Zoom的简写。

现有PTZ摄像机在监控中抓拍人脸的过程如下：摄像机根据事先预设的位置旋转变倍到要监控的场景区域进行人脸的抓拍；当摄像机运动到位时，此时立即启动自动聚焦功能使当前拍摄画面聚焦清晰；当聚焦清晰之后会启动人脸识别功能，对当前画面中的人脸进行抓拍。

该人脸抓拍方法中存在以下缺点：自动聚焦的速度满足不了人脸抓拍的实时性要求——即摄像机运动到位时，需要执行自动聚焦功能，自动聚焦会对当前的拍摄画面进行逐步的收敛，一直收敛到当前的拍摄画面清晰为止。所以需要消耗一定的时间，才能保证当前画面的清晰度，因而无法保证抓拍的实时性。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供了抓拍方法及装置和摄像机，以提高摄像机抓拍的实时性。其技术方案如下：

第一方面，提供了一种抓拍方法，所述方法包括：

在预定抓拍位置被确定后，获取与所述预定抓拍位置对应的位置角度参数和倍率参数；

根据所述位置角度参数和倍率参数，得到摄像机的抓拍焦点参数；

根据所述抓拍焦点参数调节所述摄像机的焦点；

使所述摄像机在所述预定抓拍位置对抓拍对象进行图像抓拍。

可选择地，所述根据所述位置角度参数和倍率参数，得到所述摄像机的抓拍焦点参数，包括：

根据已建立的抓拍地面区域的以所述摄像机为原点的空间平面方程、所述位置角度参数和倍率参数，得到抓拍地面物距参数，所述抓拍地面物距参数指示抓拍时所述摄像机离抓拍对应地点的距离，所述抓拍对应地点为抓拍时所述摄像机的镜头光轴与抓拍地面区域的交点；

根据所述抓拍地面物距参数和所述空间平面方程，得到对象物距参数，所述对象物距参数指示抓拍时所述摄像机离抓拍对象的距离；

根据所述抓拍物距参数和所述倍率参数，得到所述抓拍焦点参数；

可选择地，所述空间平面方程通过以下方式建立，该方式包括：

获取所述摄像机的镜头光轴分别对准所述抓拍地面区域上不在同一直线上的三个基准点且清晰时，对应的基准点焦点参数和基准点倍率参数；

对于每个基准点，根据其对应的基准点焦点参数和基准点倍率参数，得到其对应的基准点物距参数；

对于每个基准点，根据其对应的基准点物距参数和位置角度参数，得到在以所述摄像机所在位置为原点的空间坐标系中其对应的基准点坐标参数；

根据三个所述基准点的基准点坐标参数，得到所述抓拍地面区域的以所述摄像机为原点的空间平面方程。

可选择地，所述根据所述抓拍地面物距参数和所述空间平面方程，得到所述对象物距参数，包括：

根据所述空间平面方程得到摄像机的位置高度参数，所述位置高度参数指示所述摄像机沿重力线到达所述抓拍地面区域所经过的距离；

根据所述位置高度参数、抓拍对象的预设对象高度参数以及所述抓拍地面物距参数，得到所述对象物距参数。

可选择地，所述根据所述位置高度参数、预设对象高度参数以及所述抓拍地面物距参数，得到所述对象物距参数，包括：

用所述位置高度参数减去所述预设对象高度参数得到的差与所述位置高度参数的比值乘以所述抓拍地面物距参数，得到所述对象物距参数。

在预先存储的位置角度参数和倍率参数与抓拍焦点参数对应表中，根据所述位置角度参数和倍率参数查找到对应的抓拍焦点参数。

可选择地，在根据所述抓拍焦点参数调节所述摄像机的焦点之后和在使所述摄像机在所述预定抓拍位置对抓拍对象进行图像抓拍之前，所述方法还包括：

通过基于清晰度的自动聚焦方式调节所述摄像机的焦点。

可选择地，在根据所述抓拍焦点参数调节所述摄像机的焦点之后和在使所述摄像机在所述预定抓拍位置对抓拍对象进行图像抓拍之前，所述方法还包括：在所述预定抓拍位置确定下列条件中至少之一得到满足时再执行抓拍：

拍摄画面中存在所述抓拍对象的图像；

所述抓拍对象的图像尺寸达到预设尺寸标准；

所述抓拍对象的图像清晰度达到预设清晰度标准。

所述预定抓拍位置通过下列方式确定：检测监控画面中是否出现抓拍对象，当检测到抓拍对象时，根据所述监控画面中所述抓拍对象的图像确定要对准该抓拍对象，所述摄像机需要处于的位置，作为所述预定抓拍位置；

其中所述位置角度参数为所述预定抓拍位置对应的水平角度取值和垂直角度取值；所述倍率参数为预设定值、所述位置角度参数对应的倍率取值或所述位置角度参数所在区间对应的倍率取值。

