專(zhuān)利名稱(chēng)：云臺(tái)攝像機(jī)自動(dòng)定位角度計(jì)算方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及視頻圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種基于長(zhǎng)焦攝像機(jī)圖像對(duì)云臺(tái)攝像機(jī)進(jìn)行自動(dòng)定位的角度計(jì)算方法。
背景技術(shù)：
隨著智能監(jiān)控技術(shù)的不斷發(fā)展和圖像處理技術(shù)的日益成熟，原有的采用人力進(jìn)行可疑目標(biāo)監(jiān)控已經(jīng)滿足不了需求，而以人工智能和視頻分析等技術(shù)為主的智能安防系統(tǒng)很大程度上能彌補(bǔ)人力不足的問(wèn)題。智能安防系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)在于可全天候?qū)ΡO(jiān)控場(chǎng)景進(jìn)行分析，并實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)場(chǎng)景中的可疑目標(biāo)，通過(guò)報(bào)警等形式通知監(jiān)控人員做出決策，因此有著廣闊的發(fā)展空間和巨大的潛在市場(chǎng)。在監(jiān)控領(lǐng)域使用廣角攝像機(jī)和云臺(tái)攝像機(jī)配合的方式可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)視較大的場(chǎng)景， 采用智能圖像分析方法對(duì)廣角攝像機(jī)采集到的視頻圖像進(jìn)行分析，檢測(cè)和跟蹤廣角攝像機(jī)視頻圖像中的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，雖然廣角攝像機(jī)的視角較大，但是監(jiān)控畫(huà)面失真較大，畫(huà)面的清晰度也比較差，而云臺(tái)攝像機(jī)采用了大變倍的一體化攝像機(jī)，可以帶來(lái)很清晰的監(jiān)控畫(huà)面，從而使用云臺(tái)攝像機(jī)進(jìn)一步觀測(cè)跟蹤目標(biāo)，指揮云臺(tái)攝像機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)和變倍，云臺(tái)攝像機(jī)對(duì)該跟蹤目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行局部集中視頻采集，使在廣角攝像機(jī)的視頻圖像中的跟蹤目標(biāo)清晰的呈現(xiàn)在云臺(tái)攝像機(jī)的視頻圖像中。使用時(shí)廣角攝像機(jī)與云臺(tái)攝像機(jī)相結(jié)合，通過(guò)廣角攝像機(jī)的圖像進(jìn)行檢測(cè)獲取運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)，再控制高速球型的云臺(tái)攝像機(jī)轉(zhuǎn)到運(yùn)動(dòng)目標(biāo)所在的方向，對(duì)目標(biāo)進(jìn)行細(xì)節(jié)的監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)全景智能的監(jiān)控，然而在廣角攝像機(jī)與云臺(tái)攝像機(jī)相結(jié)合的監(jiān)控系統(tǒng)中，廣角攝像機(jī)雖然視角大，但是其觀測(cè)距離不夠遠(yuǎn)，如果將采用長(zhǎng)焦攝像機(jī)代替廣角攝像機(jī)就可以實(shí)現(xiàn)距離更遠(yuǎn)的監(jiān)控。雖然長(zhǎng)焦攝像機(jī)的視場(chǎng)角較小，但可以使用多個(gè)長(zhǎng)焦攝像機(jī)相配合以實(shí)現(xiàn)更大視場(chǎng)角。也可以將長(zhǎng)焦攝像機(jī)和廣角攝像機(jī)結(jié)合使用，使用廣角攝像機(jī)對(duì)近距離的較大范圍的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)和跟蹤，使用多個(gè)長(zhǎng)焦攝像機(jī)對(duì)遠(yuǎn)距離的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和跟蹤，這樣就可以實(shí)現(xiàn)比單一廣角攝像機(jī)更廣泛的監(jiān)控范圍，這是監(jiān)控領(lǐng)域的一個(gè)重要發(fā)展方向。廣角攝像機(jī)可以采用魚(yú)眼投影規(guī)則計(jì)算廣角攝像機(jī)圖像點(diǎn)和云臺(tái)攝像機(jī)圖像點(diǎn)的位置對(duì)應(yīng)關(guān)系。