CN111355926B - 全景摄像机与ptz摄像机的联动方法、存储介质及设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种全景摄像机与PTZ摄像机的联动方法、计算机存储介质及电子设备，所述方法包括以下步骤：S1、在全景摄像机屏幕坐标系下获取坐标为(u_A，v_A)的点A，其中0≤u_A≤1920，0≤v_A≤1080；S2、在全景摄像机屏幕坐标系下找出与A点最近的三个点P_k1(u_k1，v_k1),P_k2(u_k2，v_k2),P_k3(u_k3，v_k3),其中|AP_ki|≤|AP_n|，i＝1，2，3；0≤k≤n；S3、根据P_k1(u_k1，v_k1)、P_k2(u_k2，v_k2)、P_k3(u_k3，v_k3)与(p_k1，t_k1)、(p_k2，t_k2)、(p_k3，t_k3)的对应关系，计算A(p_A，t_A)的坐标，该坐标即为全景摄像机画面中点A在PTZ摄像机中的联动坐标点；S4、PTZ摄像机根据点A在PTZ摄像机中的位置完成动作联动。根据本发明实施例的方法，可以实现全景画面与PTZ摄像机的高精度联动。

Description

全景摄像机与PTZ摄像机的联动方法、存储介质及设备

技术领域

本发明涉及视频安放监控领域，更具体地，涉及一种全景摄像机与PTZ摄像机的联动方法、计算机存储介质及电子设备。

背景技术

全景摄像机是一种可以独立实现大范围无死角监控的摄像机。但它有个不足是只能进行大场景监控，对于细节部分很难做到高清监控。现有全景摄像机方案主要分为几类：

(1)全景摄像机：单个全景摄像机自成一个监控设备，一般应用于大场景监控，对于监控区域的细节部分很难高清监控。

(2)全景摄像机与PTZ摄像机结合的一体机(以下简称全景摄像机一体机)：全景摄像机加入可变摄像机，形成一种可以大范围监控，又可以利用变倍摄像机高清监控细节部分的机型。

(3)全景摄像机与独立PTZ摄像机：与方案(2)相比，该方案是全景摄像机与PTZ摄像机独立分离的，可以通过算法将它们关联进来。

现有技术对于方案(2)，其原理是将全景摄像机与PTZ摄像机组成一个结构，通过已知的结构关系达到全景画面位置与球机画面位置的关联。现有方案不足之处在于全景摄像机与PTZ摄像机结构上是固定的，由于结构上及传感器的偏差导致全景画面位置与球机画面位置关联也存在偏差，以至于全景画面联动不准确问题。对于方案(1)，由于全景摄像机是单设备***，无须画面联动；对于方案(3)，暂未有较好的联动算法。因为全景摄像机与PTZ摄像机安装位置未确定导致无法产生关联。

因此，现有技术方案至少存在如下缺点：

全景一体机由全景摄像机静态监控大场景，再根据全景摄像机的监控画面联动PTZ摄像机监控细节画面。由于全景摄像机与PTZ摄像机在结构安装上的偏差及传感器误差问题，容易引起PTZ摄像机联动画面与全景画面相差较大(称为画面联动不准确)的问题。对于全景摄像机与PTZ摄像机联动方案，联动效果更加差，导致全景摄像机与PTZ摄像机相结合方案应用更受限制。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种全景摄像机与PTZ摄像机的联动方法、计算机存储介质及电子设备，能够有效实现全景摄像机与PTZ摄像机的画面准确联动。

为解决上述技术问题，一方面，本发明提供一种全景摄像机与PTZ摄像机的联动方法，包括以下步骤：

S1、在全景摄像机屏幕坐标系下获取坐标为(u_A，v_A)的点A，其中0≤u_A≤1920，0≤v_A≤1080；

S2、在全景摄像机屏幕坐标系下获取三个点P_k1(u_k1，v_k1)，P_k2(u_k2，v_k2)，P_k3(u_k3，v_k3)，其中|AP_ki|≤|AP_n|，i＝1，2，3；0≤k≤n；

