CN111586303A - 基于无线定位技术的摄像机动态跟踪路面目标的控制方法和装置 - Google Patents

基于无线定位技术的摄像机动态跟踪路面目标的控制方法和装置 Download PDF

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Abstract

一种基于无线定位技术的摄像机动态跟踪路面目标的控制方法，包括：确定摄像机视觉重心点与大地坐标的相互变换模型，以及摄像机运动参数与大地坐标上的元素的对应关系；确认目标物体状态和目标物体运动轨迹，根据所述对应关系获取目标物体运动轨迹对应的控制摄像机的参数，并根据所述参数控制摄像机跟踪目标物体。本发明方案实现了摄像机的控制自动化。同时，在控制精上一步到位，精准定位目标，实现控制精度、响应速度上的提升。

Description

基于无线定位技术的摄像机动态跟踪路面目标的控制方法和 装置
技术领域
本发明属于智能交通技术领域，具体涉及一种基于无线定位技术的摄像机动态跟踪路面目标的控制方法和装置。
背景技术
随着中国基础建设水平的不断提高，大量的高清、360°全景相机的大范围覆盖，因此对视频控制的智能化水品要求大大的提升，视频控制目前主要是依托人工去控制，无论从响应能力、速度还是精准性、智能性方面都不足。
目前市面上主流的类似的产品设计是基于视频识别技术，这种技术有一些缺陷，使用在城市交通领域会有较大的局限性。首先，这种技术路线的前提是需要视频能够看的见目标，然后再进行目标的识别和定位跟踪。其次，此种技术方案在黑夜、遮挡、光照、复杂城市背景的情况下使用会受到一颗限制。第三，比较依赖设备之间的相互配合，对基础建设的规划要求较高。
发明内容
针对于上述现有技术的不足，本发明的目的之一是提供一种基于无线定位技术的摄像机动态控制的方法和装置。
本发明实施例公开了一种基于无线定位技术的摄像机动态跟踪路面目标的控制方法，包括：确定摄像机视觉重心点与大地坐标的相互变换模型，以及摄像机运动参数与大地坐标上的元素的对应关系；确认目标物体状态和目标物体运动轨迹，根据所述对应关系获取目标物体运动轨迹对应的控制摄像机的参数，并根据所述参数控制摄像机跟踪目标物体。
在一个可能的实施例中，确定摄像机视觉重心点与大地坐标的相互变换模型包括：至少依据摄像机的地理位置、悬挂高度、倾斜角度和摄像机的性能参数确定相互变换模型。
在一个可能的实施例中，还包括：对大地坐标上对应的目标物体的轨迹进行轨迹切割，建立轨迹与摄像机控制参数的对应关系。
在一个可能的实施例中，目标物体跟踪，包括：根据移动定位数据确认目标物体的状态；判断目标物体的运动轨迹，并绑定目标物体与地理信息的轨迹；控制摄像机根据大地坐标上的元素轨迹跟踪目标物体。
在一个可能的实施例中，还包括：目标遮挡分析：利用地理信息***中的地理信息数据建立遮挡模型，判断摄像机对目标物体的视野的遮挡范围。
一种基于无线定位技术的摄像机动态跟踪路面目标的控制装置，包括：目标物体定位模块，用于确定摄像机视觉重心点与大地坐标的相互变换模型以及摄像机运动参数与大地坐标上的元素的对应关系；目标物体跟踪模块，用于确认目标物体状态和目标物体运动轨迹，根据所述对应关系获取目标物体运动轨迹对应的控制摄像机的参数，并根据所述参数控制摄像机跟踪目标物体。
在一个可能的实施例中，依据摄像机的地理位置、悬挂高度、倾斜角度和摄像机的性能参数确定相互变换模型。
在一个可能的实施例中，还包括：对大地坐标上对应的目标物体的轨迹进行轨迹切割，建立所述轨迹与摄像机控制参数的对应关系。
在一个可能的实施例中，目标物体跟踪还用于：根据移动定位数据确认目标物体的状态；判断目标物体的运动轨迹，并绑定目标物体与地理信息的轨迹；控制摄像机根据大地坐标上的元素轨迹跟踪目标物体。
在一个可能的实施例中，还包括：目标遮挡分析模块，用于利用地理信息***中的地理信息数据建立遮挡模型，判断摄像机对目标物体的视野的遮挡范围。
一种计算机存储介质，其存储计算机程序，在所述计算机程序被执行时，实施前文所述的方法。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明方案实现了计算机取代人工完成摄像机的大部分控制场景，实现了摄像机的控制自动化。同时，在控制精上一步到位，精准定位目标，实现控制精度、响应速度上的提升。此外，该控制方案进一步提高摄像机控制的智能化水平。
附图说明
图1为本发明实施例的基于无线定位技术的摄像机动态跟踪路面目标的控制方法流程图；
图2为本发明实施例的一种摄像机原理示意图；
图3为本发明实施例的摄像机焦距视野范围示意图；
图4为本发明实施例的摄像机对焦原理示意图；
图5为本发明实施例的遮挡分析示意图；
图6为本发明实施例的摄像机遮挡分析示意图；
图7为本发明实施例的摄像机控制装置结构示意图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