可选择地，所述根据所述监控画面中所述抓拍对象的图像确定假设所述摄像机对准该抓拍对象需要处于的位置，包括：

检测监控画面中抓拍对象的图像尺寸是否达到预定阈值，当达到预定阈值时，根据所述监控画面中所述抓拍对象的图像确定要对准该抓拍对象，所述摄像机需要处于的位置。

第二方面，本申请提供了一种抓拍装置，所述装置包括：

获取模块，用于在预定抓拍位置被确定后，获取所述预定抓拍位置对应的位置角度参数和倍率参数；

计算模块，用于根据所述位置角度参数和倍率参数，得到摄像机的抓拍焦点参数；

调节模块，根据所述抓拍焦点参数调节所述摄像机的焦点；

拍摄模块，使所述摄像机在所述预定抓拍位置对抓拍对象进行图像抓拍。

第三方面，本申请提供了一种摄像机，包括处理器和存储器，所述存储器，用于存放程序；处理器，用于执行所述存储器上所存储的程序，实现如上所述的抓拍方法。

本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

在预定抓拍位置被确定后，根据摄像机在预定抓拍位置对应的位置角度参数和倍率参数得到摄像机的抓拍焦点参数，从而可以直接设置摄像机抓拍时的焦点，与传统的自动聚焦方法相比，该方法减少了搜索焦点位置的时间，聚焦耗时短，从而摄像机在监控时可以实时进行抓拍，聚焦效果好，在一定程度上减少了拍摄画面模糊的状态。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，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他的附图。

图1是根据本申请第一实施例的一种抓拍方法的流程图；

图2是根据本申请第二实施例的一种抓拍方法的流程图；

图3是根据本申请第二实施例的抓拍方法的获取抓拍焦点参数的例示性方式的流程图；

图4是以摄像机为原点的例示性空间直角坐标系示意图；

图5是图4的空间直角坐标系的XOY平面示意图；

图6是图4的空间直角坐标系的XOZ平面示意图；

图7是确保画面清晰时物距、倍率、焦点三者之间的例示性对应关系示意图；

图8是建立抓拍地面区域的空间平面方程的例示性方式的流程图；

图9是抓拍地面区域的空间物距模型的例示性示意图；

图10是图9的空间物距模型中截取出的二维平面模型的例示性示意图；

图11是根据本申请第三实施例的一种抓拍装置的模块结构示意图；

图12是根据本申请第三实施例的抓拍装置的计算模块的例示性单元结构示意图；

图13是建立抓拍地面区域的空间平面方程的单元的例示性结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。

为使本申请的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。

在本申请中，方法一般可由摄像机执行，摄像机例如可以为PTZ摄像机，PTZ摄像机的一种常见的形式就是球形摄像机；当然也可能由摄像机之外的计算机设备或其他控制设备控制摄像机来进行相应的动作，并处理相关的数据以实现本申请的方法。

图1是本申请一实施例提供的一种抓拍方法的流程图。参见图1，该方法包括：

步骤102：在预定抓拍位置被确定后，获取与预定抓拍位置对应的位置角度参数和倍率参数；

步骤104：根据位置角度参数和倍率参数，得到摄像机的抓拍焦点参数；

步骤106：根据抓拍焦点参数调节摄像机的焦点；

步骤108：使摄像机在预定抓拍位置进行图像抓拍。

本申请实施例提供的抓拍方法，在预定抓拍位置被确定后，根据摄像机在预定抓拍位置对应的位置角度参数和倍率参数得到摄像机的抓拍焦点参数，从而可以直接设置摄像机抓拍时的焦点，与传统的自动聚焦方法相比，该方法减少了搜索焦点位置的时间，聚焦耗时短，从而摄像机在监控时可以实时进行抓拍，聚焦效果好，在一定程度上减少了拍摄画面模糊的状态。

其中，根据位置角度参数和倍率参数，得到摄像机的抓拍焦点参数，可包括：

根据已建立的抓拍地面区域的以摄像机为原点的空间平面方程、位置角度参数和倍率参数，得到抓拍地面物距参数，抓拍地面物距参数指示抓拍时摄像机离抓拍对应地点的距离，抓拍对应地点为抓拍时摄像机的镜头光轴与抓拍地面区域的交点；

