WO2014043973A1 - 云台摄像机自动定位角度计算方法 - Google Patents

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WO2014043973A1
WO2014043973A1 PCT/CN2012/083254 CN2012083254W WO2014043973A1 WO 2014043973 A1 WO2014043973 A1 WO 2014043973A1 CN 2012083254 W CN2012083254 W CN 2012083254W WO 2014043973 A1 WO2014043973 A1 WO 2014043973A1
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image
camera
point
telephoto
angle
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PCT/CN2012/083254
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English (en)
French (fr)
Inventor
叶晨
武付军
张福明
张羽
Original Assignee
天津市亚安科技股份有限公司
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/60—Control of cameras or camera modules
    • H04N23/695—Control of camera direction for changing a field of view, e.g. pan, tilt or based on tracking of objects

Definitions

  • the invention relates to the technical field of video image processing, in particular to an angle calculation method for automatically positioning a pan-tilt camera based on a telephoto camera image.
  • the intelligent security system based on artificial intelligence and video analysis technologies can largely Make up for the problem of insufficient manpower.
  • the advantage of the intelligent security system is that it can analyze the monitoring scene around the clock, and discover the suspicious targets in the scene in real time, and notify the monitoring personnel to make decisions through alarms, etc., so it has broad development space and huge potential market.
  • the wide-angle camera and the PTZ camera can be used to monitor large scenes.
  • the intelligent image analysis method is used to analyze the video images collected by the wide-angle camera, and to detect and track the moving targets in the wide-angle camera video images.
  • the wide-angle camera has a large viewing angle, but the monitor image is distorted and the resolution of the wide-angle camera is relatively poor.
  • the PTZ camera adopts a large zooming integrated camera, which can bring a clear monitoring image and thus use the PTZ camera.
  • the pan-tilt camera performs local centralized video capture on the tracking target area, so that the tracking target in the video image of the wide-angle camera is clearly presented in the video image of the pan-tilt camera.
  • Wide-angle camera combined with PTZ camera through wide angle The image of the camera is detected to obtain the target of the motion, and then the high-speed dome-type PTZ camera is controlled to go to the direction of the moving target, and the details of the target are monitored to realize the panoramic intelligent monitoring.
  • the wide-angle camera has a large viewing angle, but its observation distance is not far enough. If a telephoto camera is used instead of a wide-angle camera, it can achieve farther distance monitoring. Although the telephoto camera has a small field of view, multiple telephoto cameras can be used to achieve a larger field of view. You can also use a telephoto camera with a wide-angle camera to detect and track a wide range of moving targets at close range using a wide-angle camera. Use multiple telephoto cameras to monitor and track long-range moving targets. Achieve a wider range of monitoring than a single wide-angle camera, which is an important development direction in the field of surveillance.
  • the wide-angle camera can use the fisheye projection rule to calculate the positional correspondence between the wide-angle camera image point and the cloud camera image point.
  • the difficulty in using panoramic telephoto cameras to achieve panoramic intelligent tracking is how to make the PTZ camera automatically locate the moving targets monitored and tracked by the telephoto camera.
  • the object of the present invention is to provide a monitoring system that cooperates with a telephoto camera and a PTZ camera, and can convert the coordinates of a point on the telephoto camera image with the rotation angle coordinate of the PTZ camera to realize the length of the PTZ camera.
  • the angle calculation method for the automatic positioning of the moving target tracked by the focus camera is to provide a monitoring system that cooperates with a telephoto camera and a PTZ camera, and can convert the coordinates of a point on the telephoto camera image with the rotation angle coordinate of the PTZ camera to realize the length of the PTZ camera.
  • a method for calculating an automatic positioning angle of a PTZ camera includes the following steps: 1) Using the geometric relationship to derive the coordinate value of the image point in the telephoto camera image plane coordinate system as a function of the coordinate value of the real point in the road plane coordinate system of the telephoto camera, wherein the image point is a telephoto camera The point on the image, the real point is the point on the road surface of the area where the telephoto camera is photographed;
  • step 4 Using the coordinate values of the target real point obtained in step 4), use the geometric relationship to derive the horizontal angle between the target real point and the reference real point to the connection of the PTZ camera and the target real point to The angle between the connection of the PTZ camera and the vertical direction is calculated according to the horizontal and vertical target rotation angles of the PTZ camera image center in the spherical coordinate system when the image center is aligned with the target real point.