本方案是基于目标方位探测、通过移动定位数据对目标的行进状态、位置进行判定，移动定位数据位置表达是地理信息***，要实现摄像机对目标物体的动态跟踪，就必须有一种技术能够将目标物体在地理信息***上的轨迹反向映射到视频之中。当两种轨迹同步之后，就可以通过摄像机控制技术完成轨迹的复刻，实现摄像机对目标物体的跟踪。
参考图1，具体示出了一种基于无线定位技术的摄像机动态跟踪路面目标的控制方法，包括：
S101，确定摄像机视觉重心点与大地坐标的相互变换模型，以及摄像机运动参数与大地坐标上的元素的对应关系。
在交通管理业务中，主要关注的对象是类似城市的道路，以及道路上发生的事件。因此，符合交通管理业务实际要求的摄像机视野应该时刻能够锁定道路上的元素。
通常摄像机的焦距范围是这样的。如图2，图中圆点表示摄像机，当在道路的第一个100米的焦距是一个合理的焦距，而到道路的200米处，如果同样的焦距就会非常难受，因为物体距离瞳孔的距离变短了，物体就会特别的大。反之，就会特别的小，因此选择一个合理的焦距就十分重要。
通常使用智能摄像机观测目标的方法是：1.选择一个合适的摄像机，这个摄像机不是“距离近”的，而是“可以看的见目标的”。2.当转动摄像机的时候，摄像机一直能够合理的调整角度和焦距，使目标一直关注在到“道路”上的目标。参考图3，黑色表达了摄像机的位置。周边的方格表达了不同位置的视野强度。数值越大表示视野越好，数值越小表示视野越差。
基于上述摄像机视觉原理，建立摄像机视觉重心点与大地坐标的相互变换模型。具体的，可以依据摄像机的地理位置、悬挂高度、倾斜角度和摄像机的性能参数确定相互变换模型。
摄像机对准目标，相应控制摄像机旋转的步骤，参考图4：
第一步：水平上左右的旋转，调整到长虚线的位置，参看图4中的1。
第二步：垂直角度上的调整，将长虚线调整一个短虚线的长度，参看图4中的2。
第三步：调整焦距，将目标物体的成像大小调整为一个合适的大小，参看图4中的3。
第四步：进行微调，把目标调整到4位置。
上述的4个步骤可以分为4个步骤分别完成，也可以在一次动作中直接完成。上述方法提供的是4个动作在一个动作中直接完成的逻辑。
将这个控制摄像机的逻辑和地理信息上的元素直接绑定，在地理信息上出现的物体，只要周边有光镜产品支撑的摄像机，就可以通过一次甩头，完成上述的对焦操作。物体的移动轨迹是体现在地图上的，要想实现地图的轨迹和视频的轨迹完全同步，则需要将物体在地图上的移动与所对应的摄像机控制逻辑完全同步。这样无论在地图上点击，还是自然移动，摄像机都能够准确的跟踪和捕获到。
具体地，将控制摄像机的逻辑和地理信息上的元素直接绑定方法是：对大地坐标上的元素进行轨迹切割，建立轨迹与摄像机角度、焦距、变倍、俯仰的对应关系。
S102，确认目标物体状态和目标物体运动轨迹，根据前述对应关系获取目标物体运动轨迹对应的控制摄像机的参数，并根据所述参数控制摄像机跟踪目标物体。
目标物体跟踪，包括：根据移动定位数据确认目标物体的状态；判断目标物体的运动轨迹，并根据前述对应关系绑定目标物体与地理信息的轨迹；控制摄像机根据大地坐标上的元素轨迹跟踪目标物体。
具体的，根据移动定位数据和道路本身的形态，判断目标物体的行驶状态，并将目标物体与地理信息的轨迹进行绑定，通过地理信息表示目标物体的运动轨迹。
目标跟踪包括确认目标状态，确认目标轨迹和计算摄像机参数三个部分。
具体的，确认目标状态包括判断目标物体处于匀速移动，加速，减速，静止，快速机动和慢速行走等状态，这些状态用于预测目标在未来的5秒的位置。单个GPS的数据包含地图上的平面定位、高度、方向角。由于交通的主要目标是在“道路”这个框架中行驶，多个GPS数据根据时间排序就表达了物体的移动轨迹。
确认目标轨迹包括在定位信号上传间隔超过1秒的情况下，对目标的轨迹做出预判，那么根据角度换算其移动的位移(S)，速度(V)，时间(T)，需要满足下面的公式：
S＝VT,用S的大小来判定目标的移动状态，例如目标位移大于期望位移时目标物体处于加速状态，目标位移小于期望位移时目标物体处于减速状态，目标位移等于期望位移S＝0时目标物体处于静止状态等。
在一个实施例中，可以通过全球定位***获取目标物体的状态和运动关机，从而准确判断目标物体的位置。
最后根据前述对应关系计算摄像机控制参数，在确认了目标物体未来位置的情况，使用摄像机扫描目标运动轨迹，整个过程是在不断的修正过程中进行的。具体地，依据前述对应关系和目标物体在大地坐标上的轨迹元素控制摄像机运动。
为了保证摄像机运动的简单性，本组件还加入了防抖动能力，主要用于防止目标在一个小范围内做无规则运动导致摄像机抖动跟踪的情况。
在一个实施例中，前述方法还包括：利用地理信息***中的地理信息数据建立遮挡模型，判断摄像机对目标物体的视野的遮挡范围。
具体的，可以利用地理信息的数据建立两点一线的遮挡模型，判断每个摄像机的视野对于不同元素的遮挡范围。