S3、根据P_k1(u_k1，v_k1)、P_k2(u_k2，v_k2)、P_k3(u_k3，v_k3)与(p_k1，t_k1)、(p_k2，t_k2)、(p_k3，t_k3)的对应关系，计算A(P_A，t_A)的坐标，该坐标即为全景摄像机画面中点A在PTZ摄像机中的联动坐标点；

S4、PTZ摄像机根据点A在PTZ摄像机中的位置完成动作联动。

根据本发明实施例的全景摄像机与PTZ摄像机的联动方法，通过将全景摄像机的坐标系与PTZ摄像机的坐标系进行一一对应，由于PTZ摄像机云台精度较高，因此，只要记录全景画面的任意点对应PTZ摄像机坐标系的坐标，即可实现全景画面与PTZ摄像机的高精度联动。

根据本发明的一些实施例，在步骤S1中，将所述全景摄像机的全景画面进行分块处理，在全景画面中相隔N*M(1≤N≤1920，1≤M≤1080)个像素选择一个PTZ摄像机的对应点。

根据本发明的一些实施例，在步骤S3中，记录全景摄像机画面中多个点在PTZ摄像机中的联动坐标点，并形成数据对照表。

根据本发明的一些实施例，步骤S3包括：找出P_ki中斜率最接近1的两点P_km、P_kn，则P_km、P_kn两点对应的水平视场H与对应的水平像素u比为

垂直视场V与对应的垂直像素v比为

以P_k1查找点A的位置，则有

得到A(P_A，t_A)的坐标。

根据本发明的一些实施例，在步骤S4中，所述动作联动为转动PTZ摄像机至所述联动坐标点进行细节监控。

根据本发明的一些实施例，所述全景摄像机与所述PTZ摄像机为一体机。

根据本发明的一些实施例，所述全景摄像机与所述PTZ摄像机分别为独立相机。

根据本发明的一些实施例，所述全景摄像机和所述PTZ摄像机的联动方法与所述PTZ摄像机和所述全景摄像机的联动方法相同。

第二方面，本发明实施例提供一种计算机存储介质，包括一条或多条计算机指令，所述一条或多条计算机指令在执行时实现如上述实施例所述的方法。

根据本发明第三方面实施例的电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器用于存储一条或多条计算机指令；所述处理器用于调用并执行所述一条或多条计算机指令，从而实现如上述任一实施例所述的方法。

附图说明

图1为根据本发明实施例的全景摄像机与PTZ摄像机的联动方法中全景摄像机画面的坐标系示意图；

图2为根据本发明实施例的全景摄像机与PTZ摄像机的联动方法中PTZ摄像机坐标系与大地坐标系的关系示意图；

图3为根据本发明实施例的全景摄像机与PTZ摄像机的联动方法中PTZ摄像机坐标系与全景摄像机画面坐标对应关系示意图；

图4为根据本发明实施例的全景摄像机与PTZ摄像机的联动方法中全景摄像机画面坐标与PTZ摄像机坐标系联动关系示意图；

图5为本发明实施例的电子设备的示意图。

附图标记：

电子设备300；

存储器310；操作***311；应用程序312；

处理器320；网络接口330；输入设备340；硬盘350；显示设备360。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

下面首先结合附图具体描述根据本发明实施例的全景摄像机与PTZ摄像机的联动方法。

根据本发明实施例的全景摄像机与PTZ摄像机的联动方法包括以下步骤：

S1、在全景摄像机屏幕坐标系下获取坐标为(u_A，v_A)的点A，其中0≤u_A≤1920，0≤v_A≤1080；

S2、在全景摄像机屏幕坐标系下获取三个点，三个点可以是与A点最近的三个点，其坐标分别为P_k1(u_k1，v_k1)，P_k2(u_k2，v_k2)，P_k3(u_k3，v_k3)，其中，APki指A点到Pki的距离，即A点到Pk1，Pk2，Pk2距离的集合；