根据抓拍地面物距参数和空间平面方程，得到对象物距参数，对象物距参数指示抓拍时摄像机离抓拍对象的距离；

根据抓拍物距参数和倍率参数，得到抓拍焦点参数。

其中，空间平面方程可通过以下方式建立，该方式可包括：

获取摄像机的镜头光轴分别对准抓拍地面区域上不在同一直线上的三个基准点且清晰时，对应的基准点焦点参数和基准点倍率参数；

对于每个基准点，根据其对应的基准点物距参数和位置角度参数，得到在以摄像机所在位置为原点的空间坐标系中其对应的基准点坐标参数；

根据三个基准点的基准点坐标参数，得到抓拍地面区域以摄像机为原点的的空间平面方程。

其中，根据抓拍地面物距参数和空间平面方程，得到对象物距参数，可包括：

根据空间平面方程得到摄像机的位置高度参数，位置高度参数指示摄像机沿重力线到达抓拍地面区域所经过的距离；

根据位置高度参数、抓拍对象的预设对象高度参数以及抓拍地面物距参数，得到对象物距参数。

其中，根据位置高度参数、抓拍对象的预设对象高度参数以及抓拍地面物距参数，得到对象物距参数，可包括：

用位置高度参数减去预设对象高度参数得到的差与位置高度参数的比值乘以抓拍地面物距参数，得到对象物距参数。

在预先存储的位置角度参数和倍率参数与抓拍焦点参数对应表中，根据位置角度参数和倍率参数查找到对应的抓拍焦点参数。

其中，在根据抓拍焦点参数调节摄像机的焦点之后和在使摄像机在预定抓拍位置对抓拍对象进行图像抓拍之前，该方法还可包括：

通过基于清晰度的自动聚焦方式调节摄像机的焦点。

其中，在根据抓拍焦点参数调节摄像机的焦点之后和在使摄像机在预定抓拍位置对抓拍对象进行图像抓拍之前，该方法还可包括：在所述预定抓拍位置确定下列条件中至少之一得到满足时再执行抓拍：

拍摄画面中存在抓拍对象的图像；

抓拍对象的图像尺寸达到预设尺寸标准；

抓拍对象的图像清晰度达到预设清晰度标准。

其中，预定抓拍位置通过下列方式确定：检测监控画面中是否出现抓拍对象，当检测到抓拍对象时根据监控画面中所述抓拍对象的图像确定要对准该抓拍对象，摄像机需要处于的位置，作为预定抓拍位置；

位置角度参数为预定抓拍位置对应的水平角度取值和垂直角度取值；倍率参数为预设定值、位置角度参数对应的倍率取值或位置角度参数所在区间对应的倍率取值。

其中，根据监控画面中抓拍对象的图像确定要对准该抓拍对象，摄像机需要处于的位置，包括：

检测监控画面中抓拍对象的图像尺寸是否达到预定阈值，当达到预定阈值时根据所述监控画面中所述抓拍对象的图像确定要对准该抓拍对象，摄像机需要处于的位置。

上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本申请的可选实施例，在此不再一一赘述。

图2是本申请一实施例提供的一种抓拍方法的流程图。该方法由摄像机执行。如图2所示，该方法包括步骤202、步骤204、步骤206和步骤208。

在步骤202中，摄像机在预定抓拍位置被确定后，获取与预定抓拍位置对应的位置角度参数和倍率参数。

倍率参数一般指的是摄像机镜头设置的焦距与其最小焦距的比值。

位置角度参数一般指的是摄像机的水平角度和垂直角度，代表了摄像机的位置，又可称为PT位置，其中P代表水平角度，T代表垂直角度。

可以通过获取传感器等器件检测到的值或存储的预定值来获取抓拍时摄像机的位置角度参数和倍率参数。

位置角度参数取决于摄像机抓拍时所处的位置和角度。

倍率参数可能是恒定的，也可能根据实际情况或预设规律进行设置，但是应该理解，在确定了预定抓拍位置对应的位置角度参数后，对应的倍率参数也是确定的。

在监控应用中，摄像机一般是可转动的，可能通过手动转动；可能周期性地按设定的轨迹转动，例如可以设定某个位置角度作为抓拍位置，然后设置摄像机定时到达该位置角度；也可以在本机或协作摄像机的摄像画面中检测到出现预设关注的对象时，向着对准该对象的位置转动。

在获取与预定抓拍位置对应的位置角度参数和倍率参数时，摄像机可能处于到达预定抓拍位置的途中，即当前位置角度参数与抓拍时的位置角度参数不一致；也可能已经到达预定抓拍位置或原本就处于预定抓拍位置，即当前位置角度参数与抓拍时的位置角度参数一致，抓拍时的位置角度参数实时获取。

预定抓拍位置可通过下列方式确定：检测监控画面中是否出现抓拍对象，当检测到抓拍对象时根据监控画面中抓拍对象的图像确定要对准该抓拍对象，摄像机需要处于的位置，将其作为预定抓拍位置。

监控画面可以为摄像机自身的实时拍摄画面或其他摄像机的实时拍摄画面，抓拍对象例如可为人脸。当在监控画面中检测到抓拍对象时，可定位其在监控画面中的图像的位置和尺寸，根据其位置可确定摄像机对准该对象时需要处于的位置，即预定抓拍位置，并可得到位置角度参数和倍率参数。例如，位置角度参数为预定抓拍位置对应的水平角度取值和垂直角度取值，即PT位置；而倍率参数为预设定值、位置角度参数对应的倍率取值或位置角度参数所在区间对应的倍率取值。