参考图5，交通管理中，主要需要观测的目标是道路上发生的人，车，事故。这些物体，非常容易被道路上建筑物，树木所遮挡，导致理论上可以看见的物体的，其实看不见，那么需要就有可能需要更换摄像机，或者提示物体被遮挡后的位置。
图6中，在摄像机没有经过特殊处理之前，其视野的目标是上图的虚线部分。但是由于道路存在坡度，则会导致目标会被完全的丢失，因此需要算法将坡度的元素换算到角度和焦距，使之达到黑色实线的部分。
遮挡分析是对地理信息中的道路、设施中的遮挡、路面照射的参数按照上面的要求映射到地理信息的数据中。其具体原理是建立摄像机、目标物体之间的空间连线，如果空间连线中与任意空间元素相交，则判定为目标被遮挡。
在一个实施例中，通过前端界面显示摄像机跟踪目标物体的运动轨迹的结果。
本发明实施例中还公开了一种基于无线定位技术的摄像机动态跟踪路面目标的控制装置，包括：目标物体定位模块10，用于确定摄像机视觉重心点与大地坐标的相互变换模型以及摄像机运动参数与大地坐标上的元素的对应关系；目标物体跟踪模块20，用于确认目标物体状态和目标物体运动轨迹，根据所述对应关系获取目标物体运动轨迹对应的控制摄像机的参数，并根据所述参数控制摄像机跟踪目标物体。
本发明实施例方式对应于前述的方法实施例，具体内容可参考方法实施例。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的实施例仅仅是示意性的，例如，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。
作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本发明实施例方案的目的。
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存在，也可以是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，也可以采用软件功能单元的形式实现。
本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于无线定位技术的摄像机动态跟踪路面目标的控制方法，其特征在于，
获取摄像机视觉重心点与大地坐标的相互变换模型，以及摄像机运动参数与大地坐标上的元素的对应关系；
获取目标物体状态和目标物体运动轨迹，根据所述对应关系获取目标物体运动轨迹对应的控制摄像机的参数，并根据所述参数控制摄像机跟踪目标物体。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，获取摄像机视觉重心点与大地坐标的相互变换模型包括：至少依据摄像机的地理位置、悬挂高度、倾斜角度和摄像机的性能参数确定相互变换模型。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：对大地坐标上对应的目标物体的轨迹进行轨迹切割，建立轨迹与摄像机控制参数的对应关系。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：根据移动定位数据确认目标物体的状态；判断目标物体的运动轨迹，并绑定目标物体与地理信息的轨迹；控制摄像机根据大地坐标上的元素轨迹跟踪目标物体。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：利用地理信息***中的地理信息数据建立遮挡模型，判断摄像机对目标物体的视野的遮挡范围。
6.一种基于无线定位技术的摄像机动态跟踪路面目标的控制装置，其特征在于，包括：
目标物体定位模块，用于确定摄像机视觉重心点与大地坐标的相互变换模型，以及摄像机运动参数与大地坐标上的元素的对应关系；
目标物体跟踪模块，用于确认目标物体状态和目标物体运动轨迹，根据所述对应关系获取目标物体运动轨迹对应的控制摄像机的参数，并根据所述参数控制摄像机跟踪目标物体。
7.如权利要求6所述的控制装置，其特征在于，所述目标物体定位模块还用于依据摄像机的地理位置、悬挂高度、倾斜角度和摄像机的性能参数确定相互变换模型。
8.如权利要求7所述的控制装置，其特征在于，目标物体定位模块还用于：对大地坐标上对应的目标物体的轨迹进行轨迹切割，建立所述轨迹与摄像机控制参数的对应关系。
9.如权利要求6所述的控制装置，其特征在于，目标物体跟踪还用于：根据移动定位数据确认目标物体的状态；判断目标物体的运动轨迹，并绑定目标物体与地理信息的轨迹；控制摄像机根据大地坐标上的元素轨迹跟踪目标物体。
10.如权利要求6所述的控制装置，其特征在于，还包括：目标遮挡分析模块，用于利用地理信息***中的地理信息数据建立遮挡模型，判断摄像机对目标物体的视野的遮挡范围。
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