  • a real point P is taken, and the coordinates in the road plane coordinate system are (X P , Y P ), and the image point corresponding to the real point ⁇ is ⁇ , which is in the image plane coordinate system.
  • the coordinates are ( , y P ), and the following functional relationships are available: ⁇ ,,,,1 ⁇ 23 ⁇ 4'
  • H is the height of the telephoto camera image plane
  • W is the width of the telephoto camera image plane
  • h is the installation height of the telephoto camera and the pan/tilt camera
  • 2 ⁇ The horizontal field of view of the telephoto camera lens
  • 2 d The vertical field of view of the telephoto camera lens
  • ⁇ In order to adopt the PTZ camera automatic positioning angle calculation method of the present invention, a model of the coordinates of the point on the telephoto camera image and the rotation angle coordinate of the PTZ camera can be obtained, so that the motion monitored and tracked by the telephoto camera can be obtained.
  • the coordinate information of the target on the image enables the PTZ camera to quickly rotate to the optical axis angle to perform localized centralized video capture on the moving target area.
  • the multi-camera intelligent monitoring system of the pan-tilt camera and the pan-tilt camera can be realized, and is widely used in the field of video surveillance.
  • Figure 1 is a projection model of a telephoto camera.
  • Figure 2 is a plan view of a telephoto camera image plane projection.
  • Figure 3 is a projection relationship of the reference real point on the plane perpendicular to the road surface where the optical axis of the telephoto camera is located.
  • FIG. 4 is a projection relationship of a reference image point on a telephoto camera image plane in the present invention.
  • Figure 5 shows the X-axis imaging model.
  • Figure 6 is a projection model of the PTZ camera.
  • An angle calculation method for automatically positioning a PTZ camera based on a telephoto camera image comprises the following steps:
  • step 4 Using the coordinate values of the target real point obtained in step 4), use the geometric relationship to derive the horizontal angle between the target real point and the reference real point to the connection of the PTZ camera and the target real point to The angle between the connection of the PTZ camera and the vertical direction is calculated according to the horizontal and vertical target rotation angles of the PTZ camera image center in the spherical coordinate system when the image center is aligned with the target real point.
  • step 1) before deriving the functional relationship, it is first necessary to obtain some known quantities, including the telephoto camera horizontal and vertical field angles, and the camera ceiling height.
  • the positioning machine positioning mechanism in the monitoring device, hereinafter referred to as "positioning machine"
  • the monitoring area system can be simplified to the camera projection model according to the small hole imaging model.
  • Figure 1 is a projection model of a telephoto camera
  • Figure 2 is a projection of a telephoto camera image plane.
  • plane ABU represents the road plane
  • ABCD is the trapezoidal area on the road plane captured by the telephoto camera
  • 0 is the telephoto camera lens center point
  • 0G is the telephoto camera optical axis
  • G point is the telephoto camera light.
  • the intersection of the axis and the road plane (also the diagonal intersection of the view trapezoid), and the I point is the vertical projection of the 0 point on the road plane.
  • the G point is defined as the coordinate system origin.
  • G, A, B, C, and D are in Corresponding points g, a, b, c, d in the image plane, where a, b, c, d are the four endpoints of the image rectangle, and H and W are the height and width of the image, respectively.
  • the midpoint g of the definition image rectangle is the coordinate origin of the image plane coordinate system, and the y axis represents the moving direction of the moving target.
  • H is the height of the telephoto camera image plane
  • W is the width of the telephoto camera image plane
  • h is the installation height of the telephoto camera and the pan/tilt camera
  • 2 ⁇ The horizontal field of view of the telephoto camera lens
  • 2 d The vertical field of view of the telephoto camera lens
  • ⁇ The derivation process for long formula (1) and formula (2) is as follows:
  • the imaging model of the x-axis direction is derived.