为了确保抓拍焦点参数设置精确而使抓拍画面清晰，也可只有在监控画面中的抓拍对象的图像的尺寸(例如画面中垂直方向的尺寸)到达预定阈值时才启动后续抓拍操作。一种实现方式是：检测监控画面中抓拍对象的图像尺寸是否达到预定阈值，当达到预定阈值时，再根据监控画面中抓拍对象的图像确定要对准该抓拍对象，摄像机需要处于的位置，并继续进行后续的抓拍操作。

在步骤204中，摄像机根据位置角度参数和倍率参数，得到抓拍焦点参数。

一种方式可以为：预先存储有位置角度参数和倍率参数与抓拍焦点参数的对应表，对应表中的数据可以通过实测得到，也可以通过下面介绍的计算方式得到。从而可以直接在预先存储的该对应表中，查找到该位置角度参数和倍率参数对应的摄像机的抓拍焦点参数。也就是说，在对应表中首先查到该位置角度参数下的该倍率参数，然后查找到对应的抓拍焦点参数；或者首先查找到该倍率参数下的该位置角度参数，然后查找到对应的抓拍焦点参数。对应表中的倍率参数和位置角度参数可能是范围或确定的值。应该理解的是，虽然位置角度参数包括水平角度和垂直角度，但一般而言，垂直角度可能只在几个位置间变动甚至不变，倍率参数也可能只在几个位置间变动甚至不变，因此存储的表格数据并不一定很庞大。

另一种方式可以通过实时计算得到，下面详述这种方式。图3示出了获取抓拍焦点参数的例示性方式的流程图。这种方式包括步骤2042、步骤2044和步骤2046。

在步骤2042中，根据已建立的摄像机对应的抓拍地面区域的以摄像机为原点的空间平面方程、摄像机的位置角度参数和倍率参数，得到抓拍地面物距参数，抓拍地面物距参数指示抓拍时摄像机离抓拍对应地点的距离，而抓拍对应地点为抓拍时摄像机的镜头光轴与抓拍地面区域的交点。这里的抓拍时指的是假定进行抓拍的时刻，此时摄像机处于预定抓拍位置。

应该理解的是，本申请中，抓拍对应地点一般指的是抓拍时摄像机的镜头光轴与抓拍地面区域的交点，也就是说，假设抓拍时镜头与地面之间不存在其他物体时，镜头抓拍到的画面中心对应的地点，摄像机对应的抓拍地面区域是指处在摄像机摄像监控范围内包含抓拍对应地点的地面区域，其是监控地面区域的一部分或全部。

在建立摄像机对应的抓拍地面区域的空间平面方程时，一般需要建立以摄像机为原点的直角坐标系，并需要确定确保拍摄画面清晰时摄像机镜头的物距、倍率和焦点三者之间的对应关系，以下分别对这两方面进行介绍。

如图4所示为以摄像机为原点的例示性空间直角坐标系示意图，其中将摄像机抽象为原点O(可以认为是摄像机在不同位置时镜头光轴始终经过的那一点)，X轴和Y轴为水平面上彼此垂直的两条轴线，Z轴为垂直方向上的轴线，与重力线平行。图5为图4的空间直角坐标系的XOY平面示意图，该平面示意图描述的是摄像机在任意垂直角度(除90度之外)旋转一圈所形成的平面直角坐标系，规定以X轴正方向为水平角度0度，X轴负方向为水平角度180度，Y轴正方向为水平角度90度，Y轴负方向为水平角度270度，并按照逆时针方向把整个平面直角坐标系平分为360度；图6为图4的空间直角坐标系的XOZ平面示意图，该平面示意图描述的是摄像机在任意水平角度旋转半圈所形成的平面直角坐标系，规定以X轴正方向为垂直角度0度，Z轴正方向为垂直角度90度，Z轴负方向为垂直角度-90度，并按照逆时针方向把X轴正方向的半个平面直角坐标系平分为180度，并规定垂直角度上的0度为水平方向。

如图7所示为确保画面清晰时物距、倍率和焦点三者之间的例示性对应关系示意图，其中横坐标为倍率K，纵坐标为焦点F，坐标系中的多条曲线代表着在物距L分别为L1、L2、L3、L4且画面清晰时倍率K与焦点F的关系曲线，从图中可见当倍率K为K1时，不同的物距L对应不同的焦距F，当倍率K为K2时，不同的物距L也对应不同的焦距F，即L、K和F三者中确定了两者，就能确定第三者。通过这种对应关系示意图可抽象出要满足使摄像机的镜头画面清晰的函数表达式：