S3、根据P_k1(u_k1，v_k1)、P_k2(u_k2，v_k2)、P_k3(u_k3，v_k3)与(p_k1，t_k1)、(p_k2，t_k2)、(p_k3，t_k3)的对应关系，计算A(p_A，t_A)的坐标，该坐标即为全景摄像机画面中点A在PTZ摄像机中的联动坐标点，其中，P_k1、P_k2、P_k3是图像坐标的点，(p_k1，t_k1)、(p_k2，t_k2)、(p_k3，t_k3)是摄像机坐标中的点，他们是有一一对应的关系，例如，摄像机坐标中的点(p_k1，t_k1)，在其成像的图像坐标系中是点P_k1(u_k1，v_k1)(p_k3，t_k3)。

S4、PTZ摄像机根据点A在PTZ摄像机中的位置完成动作联动。

也就是说，为了解决全景摄像机与PTZ摄像机联动画面不准确问题，本发明提供一种全景摄像机与PTZ摄像机联动方法，可以解决全景摄像机与PTZ摄像机联动画面不准确问题。利用该方法可以降低全景摄像机与PTZ摄像机之间的耦合度，解决现在全景摄像机应用的短板。该方法的具体步骤如下：

首先，假设真实地理位置中存在一点A，点A在全景摄像机画面中的坐标为(u_A，v_A)，其中0≤u_A≤1920，0≤v_A≤1080，如图1所示。以PTZ摄像机为原点，大地坐标系任意点的位置都可以表示为(p，t，z)，其中0≤p≤360，-90≤t≤90，z为PTZ摄像机的变倍值。假设点A在PTZ摄像机坐标系中表示为(p_A，t_A，z_A)，O为PTZ摄像机原点，O为O垂直于地面的交点，N为地理北极点，则p为∠NO′A的角度，t为∠OAO′的角度，如图2所示。

接着，由于PTZ摄像机坐标系坐标与大地坐标系坐标有一一对应关系，那么在全景摄像机画面中的点在大地坐标系中也是与PTZ摄像机坐标系坐标一一对应的，如图3所示。由于PTZ摄像机云台精度可以达到0.01度以上，只要记录全景画面的任意点对应PTZ摄像机坐标系的PT即可实现全景画面与PTZ摄像机高精度联动。

由此，根据本发明实施例的全景摄像机与PTZ摄像机的联动方法，通过将全景摄像机的坐标系与PTZ摄像机的坐标系进行一一对应，由于PTZ摄像机云台精度较高，因此，只要记录全景画面的任意点对应PTZ摄像机坐标系的坐标，即可实现全景画面与PTZ摄像机的高精度联动。

根据本发明的一个实施例，在步骤S1中，将所述全景摄像机的全景画面进行分块处理，在全景画面中相隔N*M(1≤N≤1920，1≤M≤1080)个像素选择一个PTZ摄像机的对应点。

考虑到现实中取全景摄像机与PTZ摄像机无限个对应点是不现实的，因此，在本发明实施例的联动方法中，将全景选点进行分块处理，全景画面中相隔N*M(1≤N≤1920，1≤M≤1080)个像素选一个与PTZ摄像机的对应点(N可以决定全景摄像机联动的精度，N*M越小，联动精度越高)，则((u_n，v_n)<-->(p_n，t_n)，n＝1，2，3，...，k，k越大联动精度越高。

优选地，在本发明的一些具体实施方式中，在步骤S3中，记录全景摄像机画面中多个点在PTZ摄像机中的联动坐标点，并形成数据对照表。

换句话说，在对全景摄像机的全景画面进行分块处理后，可以得到多个与PTZ摄像机对应的点，将这些一一对应的点对记录，可以用于联动时查表。由于全景摄像机画面坐标与PTZ摄像机一一对应的点有限，不可能任意点(u_A，v_A)都能找到对应的(p_A，t_A)，相反，不可能任意点(p_A，t_A)都能找到对应的(u_A，v_A)，此时需要从数据表中查找最优的(p_A，t_A)或(u_A，v_A)。

例如，如果建立一个一一对应的坐标的话，则需要创建的表的数量非常大，对于一个1920*1080分辨率的画面，则需要创建一个1920*1080＝200万大小的查找表，如果一个查找表占据的内存为2个字节，则整个查找表的大小约为3906k字节(1k＝1024字节)，而采用本方案后，以100个像素为间隔取一个对应点，可以仅创建约20*10＝200大小的查找表，查找表的大小可以降低为原来的1/10000，计算查找时间约为原来1/10000，因此节省了查找表的大小，并减少查找表的时间。