  • Fig. 3 the projection relationship of the real point on the plane perpendicular to the road surface where the optical axis of the camera is located
  • Fig. 4 is the projection of the object on the image plane.
  • the plane perpendicular to the road surface is 0EI, straight line ML It is perpendicular to the straight line OG and intersects the extension line of the straight line fF at the point L.
  • the point p y represents the projection of the point P on the image plane on the straight line ef
  • the point P y is the projection of the point P on the road surface on the longitudinal symmetry line of the field of view
  • Z is the intersection of the line Py P y and the line ML.
  • Equation (17) is the plane fii system of the plane to the road plane, and its inverse function:
  • mapping relationship of the X coordinates the mapping relationship of the Y-axis coordinates derived above is utilized.
  • the relationship between the X coordinate and the Y coordinate of the P point is as shown in Fig. 5.
  • Fig. 5 is the X-axis direction imaging model, and the meaning of each symbol is the same as that of Fig. 1.
  • the mapping of the X coordinate of the corresponding point on the image plane and the road plane is deduced below in ⁇ I GO.
  • PC (21) is similar to ⁇ UFC and . ⁇ UGJ
  • Equation (29) is the horizontal mapping relationship from the plane to the road plane, and its inverse function is the table; the inverse mapping relationship between the road plane and the image plane, ie Therefore, the mapping relationship between the image plane coordinates and the road plane coordinates can be represented by the following set of formulas;
  • the coordinate value of any image point in the image plane coordinate system of the telephoto camera image is a function of the coordinate value of the real point corresponding to the image point in the road plane coordinate system.
