[发明专利]可变焦阵列摄像机协同获取不同分辨率多目标视频方法

说明书

技术领域

本发明属于图像处理技术领域，涉及视频图像监控方法，可用于对大场景内多目标视频图像的获取。

背景技术

随着社会、经济的发展，人们对安全防范的需求越来越高，视频监控作为安全防护领域中的有效手段，应用越来越普遍，应用要求也在不断地提高。视频监控系统发展了短短二十几年时间，从最早模拟监控到前些年火热的数字监控，再到方兴未艾的网络视频监控，发生了翻天覆地的变化。近年来，随着计算机、网络以及图像处理、传输技术的飞速发展，在视频监控系统中获取高质量视频已经变得引人注意。

然而，在传统的视频监控系统中，对视频的获取往往是在待监控场景中布置几个低分辨率摄像机，每个摄像机相互间是独立的，他们各自采集场景中一个固定区域的视频，并通过网络将处理后的视频传输到远程监控终端的显示器上显示，用户只能在远程监控终端上看到几个单独的低质量视频。而对于单个的低质量视频，用户在使用时经常遇到这样的问题：当被监控场景较大，特别是场景中有多个目标时，感兴趣的目标分辨率过小，不利于观看。

对于这样的情况，若对硬件升级采用高分辨率的摄像机，由于受网络带宽的影响，不得不对高分辨的图像采用较低的码率压缩，而这种处理会使视觉效果大打折扣；另外随着摄像机分辨率的提高，其价格也相应增加。

发明内容

本发明的目的在于克服上述已有技术的不足，提供一种可变焦阵列摄像机协同获取不同分辨率下多目标视频的方法，以实现在大的场景尺度下，低代价获取多目标的高分辨率视频和高质量的场景视频。

为实现上述目的，本发明的可变焦阵列摄像机协同获取不同分辨率多目标视频的技术思路是：用N个可变焦的低分辨率摄像机拍摄同一个场景，其中在阵列中心的一个摄像机用于拍摄整个场景，其余在阵列四周的N-1个摄像机用于拍摄场景中的感兴趣目标。通过感兴趣区域检测算法与已知的摄像机焦距和焦比，获得场景中目标的个数、位置、尺度等信息，利用这些信息控制其余N-1个摄像机协同工作，通过计算得到的参数控制他们开启、旋转、变焦等操作。当监控感兴趣目标的摄像机开始工作后，摄像机通过旋转对移动的目标进行跟踪，当目标脱离监控摄像机最大旋转角度的范围后，重新分析场景，控制摄像机协同工作。其具体实现步骤如下：

(1)用N个可变焦低分辨率摄像机组成的阵列拍摄同一场景，其中在阵列中心的一个拍摄大场景，其余在阵列四周的N-1个摄像机拍摄场景内的目标；

(2)将拍摄的大场景视频图像通过网络传输给接收端，由接收端对场景图像进行理解与分析，获得场景中目标的个数、位置和尺度信息，并结合N个摄像机的相对位置、焦距和焦比信息，根据小孔成像模型和三角模型计算拍摄目标摄像机的工作参数，通过网络反馈给摄像机；

(3)摄像机阵列从网络得到的工作参数后协同工作，对场景中的目标跟踪监控，并通过标准视频编码器，得到N-1个高分辨率目标码流和一个低分辨率场景码流，通过网络发送给接收端；

(4)将由网络得到的N个码流在接收端解码，得到N-1个目标视频与一个场景视频，并对该N-1个目标视频图像与一个场景视频图像进行图像融合，得到高质量的场景视频图像显示；

(5)在监控过程中，若场景中的目标移动，监控目标的摄像机对目标进行跟踪，从而使目标中心一直处于摄像机镜头中心；

(6)若目标脱离监控摄像机旋转角度的范围后，重复步骤(2)至步骤(4)，重新控制摄像机阵列协同工作。

步骤(2)所述的摄像机的工作参数，包括拍摄目标摄像机的工作状态、拍摄目标摄像机的焦距和拍摄目标摄像机的旋转角度。

本发明与现有的技术相比具有以下优点：

1.本发明由于采用了小孔成像模型和三角模型计算拍摄目标摄像机的工作参数，因而能够控制摄像机阵列协同工作，同时拍摄大场景和场景中的多个目标；

2.本发明由于采用可变焦阵列摄像机，可以获取场景视频和不同分辨率的目标视频，有利于进行图像融合得到高分辨率和高质量的场景视频；

3.本发明由于仍然使用普通摄像头，没有使用高清摄像头，实现成本低，而且可以在带宽受限的网络条件下工作。

附图说明

图1为本发明实现方法的系统框图；

图2为本发明实现计算摄像机焦距的原理图；

图3为本发明实现计算摄像机旋转角度的原理图；

图4为本发明实现方法的流程图。

具体实施方式

参照图1和图4，本发明的可变焦阵列摄像机协同获取不同分辨率多目标视频方法，包括如下步骤：

步骤1：用N个可变焦低分辨率摄像机组成的阵列拍摄同一场景。