以下为根据(u_A，v_A)计算(p_A，t_A)的过程：

如图4所示，步骤S3包括：找出P_ki中斜率最接近1的两点P_km、P_kn，则P_km、P_kn两点对应的水平视场H与对应的水平像素u比为

垂直视场V与对应的垂直像素v比为

以P_k1查找点A的位置，则有

和

为中间值，其表示在图像坐标系下，A点与P_k1点的水平像素差值和垂直像素差值。

由此可以得到A(p_A，t_A)的坐标，该坐标即为全景摄像机画面坐标A(u_A，v_A)在PTZ摄像机中的联动位置点，摄像机***可根据该位置完成相关的动作联动，如转动PTZ摄像机至点位置点进行细节监控。

其中需要说明的是，根据本发明实施例的全景摄像机与PTZ摄像机画面联动的方法，既可用于全景一体机，即全景摄像机与所述PTZ摄像机为一体机，也可以用于全景摄像机与PTZ摄像机相独立方案，即全景摄像机与所述PTZ摄像机分别为独立相机，该方法解决了全景摄像机监控大区域、PTZ摄像机不能准确看细节问题，提升了全景摄像机业内应用的价值。

另外，上述实施例中说明了全景摄像机与PTZ摄像机的联动方法中根据全景摄像机中的坐标计算对应的PTZ摄像机中的坐标的方法，在本发明的一些具体实施方式中，所述全景摄像机和所述PTZ摄像机的联动方法与所述PTZ摄像机和所述全景摄像机的联动方法相同。也就是说，根据PTZ摄像机中的坐标，也同样可以计算全景摄像机中的坐标，其计算步骤与根据全景摄像机中的坐标计算对应的PTZ摄像机中的坐标的方法一致，根据PTZ摄像机中的坐标获得在全景摄像机中的坐标值为：

A(u_A，v_A)即为该点在全景摄像机中的坐标值。

总而言之，根据本发明实施例的全景摄像机与PTZ摄像机的联动方法，可以使全景摄像机联动PTZ摄像机看细节部分更加准确，不受硬件结构的限制，该方法可用于全景一体机，也可用于全景摄像机与PTZ摄像机相独立方案，应用范围广。

此外，本发明还提供一种计算机存储介质，所述计算机存储介质包括一条或多条计算机指令，所述一条或多条计算机指令在执行时实现上述任一所述的全景摄像机与PTZ摄像机的联动方法。

也就是说，所述计算机存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时，使得所述处理器执行上述任一所述的全景摄像机与PTZ摄像机的联动方法。

如图5所示，本发明实施例提供了一种电子设备300，包括存储器310和处理器320，所述存储器310用于存储一条或多条计算机指令，所述处理器320用于调用并执行所述一条或多条计算机指令，从而实现上述任一所述的方法。

也就是说，电子设备300包括：处理器320和存储器310，在所述存储器310中存储有计算机程序指令，其中，在所述计算机程序指令被所述处理器运行时，使得所述处理器320执行上述任一所述的方法。

进一步地，如图5所示，电子设备300还包括网络接口330、输入设备340、硬盘350、和显示设备360。

上述各个接口和设备之间可以通过总线架构互连。总线架构可以是可以包括任意数量的互联的总线和桥。具体由处理器320代表的一个或者多个中央处理器(CPU)，以及由存储器310代表的一个或者多个存储器的各种电路连接在一起。总线架构还可以将诸如***设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其它电路连接在一起。可以理解，总线架构用于实现这些组件之间的连接通信。总线架构除包括数据总线之外，还包括电源总线、控制总线和状态信号总线，这些都是本领域所公知的，因此本文不再对其进行详细描述。

所述网络接口330，可以连接至网络(如因特网、局域网等)，从网络中获取相关数据，并可以保存在硬盘350中。

所述输入设备340，可以接收操作人员输入的各种指令，并发送给处理器320以供执行。所述输入设备340可以包括键盘或者点击设备(例如，鼠标，轨迹球(trackball)、触感板或者触摸屏等。