  • the 0 point is the position of the PTZ camera, I point. A vertical projection of 0 o'clock on the road plane.
  • the sum with ⁇ 2 is the target horizontal rotation angle of the PTZ camera.
  • the derivation process of 3 1 and 3 2 is as follows:
  • the length of G is Y N , Bei IJ
  • the point of the moving target on the telephoto camera image can be obtained, which is the target image point in step 3), and the target image is calculated through the function in step 1). Point to the coordinate value of the target real point on the road surface.
  • the target rotation of the PTZ camera can be obtained.
  • the PTZ control system can control the pan/tilt to automatically rotate to the target rotation angle position, so as to locally focus the video acquisition of the moving target.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Studio Devices (AREA)
  • Closed-Circuit Television Systems (AREA)

Abstract

公开了一种云台摄像机自动定位角度计算方法，通过计算获得长焦摄像机图像上的点的坐标与云台摄像机旋转角度坐标相转换的模型，从而根据长焦摄像机所监测和跟踪到的运动目标在图像上的坐标信息，使云台摄像机能够快速旋转至该光轴角度对运动目标区域进行局部集中视频采集。该方法可实施于长焦摄像机与云台摄像机相配合的多摄像机智能监控***。

Description

云台摄像机自动定位角度计算方法
技术领域
本发明涉及视频图像处理技术领域，尤其是一种基于长焦摄像机 图像对云台摄像机进行自动定位的角度计算方法。
背景技术
随着智能监控技术的不断发展和图像处理技术的日益成熟，原有 的采用人力进行可疑目标监控已经满足不了需求，而以人工智能和视 频分析等技术为主的智能安防***很大程度上能弥补人力不足的问 题。智能安防***优势在于可全天候对监控场景进行分析， 并实时发 现场景中的可疑目标， 通过报警等形式通知监控人员做出决策， 因此 有着广阔的发展空间和巨大的潜在市场。
在监控领域使用广角摄像机和云台摄像机配合的方式可以实现 监视较大的场景，采用智能图像分析方法对广角摄像机采集到的视频 图像进行分析， 检测和跟踪广角摄像机视频图像中的运动目标， 虽然 广角摄像机的视角较大， 但是监控画面失真较大， 画面的清晰度也比 较差， 而云台摄像机采用了大变倍的一体化摄像机， 可以带来很清晰 的监控画面， 从而使用云台摄像机进一步观测跟踪目标， 指挥云台摄 像机转动和变倍，云台摄像机对该跟踪目标区域进行局部集中视频采 集，使在广角摄像机的视频图像中的跟踪目标清晰的呈现在云台摄像 机的视频图像中。使用时广角摄像机与云台摄像机相结合， 通过广角 摄像机的图像进行检测获取运动的目标，再控制高速球型的云台摄像 机转到运动目标所在的方向， 对目标进行细节的监控， 实现全景智能 的监控。
然而， 在广角摄像机与云台摄像机相结合的监控***中， 广角摄 像机虽然视角大， 但是其观测距离不够远， 如果将采用长焦摄像机代 替广角摄像机就可以实现距离更远的监控。虽然长焦摄像机的视场角 较小， 但可以使用多个长焦摄像机相配合以实现更大视场角。也可以 将长焦摄像机和广角摄像机结合使用，使用广角摄像机对近距离的较 大范围的运动目标进行检测和跟踪，使用多个长焦摄像机对远距离的 运动目标进行监测和跟踪，这样就可以实现比单一广角摄像机更广泛 的监控范围， 这是监控领域的一个重要发展方向。
广角摄像机可以采用鱼眼投影规则计算广角摄像机图像点和云 台摄像机图像点的位置对应关系。而采用多个长焦摄像机实现全景智 能跟踪的难点是如何使云台摄像机对长焦摄像机所监测和跟踪到的 运动目标进行自动定位。