F(L,K,F)＝0

其中L为物距、K为倍率、F为焦点。应该理解，这里的镜头画面清晰主要是指被拍摄主体的图像清晰。

该函数表达式表明可通过任意两个变量求解出另外一个变量，且解是唯一，例如可通过焦点F和倍率K两个变量求解出物距L。例如可以采用拟合函数或对应数据表等方式求解。

下面结合以上的以摄像机为原点的空间直角坐标系和确保拍摄画面清晰时摄像机物距、倍率和聚焦三者之间的对应关系介绍如何建立抓拍地面区域的空间平面方程。

在本实施例中，建立抓拍地面区域的空间平面方程就是在以摄像机为原点的空间直角坐标系中，对抓拍对象预定出现的抓拍地面区域进行平面标定，即通过抓拍地面区域中不在同一直线上的三点确定一个平面，求出其平面方程，此即空间平面方程。

这样，求出空间平面方程后，结合确保拍摄画面清晰时摄像机物距、倍率、聚焦三者之间的对应关系就可得到抓拍地面区域内每一地点的地面物距。

应该理解，抓拍地面区域应当大致为一个平面，否则会出现误差，为了减少误差，可以将摄像机监控范围内的监控地面区域按地形分为两个或两个以上的抓拍地面区域，尽可能保证每个抓拍地面区域都为平面或接***面，求取抓拍焦点参数时抓拍对应地点在哪个抓拍地面区域则采用哪个抓拍地面区域的平面方程作为已建立的抓拍地面区域的空间平面方程。

作为一个示例，抓拍地面区域的空间平面方程可通过以下方式建立，如图8所示，包括以下步骤：

在步骤802中，获取摄像机的镜头光轴分别对准抓拍地面区域上不在同一直线上的三个基准点且拍摄画面清晰时，对应的基准点焦点参数和基准点倍率参数。

例如，图9所示为抓拍地面区域的空间物距模型的例示性示意图，假设圆形区域ABCD是摄像机所要监控的区域，三点M、N、P是要标定的特征点，这三点的标定处理均相同，标定的目的是为了获取这三点以摄像机初始位置为原点O的空间直角坐标系中的坐标位置(X,Y,Z)。

以点N为例，对点N的标定的过程就是首先获取摄像机的镜头光轴对准N点且确保画面清晰时监控位置的倍率参数K和焦点参数F。倍率参数K可根据画面范围设定，焦点参数F通过在设定的倍率参数Z下调试使得画面清晰而获得。同样可分别获得点M和点P的倍率参数和焦点参数。

在步骤804中，对于每个基准点，根据对应的基准点焦点参数和基准点倍率参数，得到对应的基准点物距参数。

例如，对于图9中的点N，获得了倍率参数K和焦点参数F后，通过表达式F(L,Z,F)＝0即可求解出物距参数L。同理可获得点M和点P的物距参数。

在步骤806中，对于每个基准点，根据对应的基准点物距参数和此时摄像机对应的位置角度参数，得到以摄像机所在位置为原点的空间坐标系中对应的基准点坐标参数；

例如，对于图9中的点N，通过求解出的物距参数L和当前摄像机的位置角度参数，可计算出当前监控N点在空间直角坐标系上的坐标值(X,Y,Z)，其中位置角度参数以P、T表示，P代表水平角度，T代表垂直角度。其坐标值的计算公式如下：

X＝F_x(L,P,T)

Y＝F_y(L,P,T)

Z＝F_z(L,P,T)

其中，F_x(L,P,T)即通过L、P和T可计算出X值，同样Y值，Z值一样可根据相应的公式计算出，这相当于已经知道原点到某点的线段的距离和空间角度，求取该点的空间坐标。与之类似，点M和点P的坐标也可分别通过该方法计算出来。

在步骤808中，根据三个基准点的基准点坐标参数，得到在以摄像机所在位置为原点的空间坐标系中，抓拍地面区域的空间平面方程。

例如，设得到的点M、点N和点P的坐标参数分别为：(X1,Y1,Z1)，(X2,Y2,Z2)，(X3,Y3,Z3)。通过空间坐标系中的这三点坐标即可求解出由该三点确定的平面方程：aX+bY+cZ+d＝0中的a、b、c和d的值，从而得到以摄像机所在位置为原点O的空间坐标系中，抓拍地面区域ABCD的平面方程aX+bY+cZ+d＝0，即摄像机对应的抓拍地面区域的空间平面方程。

建立好摄像机对应的抓拍地面区域的以摄像机为原点的空间平面方程之后，就可根据该空间平面方程、摄像机的位置角度参数和倍率参数，得到抓拍地面物距参数，其中抓拍地面物距参数指示抓拍时摄像机离抓拍对应地点的距离。