而采用多個(gè)長(zhǎng)焦攝像機(jī)實(shí)現(xiàn)全景智能跟蹤的難點(diǎn)是如何使云臺(tái)攝像機(jī)對(duì)長(zhǎng)焦攝像機(jī)所監(jiān)測(cè)和跟蹤到的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行自動(dòng)定位。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種在長(zhǎng)焦攝像機(jī)與云臺(tái)攝像機(jī)相配合的監(jiān)控系統(tǒng)中，能夠通過(guò)長(zhǎng)焦攝像機(jī)圖像上的點(diǎn)的坐標(biāo)與云臺(tái)攝像機(jī)旋轉(zhuǎn)角度坐標(biāo)相轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)云臺(tái)攝像機(jī)對(duì)長(zhǎng)焦攝像機(jī)所監(jiān)測(cè)跟蹤到的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行自動(dòng)定位的角度計(jì)算方法。為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的一種云臺(tái)攝像機(jī)自動(dòng)定位角度計(jì)算方法，包括以下步驟I)利用幾何關(guān)系推導(dǎo)出影像點(diǎn)在長(zhǎng)焦攝像機(jī)像平面坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值與實(shí)點(diǎn)在長(zhǎng)焦攝像機(jī)所拍攝區(qū)域路平面坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值的函數(shù)關(guān)系，其中影像點(diǎn)為長(zhǎng)焦攝像機(jī)圖像上的點(diǎn)，實(shí)點(diǎn)為影像點(diǎn)在長(zhǎng)焦攝像機(jī)所拍攝區(qū)域路面上點(diǎn)；2)選取長(zhǎng)焦攝像機(jī)圖像上任意一圖像點(diǎn)作為基準(zhǔn)圖像點(diǎn)；3 )轉(zhuǎn)動(dòng)云臺(tái)攝像機(jī),使其圖像中心，即云臺(tái)攝像機(jī)光軸對(duì)準(zhǔn)該基準(zhǔn)圖像點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的路面上的基準(zhǔn)實(shí)點(diǎn)，記錄此時(shí)云臺(tái)攝像機(jī)在其球坐標(biāo)系中的水平和垂直的旋轉(zhuǎn)角度為基準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)角度；4)獲取長(zhǎng)焦攝像機(jī)圖像上的任意一圖像點(diǎn)作為目標(biāo)圖像點(diǎn)，并根據(jù)目標(biāo)圖像點(diǎn)坐標(biāo)值以及步驟I)中的函數(shù)計(jì)算得出目標(biāo)圖像點(diǎn)對(duì)的應(yīng)在路面上的目標(biāo)實(shí)點(diǎn)的坐標(biāo)值；5)通過(guò)步驟4)中得出的目標(biāo)實(shí)點(diǎn)的坐標(biāo)值，利用幾何關(guān)系推導(dǎo)出該目標(biāo)實(shí)點(diǎn)與基準(zhǔn)實(shí)點(diǎn)二者到云臺(tái)攝像機(jī)的連線之間的水平夾角以及目標(biāo)實(shí)點(diǎn)到云臺(tái)攝像機(jī)的連線與垂直方向的夾角，并據(jù)此計(jì)算得出為當(dāng)云臺(tái)攝像機(jī)圖像中心對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)實(shí)點(diǎn)時(shí)其在球坐標(biāo)系中的水平和垂直的目標(biāo)旋轉(zhuǎn)角度。 所述步驟I)中，取一實(shí)點(diǎn)P，其在路平面坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為(Xp，Yp)，實(shí)點(diǎn)P所對(duì)應(yīng)的影像點(diǎn)為P，其在像平面坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為(Xp，yp)，則有下列函數(shù)關(guān)系
權(quán)利要求