发明内容
本发明的目的是提供一种在长焦摄像机与云台摄像机相配合的 监控***中，能够通过长焦摄像机图像上的点的坐标与云台摄像机旋 转角度坐标相转换，实现云台摄像机对长焦摄像机所监测跟踪到的运 动目标进行自动定位的角度计算方法。
为解决上述问题，本发明的一种云台摄像机自动定位角度计算方 法， 包括以下步骤： 1 ) 利用几何关系推导出影像点在长焦摄像机像平面坐标系中的 坐标值与实点在长焦摄像机所拍摄区域路平面坐标系中的坐标值的 函数关系， 其中影像点为长焦摄像机图像上的点， 实点为影像点在长 焦摄像机所拍摄区域路面上点；
2 ) 选取长焦摄像机图像上任意一图像点作为基准图像点；
3 ) 转动云台摄像机， 使其图像中心， 即云台摄像机光轴对准该 基准图像点所对应的路面上的基准实点，记录此时云台摄像机在其球 坐标系中的水平和垂直的旋转角度为基准旋转角度；
4) 获取长焦摄像机图像上的任意一图像点作为目标图像点， 并 根据目标图像点坐标值以及步骤 1 ) 中的函数计算得出目标图像点对 的应在路面上的目标实点的坐标值；
5 ) 通过步骤 4) 中得出的目标实点的坐标值， 利用几何关系推 导出该目标实点与基准实点二者到云台摄像机的连线之间的水平夹 角以及目标实点到云台摄像机的连线与垂直方向的夹角，并据此计算 得出为当云台摄像机图像中心对准目标实点时其在球坐标系中的水 平和垂直的目标旋转角度。
所述步骤 1 )中，取一实点 P,其在路平面坐标系中的坐标为（XP， YP)， 实点 Ρ所对应的影像点为 Ρ， 其在像平面坐标系中的坐标为 （ ， yP)， 则有下列函数关系： 】、、、、½¾'
> (！：)
' ' G - ... ' _ 式 （1 ) 中，
Figure imgf000006_0001
式 （2 ) 中， H为长焦摄像机像平面的高； W为长焦摄像机像平面 的宽； h为长焦摄像机以及云台摄像机的安装高度； 2 β。为长焦摄像 机镜头的水平视场角； 2 d。为长焦摄像机镜头的垂直视场角； γ。为长 采用本发明的云台摄像机自动定位角度计算方法，可以获得长焦 摄像机图像上的点的坐标与云台摄像机旋转角度坐标相转换的模型， 从而根据长焦摄像机所监测和跟踪到的运动目标在图像上的坐标信 息，使云台摄像机能够快速旋转至该光轴角度对运动目标区域进行局 部集中视频采集。本发明的云台摄像机自动定位角度计算方法， 长焦 摄像机与云台摄像机相配合的多摄像机智能监控***就能够得以实 现， 并在视频监控领域得到广泛应用。 附图说明
图 1为长焦摄像机投影模型图。
图 2为长焦摄像机像平面投影模型图。
图 3 为基准实点在长焦摄像机光轴所在的与路面垂直的平面上 的投影关系图。
图 4为本发明中基准图像点在长焦摄像机像平面上的投影关系。 图 5为 X轴方向成像模型。
图 6为云台摄像机投影模型图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明技术方案，下面结合 附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。
本发明的一种基于长焦摄像机图像对云台摄像机进行自动定位 的角度计算方法， 包括以下步骤：
1 ) 利用几何关系推导出影像点在长焦摄像机像平面坐标系中的 坐标值与实点在长焦摄像机所拍摄区域路平面坐标系中的坐标值的 函数关系， 其中影像点为长焦摄像机图像上的点， 实点为影像点在长 焦摄像机所拍摄区域路面上点；
2 ) 选取长焦摄像机图像上任意一图像点作为基准图像点；
3 ) 转动云台摄像机， 使其图像中心， 即云台摄像机光轴对准该 基准图像点所对应的路面上的基准实点，记录此时云台摄像机在其球 坐标系中的水平和垂直的旋转角度；
4) 获取长焦摄像机图像上的任意一图像点作为目标图像点， 并 根据目标图像点坐标值以及步骤 1 ) 中的函数计算得出目标图像点对 的应在路面上的目标实点的坐标值；
5 ) 通过步骤 4) 中得出的目标实点的坐标值， 利用几何关系推 导出该目标实点与基准实点二者到云台摄像机的连线之间的水平夹 角以及目标实点到云台摄像机的连线与垂直方向的夹角，并据此计算 得出为当云台摄像机图像中心对准目标实点时其在球坐标系中的水 平和垂直的目标旋转角度。
由于云台摄像机与长焦摄像机组合的每个智能视频监控***安 装位置以及监控角度的不同， 因此不同的长焦摄像机， 其图像上的影 像点在长焦摄像机像平面坐标系中的坐标值与实点在长焦摄像机所 拍摄区域路平面坐标系中的坐标值的函数关系是不同的。步骤 1 )中， 在对函数关系进行推导之前， 首先需要获得一些已知量， 这些已知量 包括长焦摄像机水平和垂直视场角， 摄像机吊装高度。