仍然参见图9，空间平面方程建立后，可求出任意地点的抓拍地面物距参数，例如对于抓拍对应地点E，设其物距为未知数L1，摄像机对应的水平和垂直位置角度已知，分别记为P1和T1，则求解下面的方程组：

aX+bY+cZ+d＝0

X＝F_x(L1,P1,T1)

Y＝F_y(L1,P1,T1)

Z＝F_z(L1,P1,T1)

即可求解出抓拍对应地点E对应的物距L1。

在步骤2044中，根据抓拍地面物距参数和空间平面方程，得到摄像机的对象物距参数；

摄像机的对象物距参数指示抓拍时摄像机离抓拍对象的距离。可通过以下方式来得到抓拍时摄像机的对象物距参数。

首先，根据空间平面方程计算摄像机的位置高度参数，摄像机的位置高度参数指示摄像机沿重力线到达抓拍地面区域所经过的距离。

然后，根据摄像机的位置高度参数、抓拍对象的预设高度参数以及抓拍地面物距参数，就可得到对象物距参数。具体可以为用位置高度参数减去预设高度参数得到的差与位置高度参数的比值乘以抓拍地面物距参数，得到对象物距参数。

下面以示例来说明这一得到抓拍时摄像机的对象物距参数的方式。

例如，从图9的空间物距模型中取出一个过摄像机O、摄像机自由落地点H(过摄像机的重力线与抓拍地面区域的交点)和抓拍对应地点E的二维平面模型进行分析，即OEH平面，如图10所示。OH为摄像机的位置高度参数，即摄像机沿重力线到达地面ABCD的路长。线段GJ为抓拍对象在平面OEH中的预设对象高度参数。线段OG为摄像机到抓拍对象的距离，即对象物距参数。抓拍对象例如为人脸时，因为人脸处于人体的最高处，所以默认为人脸区域中心占整个人体高度为人体的整个高度，或认为人脸中心的高度对于整个人的高度的误差可以忽略，可以将人的平均高度作为预设对象高度参数。点E为线段OG的延长线与地面ABCD的交点。即如果摄像机的镜头光轴沿OG进行拍摄的话，没有抓拍对象的出现，则摄像机拍摄到的画面中心是地面上的点E。

根据图10的二维平面模型可计算出线段OG的长度信息，即人脸离摄像机的物距信息。线段OG的位置角度参数即参数P和T，是可以直接测量到的。参照前面描述的方式可计算出线段OE的长度，即通过当前的参数P、T和已建立的空间平面方程计算出来，记为地面物距参数L1；线段OH是从原点O沿垂直(重力线)方向到平面ABCD的长度，由于平面ABCD的方程已知，因此可直接计算出来，记为摄像机位置高度参数H1，另一方面，OH实质是一个特殊的地面物距，其位置角度参数已知，按照前面求物距L1的方法同样计算得到OH的长度H1。应该理解，在一些实施例中，L1和/或H1也可通过激光测距仪等直接测量得到。线段GJ的长度即为抓拍对象的高度，可以通过人为的手动设置或者是程序中默认的设置均可，记为预设对象高度参数H2。由于三角形HOE相似于三角形JGE，根据三角形相似定理，可以得到对象物距L2的计算公式：

L2＝L1*(H1-H2)/H1

即通过以上公式可求解出对象物距L2。应当理解，角OHE不一定是直角，也可以是锐角或钝角，即平面ABCD不一定是水平面，此时上面的公式依然适用。

在步骤2046中，根据抓拍物距参数和摄像机的倍率参数，得到抓拍焦点参数；

在步骤2044中已经得到了摄像机的抓拍物距参数L，因此可直接将抓拍物距参数L和摄像机的倍率参数K代入式子F(L,K,F)＝0得到抓拍焦点参数F。实际中，可以对于每个倍率参数K，设置L与F的对应数据表格，或者建立L与F的拟合函数表达式而求取抓拍焦点参数F。

在步骤206中，摄像机根据抓拍焦点参数调节焦点；

在之前的步骤204中得到摄像机的抓拍焦点参数后，即可控制摄像机的调焦马达驱动对应的镜片移动而使焦点符合抓拍焦点参数F。

在步骤208中，摄像机在预定抓拍位置进行图像抓拍。

在之前的步骤204中调节好摄像机的焦点后，摄像机到达预定抓拍位置(转动到预定抓拍位置或者原本就在预定抓拍位置上)，在设置好的倍率和焦点下，对抓拍对象进行图像抓拍。

摄像机可以不管画面中抓拍对象存在与否或者清楚与否，都可以进行抓拍。也可以检测到抓拍对象存在或者确保画面清晰后进行抓拍，如果抓拍对象不存在，或者画面不够清晰，则可暂停抓拍，等抓拍对象移动到画面对应的区域或到达能清晰呈现的位置时，再进行抓拍；或不等待而转到下一抓拍位置进行抓拍。

