[发明专利]一种目标位置驱动PTZ摄像机的方法

说明书

技术领域

本发明属于视频监控领域，涉及一种目标位置驱动PTZ摄像机的方法。

背景技术

随着我国城镇化加快，城市人口日益增多，城市快速膨胀，对突发公共事件的监控任务越来越重。由此，全国各个城市都加大了摄像机网络建设的硬件投入。随着视摄像机网络的日益完善，多摄像机的协同监控就成为视频监控领域中一个日益关注的问题。

现有的多摄像机协同主要研究在固定视域下的有重叠视域和无重叠视域的监控策略，依照约束不同可分为两种方案：

方案一：基于视频空间一致的监控策略和基于射影空间一致的监控策略。基于视频空间一致的监控策略主要应用目标自身特征一致性的约束，即目标本身的特性在穿越多个摄像机视野时是不变的，如目标的颜色、形状等外观特征；

方案二：基于射影空间一致的监控策略，即目标在射影空间是受摄像机几何约束的，如空间目标的3D方位约束、对极约束、共面约束；

方案一的关键技术在于目标的一致性判别，但因受目标匹配技术的限制，对一些非刚体的或复杂的物体的监控容易出现错匹配、漏匹配等问题；方案二应用物体的一些位置关系，可以较好地处理目标一致性问题。但射影空间与真实地理空间依然存在差距，主要表现在：1.各摄像机的射影空间坐标系不统一；2.没有考虑到实际地理场景中的障碍物影响；这两点都将对协同监控的有效性产生影响。

此外，当前的多摄像监控策略只考虑目标在固定摄像机状况下的一致性监控，对摄像机的调度策略的研究和实现较少。这就很难真正从全局上调动整个摄像机网络对目标实行实时的，全方位的监控。

发明内容

本发明的目的在于提供一种目标位置驱动PTZ摄像机的方法，旨在加入地理场景的约束，解决现有视频监控技术在多摄像机协同监控能力不足问题。

基本思路为：计算各监控摄像机其在地面的覆盖范围，作为监控摄像机在二维地图上的可视域；输入目标的地理坐标，查询可视域可以覆盖其的监控摄像机，作为有效监控摄像机；将各监控摄像机主光轴瞄准目标并尽可能使目标离摄像机的视野中心最近，从而使整个监控摄像机网络尽可能完整清楚地监控目标。

本发明关于这种目标位置驱动PTZ摄像机的方法具体步骤为：

(1)根据摄像机内外参数、CCD靶面的宽和高，俯仰角、方位角的变化范围，应用摄像机可视域分析算法，计算各个摄像机的可视域，并存入空间数据库中；

(2)输入目标的地理坐标，根据空间数据库存储的摄像机无障碍条件下的可视域，结合障碍物信息查询视野可以覆盖到目标的有效监控摄像机；

(3)通过瞄准算法，计算出各个有效监控摄像机当前最优监控位置（视野中心或者离视野中心最近）的俯仰角和方位角，并通过摄像机的控制接口调整其俯仰角和方位角，从而使目标实时收到“视频包围”。

上述目标位置驱动PTZ摄像机的方法中的摄像机无障碍条件下的可视域，具体步骤还分为：

(1)利用摄像机的视野计算方法计算摄像机在俯仰情况下视野最大覆盖范围；

(2)将视野最大覆盖范围根据摄像机的平移范围，进行旋转得到一个近似扇形的区域。

其中摄像机的视野计算方法，利用仿射摄像机模型，根据当前的焦距、俯仰角、方位角、CCD靶面宽/高，计算摄像机在地面的梯形投射范围，作为当前摄像机的视野。

上述目标位置驱动PTZ摄像机的方法的有效摄像机查询算法，具体步骤还分为：

(1)输入目标的地理坐标，通过判断点在多边形内的算法，查询无障碍可视域可以覆盖其的监控摄像机，作为候选有效摄像机；

(2)查询各候选有效摄像机与目标之间的存在的疑似障碍物，根据障碍物高度判断视线能否穿过障碍物，若不能穿过则将其从候选有效摄像机中删除。

上述目标位置驱动PTZ摄像机的方法中的瞄准算法具体包括以下几个步骤：

(1)计算摄像机可视域分为核心区域与非核心区域，即主光轴可以瞄准的目标区域和主光轴不能瞄准目标的区域；

(2)判断目标是否在核心范围内，若在核心范围内，将主光轴对准目标，若不在核心范围内，则将目标置于视野最佳位置，即将方位角或俯仰角调整到最大或最小，使其视野中心的距离最近。