在长焦镜头摄像机下， 根据小孔成像模型， 可以将定位机（监控 装置内的定位机构， 以下简称 "定位机"） 与监控区域***简化为摄 像机投影模型。 如图所示， 图 1为长焦摄像机投影模型图； 图 2为长 焦摄像机像平面投影模型图。
图 1中， 平面 ABU代表路平面， ABCD为长焦摄像机拍摄到的路 平面上的梯形区域， 0点为长焦摄像机镜头中心点， 0G为长焦摄像机 光轴， G点为长焦摄像机光轴和路平面的交点 （同时也是视野梯形的 对角线交点）， I点为 0点在路平面上的垂直投影。 在路平面坐标系 中， 将 G点定义为坐标系原点。 如图 2所示， G、 A、 B、 C、 D各点在 像平面内的对应点 g、 a、 b、 c、 d， 其中 a、 b、 c、 d为图像矩形的 4 个端点， H和 W分别为图像的高和宽。 定义图像矩形的中点 g为像平 面坐标系的坐标原点， y轴代表运动目标前进方向。
在路平面上取一实点 P, 其在路平面坐标系的坐标为 （XP， ΥΡ)， Ρ 点在像平面内对应的图像点为 Ρ， 其在像平面坐标系的坐标为 （ ， )， 则有下列函数关系：
Figure imgf000009_0001
Figure imgf000009_0002
式 （2 ) 中， H为长焦摄像机像平面的高； W为长焦摄像机像平面 的宽； h为长焦摄像机以及云台摄像机的安装高度； 2 β。为长焦摄像 机镜头的水平视场角； 2 d。为长焦摄像机镜头的垂直视场角； γ。为长 式 （1 )、 式 （2 ) 的推导过程如下：
首先推导 Υ轴方向的成像模型，如图 3为实点 Ρ在摄像机光轴所在 的与路面垂直的平面上的投影关系，图 4为物体在像平面上的投影关 图 3中， 摄像机光轴所在的与路面相垂直的平面为 0EI , 直线 ML 与直线 OG垂直， 与直线 fF的延长线相交于点 L。 点 py表示像平面上的 点 P在直线 ef上的投影， Py点是路面上的点 P在视野纵向对称线上的投 影， Z是直线 PyPy与直线 ML的交点。
下面推导从像平面的点 = ( ， yP) 到对应点？= (XP， ΥΡ) 间的关 系式。
假定摄像机镜头的水平视场角为 2 β。， 垂直视场角为 2α。， 摄像 俯仰角为 Υ。， 由此可得：
…… '-… * ( if) )
¾¾¾ 00 (：丄、 …… (11)
h ' tgye " ■
1 ^ h ' tg(y0 + o) …… "…， ( !3)
线數 (14) 在路■[! '坐标系中 s 由于线段 的长度就是 ^>0坐标 ，值， 根据三角函数， 式 (15) 義形
( 16) tl-t Yij-t aJ
劑有
H
Yp - h ' k丄 ' y . (17)
式 (17) 即为 像平面到路平面的载 fii 系， 其反函数:为
(18)
式 (18) 罪表示了 ¾平面到像平面的逆晚射关系
另外， 推导 X坐标的映射关系， 要利用上面导出的 Y轴坐标的映 射关系。 在路平面上， P点的 X坐标与 Y坐标关系如图 5所示， 图 5 即为 X轴方向成像模型， 各符号含意与图 1相同。 下面导出像平面与路平面上对应点的 X坐标的映射关 在 Δ I GO中，
Figure imgf000011_0001
OG Of ί h
.C 。 ¾'■'■■¾)■
故有
Figure imgf000011_0002
h
PC (21) 由相似 Δ UFC和. Δ UGJ司「得
PC IJF
( 22 ) 将式 (19) 、 式 (20) 、 式 (21) 代入式（22) 得
Figure imgf000011_0003
Ul式 ( 23) , 得
5* [¾ ¥ t g(¥a ."■*¾)」 ' ess V0"C½)
U'G (24) 在 Δ GOL 4
GL™ ' t ……，…， ί' Ύ ) 由像平面中 p= (xp， ：5φ)点¾位置关系， 并利用对顶角关系 得
¾― arcg (26)
w
在路平面 ABU中， 利用三角形相似关系可得
(2?) 则有
HG σ A 上式可简化为
( 28： - "^
■' ½ 3*· ΐ>- ' Αρ. '、4 ( 29 )
Figure imgf000012_0001
式（29)即为像平面到路平面的横向映射关系， 其逆函数则表; 了路平面到像平面的逆映射关系， 即
Figure imgf000012_0002
因此， 像平面坐标与路平面坐标之间的映射关系可以用下面一 组公式表;