一种可选的方式是：在调节好焦点之后和进行抓拍之前，通过基于清晰度的自动聚焦方式再次调节焦点。这是由于，之前调节好的焦点属于预估调焦，但是计算可能有误差或者抓拍对象并未完全到达预定的位置，因此可以通过基于清晰度的自动聚焦方式再次调节焦点确保对象的图像清晰后再进行抓拍。此种方式相比于单纯的基于清晰度的自动聚焦方式，由于之前进行了粗调焦，焦点已经位于实际合适焦点的附近，因此减少了后续的调焦时间，提高了抓拍速度；相对于本实施例之前限定的单纯的预估调焦方式，则提高了调焦精度，使抓拍到的对象图像更清晰。这里基于清晰度的自动聚焦方式是指调节焦点直到画面中心区域或抓拍对象清晰度达到预设清晰度标准的调焦方式。

另一种可选的方式是：在调节好焦点之后和进行抓拍之前，在预定抓拍位置确定下列条件中至少之一得到满足时再执行抓拍：拍摄画面中存在抓拍对象的图像；拍摄画面中抓拍对象的图像尺寸达到预设尺寸标准；拍摄画面中抓拍对象的图像清晰度达到预设清晰度标准。也就是说，先对摄像机拍摄的画面进行检测，如果有抓拍对象的图像存在则进行抓拍，避免在没有对象存在时抓拍无用的画面；或者进一步地，确定抓拍对象的图像在拍摄画面中的尺寸达到预定尺寸标准或清晰度达到预定清晰度标准后进行抓拍，如果没有达到标准，可以等待达到标准后进行抓拍。由于抓拍对象的图像在拍摄画面中的尺寸达到了预定尺寸标准或清晰度达到了预定清晰度标准，说明抓拍对象与摄像机的距离正好处于计算出的对象物距附近，因而抓拍的对象图像比较清晰。

本实施例提供的抓拍方法，在预定抓拍位置被确定后，根据预定抓拍位置对应的位置角度参数和倍率参数得到摄像机的抓拍焦点参数，从而可以直接设置摄像机抓拍时的焦点，与传统的自动聚焦方法相比，该方法减少了搜索焦点位置的时间，聚焦耗时短，从而摄像机在监控时可以实时进行抓拍，聚焦效果好，在一定程度上减少了拍摄画面模糊的状态。

本申请第三实施例提供了一种抓拍装置，如图11所示，该装置包括：

获取模块1102，用于在预定抓拍位置被确定后，获取与预定抓拍位置对应的位置角度参数和倍率参数；

计算模块1104，用于根据位置角度参数和倍率参数，得到摄像机的抓拍焦点参数；

调节模块1106，根据抓拍焦点参数调节摄像机的焦点；

拍摄模块1108，使摄像机在预定抓拍位置进行图像抓拍。

其中，获取模块1102，还可用于：检测监控画面中是否出现抓拍对象，当检测到抓拍对象时根据监控画面中所述抓拍对象的图像确定要对准该抓拍对象，摄像机需要处于的位置，作为预定抓拍位置；

其中位置角度参数为预定抓拍位置对应的水平角度取值和垂直角度取值；倍率参数为预设定值、位置角度参数对应的倍率取值或位置角度参数所在区间对应的倍率取值。

其中，获取模块1102，还可用于：

其中，如图12所示，计算模块1104可包括：

地面物距计算单元11042，根据已建立的抓拍地面区域的以摄像机为原点的空间平面方程、位置角度参数和倍率参数，得到抓拍地面物距参数，抓拍地面物距参数指示抓拍时摄像机离抓拍对应地点的距离，抓拍对应地点为抓拍时摄像机的镜头光轴与抓拍地面区域的交点；

