[发明专利]基于摄像头角度的越界检测方法

权利要求书

1.一种基于摄像头角度的区域入侵检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：首先获取摄像头视线方向与地面的夹角α，然后沿摄像头拍摄图像的水平方向作地面的垂直面，获取摄像头中心和警示区域中心的连线在该地面垂直面上的投影与地面的夹角β；在进行摄像头安装时，夹角α的取值范围为50°≤α≤90°，夹角β的取值范围为50°≤β≤90°；

S2：用户在视频监控图像上沿警示区域的边沿依次设置警示区域的边界顶点，将相邻边界顶点连接得到警示区域封闭边界线，并在封闭边界线的两个相邻端点之间设置安全通道线段的端点，连接安全通道线段端点得到安全通道线段；根据实际需要设置跟踪目标位于边界线内部和外部的安全标识，至少将其中一种情况的安全标识设置为1，其余为0；

S3：对封闭边界线进行扩大和缩小，得到扩大边界线和缩小边界线，将扩大边界线和缩小边界线所围区域作为跟踪区域；初始化跟踪目标集合O为空集，每个跟踪目标对应一个坐标队列；

S4：对每帧视频监控图像进行运动目标检测，得到运动目标区域，筛选出位于跟踪区域的运动目标区域，再将筛选得到的运动目标区域与跟踪目标集合O的跟踪目标进行匹配跟踪，分为以下情况：

(1)如果有运动目标区域无法找到匹配的跟踪目标，将该运动目标区域作为新的跟踪目标加入跟踪目标集合O，将其质心坐标加入坐标队列；

(2)如果有运动目标区域与跟踪目标一一对应匹配，将运动目标区域的质心坐标加入跟踪目标的坐标队列；

(3)如果有一个运动目标区域与X个跟踪目标匹配，其中X＞1，将运动目标区域的质心坐标分别加入X个跟踪目标的坐标队列；

(4)如果有Y个运动目标区域与跟踪目标匹配，其中Y＞1，将该跟踪目标分离成Y个跟踪目标，每个跟踪目标的坐标队列均复制分离前跟踪目标的坐标队列，然后将本帧中运动目标区域的质心坐标分别加入对应跟踪目标的坐标队列；

(5)目标消失：如果没有运动目标区域与跟踪目标匹配，将该跟踪目标从跟踪目标集合O中删除，并删除对应的坐标队列；

S5：每帧视频监控图像进行运动目标检测和匹配跟踪后，进行目标行为分析，具体包括以下步骤：

S5.1：根据摄像头角度对跟踪目标进行质心位置纠正，具体方法为：

首先根据夹角α按以下四种情况进行质心纠正：

1)如果α∈[80°,90°]，质心不进行纠正；

2)如果α∈[70°,80°)，质心坐标下移跟踪目标外接矩形框高度的1/6；

3)如果α∈[60°,70°)，质心坐标下移跟踪目标外接矩形框高度的1/4；

4)如果α∈[50°,60°)，质心坐标下移跟踪目标外接矩形框高度的1/3；

然后根据夹角β按照以下四种情况进行质心纠正：

1)如果β∈[80°,90°]，质心不进行纠正；

2)如果β∈[70°,80°)，当摄像头位于警示区域中心点的左边，质心坐标左移跟踪目标外接矩形框宽度的1/6，当摄像头位于警示区域中心点的右边，质心坐标右移跟踪目标外接矩形框宽度的1/6；

3)如果β∈[60°,70°)，当摄像头位于警示区域中心点的左边，质心坐标左移跟踪目标外接矩形框宽度的1/4，当摄像头位于警示区域中心点的右边，质心坐标右移跟踪目标外接矩形框宽度的1/4；

4)如果β∈[50°,60°)，当摄像头位于警示区域中心点的左边，质心坐标左移跟踪目标外接矩形框宽度的1/3，当摄像头位于警示区域中心点的右边，质心坐标右移跟踪目标外接矩形框宽度的1/3；

S5.2：对于跟踪目标集合O中的每个跟踪目标，首先判断质心到边界线各条边的垂心是否位于对应顶点之间，如果不是，计算对应两个顶点与跟踪目标质心的距离，选择其中较小值作为质心到该条边的距离，否则计算质心到该条边的垂直距离；从所求得所有距离中筛选出最小距离D_min；

S5.3：判断是否D_min＜H_D1，H_D1表示预设阈值，如果不是，目标安全，不作任何操作，否则进入步骤S5.4；

S5.4：计算质心到安全通道线段的垂心如果垂心在安全通道线段上，进入步骤S5.5，否则进入步骤S5.6；

S5.5：计算质心到安全通道线段的距离D_l，如果D_l≤D_min，目标安全，不作任何操作，否则进入步骤S5.6；

S5.6：判断是否D_min＜H_D2，H_D2表示预设阈值，并且H_D2＜H_D1，如果是进行报警，并根据目标的坐标队列在视频监控画面中标示出目标轨迹，否则进入步骤S5.7；

S5.7：判断跟踪目标在边界线外部还是内部，再判断对应的安全标识是否为1，如果是，进行预警，并根据目标的坐标队列在视频监控画面中标示出目标轨迹，否则目标安全，不作任何操作；

S6：判断越界检测是否结束，如果是，检测结束，否则返回步骤S4对下一帧监控视频图像进行检测。