Figure imgf000012_0003
通过上述推导过程， 能够得出长焦摄像机图像内任意一个影像 点在像平面坐标系中的坐标值与该图像点所对应的实点在路平面坐 标系中的坐标值的函数关系。
由于长焦摄像机与云台摄像机作为智能监控***整体进行安 装， 二者之间的间距在进行运算时可以忽略不计， 因此， 如图 6 所 示， 0点即为云台摄像机的位置， I点为 0点在路平面上的垂直投影。
通过步骤 2 ) 和步骤 3 ) 确定基准实点 N (XN， YN) 以及云台摄像 机的基准旋转角度， 其中云台摄像机在其球坐标系中水平 0° 方向与 IN的夹角 δ。为云台摄像机的基准水平旋转角度， 进而通过几何关系 计算不难得出目标实点 Μ与基准实点 Ν二者与云台摄像机的连线 M0、 NO 之间的水平夹角， gPM0、 NO在路平面上的投影 MI、 NI之间的夹角 δ2， 以及 Μ0与垂直方向的夹角 δ 其中 δ 为云台摄像机图像对准运动 目标时其在球坐标系中的目标垂直旋转角度； δ。与 δ2的和即为云台 摄像机的目标水平旋转角度。 31与32的推导过程如下： 通过公式 (12)可知 IG = h - tgy0 ， MY与 N^M、 N到 Y轴的投影 点， NYN的长度为则 XN， NYG的长度为 YN， 贝 IJ
: y Y:G.十 IG '…' 同遝得出
Figure imgf000013_0001
…………
arctg™™ ' ,… ，…， . (33 )
Figure imgf000013_0002
由子 Δ lMYM 形， 根据勾殺定理^以得出
Figure imgf000013_0003
则
arctg ………… （34)
l
当长焦摄像机监测跟踪到运动目标时，能够获取该运动目标在长 焦摄像机图像上的点， 该点即为步骤 3) 中的目标图像点， 经过步骤 1 ) 中的函数计算得出目标图像点对的应在路面上的目标实点的坐标 值。
通过公式 （33) 与公式 （34)， 可以得出云台摄像机的目标旋转 角度， 云台控制***即可控制云台自动旋转至目标旋转角度位置， 从 而对运动目标进行局部集中视频采集。
以上所述仅是本发明的优选实施方式， 应当指出的是， 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 做出若干改进和润饰， 这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

权 利 要 求 书
1、 一种云台摄像机自动定位角度计算方法， 其特征在于： 包括 以下步骤：
1 ) 利用几何关系推导出影像点在长焦摄像机像平面坐标系中的 坐标值与实点在长焦摄像机所拍摄区域路平面坐标系中的坐标值的 函数关系， 其中影像点为长焦摄像机图像上的点， 实点为影像点在长 焦摄像机所拍摄区域路面上点；
2) 选取长焦摄像机图像上任意一图像点作为基准图像点；
3 ) 转动云台摄像机， 使其图像中心， 即云台摄像机光轴对准该 基准图像点所对应的路面上的基准实点，记录此时云台摄像机在其球 坐标系中的水平和垂直的旋转角度为基准旋转角度；
4) 获取长焦摄像机图像上的任意一图像点作为目标图像点， 并 根据目标图像点坐标值以及步骤 1 ) 中的函数计算得出目标图像点对 的应在路面上的目标实点的坐标值；
5 ) 通过步骤 4) 中得出的目标实点的坐标值， 利用几何关系推 导出该目标实点与基准实点二者与云台摄像机的连线之间的水平夹 角以及目标实点到云台摄像机的连线与垂直方向的夹角，并据此计算 得出为当云台摄像机图像中心对准目标实点时其在球坐标系中的水 平和垂直的目标旋转角度。
2、 如权利要求 1所述云台摄像机自动定位角度计算方法， 其特 征在于： 所述步骤 1 ) 中， 取一实点 P, 其在路平面坐标系中的坐标 为 （XP, YP)， 实点 Ρ所对应的影像点为 ρ， 其在像平面坐标系中的坐 标为 （xP, yP)， 则有下列函数关系：
Figure imgf000016_0001
式 ( >中，
Figure imgf000016_0002
式 （2) 中， H为长焦摄像机像平面的高； W为长焦摄像机像平 面的宽； h为长焦摄像机以及云台摄像机的安装高度； 2β。为长焦摄像 机镜头的水平视场角； 2α。为长焦摄像机镜头的垂直视场角； γ。为长焦
PCT/CN2012/083254 2012-09-24 2012-10-20 云台摄像机自动定位角度计算方法 WO2014043973A1 (zh)

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