对象物距计算单元11044，根据抓拍地面物距参数和空间平面方程，得到对象物距参数，对象物距参数指示抓拍时摄像机离抓拍对象的距离；

抓拍焦点计算单元11046，根据抓拍物距参数和倍率参数，得到抓拍焦点参数。

其中，空间平面方程可通过以下单元建立，如图13所示，包括：

基准点参数获取单元1302，获取摄像机的镜头光轴分别对准抓拍地面区域上不在同一直线上的三个基准点且清晰时，对应的基准点焦点参数和基准点倍率参数；

基准点物距计算单元1304，对于每个基准点，根据其对应的基准点焦点参数和基准点倍率参数，得到其对应的基准点物距参数；

基准点坐标计算单元1306，对于每个基准点，根据其对应的基准点物距参数和位置角度参数，得到在以摄像机所在位置为原点的空间坐标系中其对应的基准点坐标参数；

平面方程计算单元1308，根据三个基准点的基准点坐标参数，得到抓拍地面区域以摄像机为原点的的空间平面方程。

其中，对象物距计算单元11044，具体可用于：

其中，对象物距计算单元11044，进一步可用于：

其中，计算模块1104具体也可用于：

其中，调节模块1106，还可用于：

在根据抓拍焦点参数调节摄像机的焦点之后和在使摄像机在预定抓拍位置对抓拍对象进行图像抓拍之前，通过基于清晰度的自动聚焦方式调节摄像机的焦点。

其中，拍摄模块1108，还可用于：

在根据抓拍焦点参数调节摄像机的焦点之后和在使摄像机在预定抓拍位置对抓拍对象进行图像抓拍之前，在预定抓拍位置确定下列条件中至少之一得到满足时再执行抓拍：

拍摄画面中存在抓拍对象的图像；

拍摄画面中抓拍对象的图像尺寸达到预设尺寸标准；

拍摄画面中抓拍对象的图像清晰度达到预设清晰度标准。

本实施例提供的抓拍装置，在预定抓拍位置被确定后，根据摄像机在预定抓拍位置对应的位置角度参数和倍率参数得到摄像机的抓拍焦点参数，从而可以直接设置摄像机抓拍时的焦点，与传统的自动聚焦相比，减少了搜索焦点位置的时间，聚焦耗时短，从而摄像机在监控时可以实时进行抓拍，聚焦效果好，在一定程度上减少了拍摄画面模糊的状态。

本申请第四实施例提供了一种摄像机，包括处理器和存储器，存储器，用于存放程序；处理器，用于执行存储器上所存储的程序，实现第一和第二实施例中的抓拍方法。该摄像机可为PTZ摄像机或其他合适类型的摄像机，应该理解，摄像机还具有为实现抓拍和监控所需的硬件及实现其他功能所需的硬件，以及一些软件，在此不再赘述。

上述实施例中，第二实施例最为详尽，其实施细节同样适用于其他实施例。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤、模块可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims

1.一种抓拍方法，其特征在于，所述方法包括：

根据所述位置角度参数和倍率参数，得到摄像机的抓拍焦点参数；根据所述抓拍焦点参数调节所述摄像机的焦点；使所述摄像机在所述预定抓拍位置进行图像抓拍；

所述根据所述位置角度参数和倍率参数，得到所述摄像机的抓拍焦点参数，包括：

根据所述空间平面方程得到所述摄像机的位置高度参数，所述摄像机的位置高度参数指示所述摄像机沿重力线到达抓拍地面区域所经过的距离，根据所述位置高度参数、抓拍对象的预设高度参数以及所述抓拍地面物距参数，得到对象物距参数，所述对象物距参数指示抓拍时所述摄像机离抓拍对象的距离；

根据所述对象物距参数和所述倍率参数，得到所述抓拍焦点参数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述空间平面方程通过以下方式建立，该方式包括：

获取所述摄像机的镜头光轴分别对准所述抓拍地面区域上不在同一直线上的三个基准点且拍摄画面清晰时，对应的基准点焦点参数和基准点倍率参数；

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述抓拍地面物距参数和所述空间平面方程，得到所述对象物距参数，包括：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述位置高度参数、所述抓拍对象的预设高度参数以及所述抓拍地面物距参数，得到所述对象物距参数，包括：

5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，在根据所述抓拍焦点参数调节所述摄像机的焦点之后和在使所述摄像机在所述预定抓拍位置对抓拍对象进行图像抓拍之前，所述方法还包括：

通过基于清晰度的自动聚焦方式调节所述摄像机的焦点。

6.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，在根据所述抓拍焦点参数调节所述摄像机的焦点之后和在使所述摄像机在所述预定抓拍位置对抓拍对象进行图像抓拍之前，所述方法还包括：在所述预定抓拍位置确定下列条件中至少之一得到满足时再执行抓拍：

拍摄画面中存在抓拍对象的图像；

所述抓拍对象的图像尺寸达到预设尺寸标准；

所述抓拍对象的图像清晰度达到预设清晰度标准。

7.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据所述监控画面中所述抓拍对象的图像确定假设所述摄像机对准该抓拍对象需要处于的位置，包括：

9.一种抓拍装置，其特征在于，所述装置包括：

调节模块，根据所述抓拍焦点参数调节所述摄像机的焦点；

拍摄模块，使所述摄像机在所述预定抓拍位置进行图像抓拍；

所述计算模块，用于：

根据所述空间平面方程得到所述摄像机的位置高度参数，所述摄像机的位置高度参数指示所述摄像机沿重力线到达抓拍地面区域所经过的距离，根据所述位置高度参数、抓拍对象的预设高度参数以及所述抓拍地面物距参数，得到对象物距参数，所述对象物距参数指示抓拍时所述摄像机离抓拍对象的距离；根据所述对象物距参数和所述倍率参数，得到所述抓拍焦点参数。

10.一种摄像机，包括处理器和存储器，所述存储器，用于存储程序；所述处理器，用于执行所述存储器上所存储的程序，实现权利要求1-8任一项所述的抓拍方法。