1.一種云臺(tái)攝像機(jī)自動(dòng)定位角度計(jì)算方法，其特征在于包括以下步驟 1)利用幾何關(guān)系推導(dǎo)出影像點(diǎn)在長(zhǎng)焦攝像機(jī)像平面坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值與實(shí)點(diǎn)在長(zhǎng)焦攝像機(jī)所拍攝區(qū)域路平面坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值的函數(shù)關(guān)系，其中影像點(diǎn)為長(zhǎng)焦攝像機(jī)圖像上的點(diǎn)，實(shí)點(diǎn)為影像點(diǎn)在長(zhǎng)焦攝像機(jī)所拍攝區(qū)域路面上點(diǎn)； 2)選取長(zhǎng)焦攝像機(jī)圖像上任意一圖像點(diǎn)作為基準(zhǔn)圖像點(diǎn)； 3)轉(zhuǎn)動(dòng)云臺(tái)攝像機(jī)，使其圖像中心，即云臺(tái)攝像機(jī)光軸對(duì)準(zhǔn)該基準(zhǔn)圖像點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的路面上的基準(zhǔn)實(shí)點(diǎn)，記錄此時(shí)云臺(tái)攝像機(jī)在其球坐標(biāo)系中的水平和垂直的旋轉(zhuǎn)角度為基準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)角度； 4)獲取長(zhǎng)焦攝像機(jī)圖像上的任意一圖像點(diǎn)作為目標(biāo)圖像點(diǎn)，并根據(jù)目標(biāo)圖像點(diǎn)坐標(biāo)值以及步驟I)中的函數(shù)計(jì)算得出目標(biāo)圖像點(diǎn)對(duì)的應(yīng)在路面上的目標(biāo)實(shí)點(diǎn)的坐標(biāo)值； 5)通過(guò)步驟4)中得出的目標(biāo)實(shí)點(diǎn)的坐標(biāo)值，利用幾何關(guān)系推導(dǎo)出該目標(biāo)實(shí)點(diǎn)與基準(zhǔn)實(shí)點(diǎn)二者與云臺(tái)攝像機(jī)的連線之間的水平夾角以及目標(biāo)實(shí)點(diǎn)到云臺(tái)攝像機(jī)的連線與垂直方向的夾角，并據(jù)此計(jì)算得出為當(dāng)云臺(tái)攝像機(jī)圖像中心對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)實(shí)點(diǎn)時(shí)其在球坐標(biāo)系中的水平和垂直的目標(biāo)旋轉(zhuǎn)角度。
2.如權(quán)利要求I所述云臺(tái)攝像機(jī)自動(dòng)定位角度計(jì)算方法，其特征在于所述步驟I)中，取一實(shí)點(diǎn)P，其在路平面坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為(XP，YP)，實(shí)點(diǎn)P所對(duì)應(yīng)的影像點(diǎn)為P，其在像平面坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為(Xp，yp)，則有下列函數(shù)關(guān)系
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種云臺(tái)攝像機(jī)自動(dòng)定位角度計(jì)算方法，通過(guò)計(jì)算獲得長(zhǎng)焦攝像機(jī)圖像上的點(diǎn)的坐標(biāo)與云臺(tái)攝像機(jī)旋轉(zhuǎn)角度坐標(biāo)相轉(zhuǎn)換的模型，從而根據(jù)長(zhǎng)焦攝像機(jī)所監(jiān)測(cè)和跟蹤到的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)在圖像上的坐標(biāo)信息，使云臺(tái)攝像機(jī)能夠快速旋轉(zhuǎn)至該光軸角度對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行局部集中視頻采集。本發(fā)明的云臺(tái)攝像機(jī)自動(dòng)定位角度計(jì)算方法，長(zhǎng)焦攝像機(jī)與云臺(tái)攝像機(jī)相配合的多攝像機(jī)智能監(jiān)控系統(tǒng)就能夠得以實(shí)現(xiàn)，并在視頻監(jiān)控領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
文檔編號(hào)G06F19/00GK102902884SQ20121035789
公開(kāi)日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月24日
發(fā)明者葉晨, 武付軍, 張福明, 張羽 申請(qǐng)人:天津市亞安科技股份有限公司