所述显示设备360，可以将处理器320执行指令获得的结果进行显示。

所述存储器310，用于存储操作***运行所必须的程序和数据，以及处理器320计算过程中的中间结果等数据。

可以理解，本发明实施例中的存储器310可以是易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性和非易失性存储器两者。其中，非易失性存储器可以是只读存储器(ROM)、可编程只读存储器(PROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)或闪存。易失性存储器可以是随机存取存储器(RAM)，其用作外部高速缓存。本文描述的装置和方法的存储器310旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器。

在一些实施方式中，存储器310存储了如下的元素，可执行模块或者数据结构，或者他们的子集，或者他们的扩展集：操作***311和应用程序312。

其中，操作***311，包含各种***程序，例如框架层、核心库层、驱动层等，用于实现各种基础业务以及处理基于硬件的任务。应用程序312，包含各种应用程序，例如浏览器(Browser)等，用于实现各种应用业务。实现本发明实施例方法的程序可以包含在应用程序312中。

本发明上述实施例揭示的方法可以应用于处理器320中，或者由处理器320实现。处理器320可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器320中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器320可以是通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件，可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器310，处理器320读取存储器310中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。

可以理解的是，本文描述的这些实施例可以用硬件、软件、固件、中间件、微码或其组合来实现。对于硬件实现，处理单元可以实现在一个或多个专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑设备(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、通用处理器、控制器、微控制器、微处理器、用于执行本申请所述功能的其它电子单元或其组合中。

对于软件实现，可通过执行本文所述功能的模块(例如过程、函数等)来实现本文所述的技术。软件代码可存储在存储器中并通过处理器执行。存储器可以在处理器中或在处理器外部实现。

具体地，处理器320还用于读取所述计算机程序，执行上述任一所述的方法。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露方法和装置，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理包括，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述收发方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

Claims (9)

1.一种全景摄像机与PTZ摄像机的联动方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、在全景摄像机屏幕坐标系下获取坐标为(u_A，v_A)的点A，其中0≤u_A≤1920，0≤v_A≤1080；

S2、在全景摄像机屏幕坐标系下获取三个点P_k1(u_k1，v_k1),P_k2(u_k2，v_k2),P_k3(u_k3，v_k3),其中|AP_ki|≤|AP_n|，i＝1，2，3；0≤k≤n；

S3、根据P_k1(u_k1，v_k1)、P_k2(u_k2，v_k2)、P_k3(u_k3，v_k3)与(p_k1，t_k1)、(p_k2，t_k2)、(p_k3，t_k3)的对应关系，计算A(p_A，t_A)的坐标，该坐标即为全景摄像机画面中点A在PTZ摄像机中的联动坐标点；

S4、PTZ摄像机根据点A在PTZ摄像机中的位置完成动作联动；

步骤S3包括：找出P_ki中斜率最接近1的两点P_km、P_kn，则P_km、P_kn两点对应的水平视场H与对应的水平像素u比为

垂直视场V与对应的垂直像素v比为

以P_ki查找点A的位置，则有

得到A(p_A，t_A)的坐标。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S1中，将所述全景摄像机的全景画面进行分块处理，在全景画面中相隔N*M(1≤N≤1920,1≤M≤1080)个像素选择一个PTZ摄像机的对应点。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在步骤S3中，记录全景摄像机画面中多个点在PTZ摄像机中的联动坐标点，并形成数据对照表。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S4中，所述动作联动为转动PTZ摄像机至所述联动坐标点进行细节监控。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述全景摄像机与所述PTZ摄像机为一体机。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述全景摄像机与所述PTZ摄像机分别为独立相机。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，所述全景摄像机和所述PTZ摄像机的联动方法与所述PTZ摄像机和所述全景摄像机的联动方法相同。

8.一种计算机存储介质，其特征在于，包括一条或多条计算机指令，所述一条或多条计算机指令在执行时实现如权利要求1-7中任一项所述的方法。

9.一种电子设备，包括存储器和处理器，其特征在于，

所述存储器用于存储一条或多条计算机指令；

所述处理器用于调用并执行所述一条或多条计算机指令，从而实现如权利要求1-7中任一项所述的方法。

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