CN101146216B - 基于画面分割的视频定位及参数计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明是基于多级画面分割的实现图像定位及参数计算的方法，主要包含监控视野的分割、监控画面的分割、并将画面分割与视野分割通过摄像机的预置点关联一起、对末级画面参数(主要包含水平的起始角度、结束角度、距离摄像机最近监控点距离、距离摄像机最远监控点距离、区域名称)进行定义并定义了目标参数计算方法(主要涉及角度、距离摄像机距离的计算)。通过本方法，能实现在监控过程中，系统将根据操作者的要求自动将监控点的信息(地理位置、距离)反馈出来，对于类似森林防火、边防、航道、消防等行业更是具有积极的意义，使得操作人员通过远程图像监控系统发现情况时，能迅速、准确判断出相关的地理信息，及时指挥调度。

Description

基于画面分割的视频定位及参数计算方法

技术领域

本发明是属于数字视频监控中实现图像定位及参数计算的方法，能实现将视频背景相关信息反馈给操作者的一种方法。

背景技术

随着视频监控技术和通讯技术的发展，远程视频监控系统在各行各业得到了广泛的应用。通过远程视频数字监控系统可以实现远程集中监控，对于森林、航道、边防等场合来说，该系统更能显出其威力。可以实现较少的人力实现大范围的监控。

对于这类系统，一般均在管理中心设立监控中心，监控中心设立值班人员，值班人员通过对监控系统的操作(主要是通过控制键盘或是计算机)实现对各现场的监控。但是由于这类图像监控系统监控的背景范围广而且各画面之间非常相似，单纯依靠对象本身的特点来判断出现场的实际地理位置，相对较困难，特别是晚上就更困难了，所有的画面都是一片黑，即使白天有个别的地方能看出差异来，到了晚上也都是一样了。通过画面根本无从分辨实际的地理位置，更不要说要判断出方位、距离、大小等。

在这种情况下(特别是晚上)，即使发现了情况，往往要来回控制场景切换，通过比对较熟悉的画面来定位出事地点，而且判断出来的方位也不一定准确。

也有系统采用视频监控和GIS系统进行联动来定位和对参数进行计算，一来系统造价非常高，二来GIS需要的数据非常大。而本方法只需要很少的投入、极少部分参数设置即可实现定位及参数计算。

发明内容

本发明是基于多级画面分割的实现图像定位及参数计算的方法，通过本方法，能实现将视频背景信息及时反馈给操作者。本方法主要包含如下几点：

1、监控视野的分割；

2、监控画面的分割，并将画面分割与视野分割通过摄像机的预置点关联一起；

3、末级画面参数定义，包括水平的起始角度、结束角度、距离摄像机最近监控点距离、距离摄像机最远监控点距离、区域别名；由于末级画面内区域一般较小，可以很明确的进行标示，而且其距离监控点的距离也是较容易得到的，故采用在在末级画面定义画面参数。

4、定义目标参数计算方法，主要涉及角度计算、距离摄像机距离的计算。

通过本方法，能实现在监控过程中，系统将根据操作者的要求自动将监控点的信息(地理位置、距离)反馈出来，特别对于类似森林防火、边防、航道、消防等行业更是具有积极的意义。使得操作人员通过远程图像监控系统发现情况时，能迅速、准确判断出相关的地理信息，及时指挥调度。

附图说明

图1：视野分割图

图2：画面分割图

图3：画面参数定义图

具体实施方式

本方法具体实施方式如下：

1、监控视野的分割，首先需要做的是对各摄像机的视野进行规划并分割。如图1，每个摄像机的监控范围均是以该摄像机为中心的圆。先按一定的角度将各摄像机的视野分割为若干独立的一级子视野，再根据监控者的需要将各子视野进一步划分为角度更小的二级视野，也可以根据摄像机的俯仰角度对各视野进行划分，如此可以将各摄像机的整个视野分割为如图1所示结构；对于图中末级视野可以满足监控者清晰监控的要求，各视野之间重叠部分越少越好。

2、监控画面的分割，将以上分割后的各一级视野图像显示在计算机的显示器上，对当前图像进行独一无二的标识及命名。如图2所示，将整个屏幕分割为若干等分，各子画面可以占有一个或多个分割部分，子画面与子视野进行对应，根据需要可以全部一一对应，也可以部分一一对应，并将各下级子视野在当前级别视野中的分割坐标标示出来，并对各下级视野进行标识及命名、并将各下级视野的隶属关系进行记录，如此直到末级视野；系统通过摄像机的预置点将各子画面与各子视野进行一一对应，即对于任何一个子视野(不论级别)均对应到一个画面，并对应于该摄像机的一个预置点。

3、末级面参数定义，将画面切换到各末级画面，如图3所示，将该画面的所对应的如下参数与该画面进行对应：起始角度(起始线由监控者自定义)、结束角度、最近的距离(距离摄像机安装位置)、最远距离(有时最远距离很难确定可采用中心位置距摄像机距离)。

4、定义目标参数计算方法，对于末级视野中参数的计算，主要包含以下几项：

a、根据画面中的坐标参数确定画面的名称；

第一步，判断当前的画面是否为末级画面，若为末级画面，即可返回当前画面的名称及相关信息，完成；

第二步，在当前画面不是末级画面的情况下，根据当前画面中画面分割的信息，判断出选取的坐标点所属子画面，即可判断出画面名称；

b、根据各画面中的坐标参数确定该坐标位置的角度；

z＝px*(b-a)/w+a

式中：z：画面中某点相对屏幕最左(右)边的角度，参看图3

px：需要计算的该点在屏幕相对最左(右)边的像素宽度，参看图3

a：画面最左(右)边相对于起始位置的角度，参看图3

b：画面最右(左)边相对于起始位置的角度，参看图3

w：屏幕的像素宽度

c、根据各画面中的坐标参数确定该坐标距离摄像机的距离；

L＝py*(X2-X1)/h+X1

式中：L：画面中某点距离摄像机安装点的距离，参看图3

py：需要计算的该点在屏幕相对最底部的像素高度，参看图3

X2：画面最高点距离摄像机的距离(该点较难确定情况下，可以采用中心点)，参看图3

X1：画面最底边距离摄像机的距离，参看图3

h：屏幕的像素高度。

5、关于运行界面：画面显示于屏幕上时，带有子画面的将各子画面的分割线同时也显示出来，便于操作者进行操作，对带有子画面的画面，定义了根据当前点位置切换到下级画面的控制命令。

6、关于各画面之间的重叠：一是重叠部分越少越好，可以在定义子视野时通过定义各视野之间的明显的边界达到；二是在以上的计算公式中将定义画面的四边值均向中心方向移，使重叠部分消除；

三是告诉操作者如果操作时，不要点击画面边缘以求得画面的属性，如果对象恰好位于分割画面处，可以用该画面两侧的点属性作为参照。

7、关于计算的准确度说明，本方法的准确度说明如下：

1)末级画面中地势变化越小，计算的准确度越高；

2)末级画面参数输入越准确，计算的准确度越高。

Claims (2)

1.基于画面分割的视频定位及参数计算方法，其特征是：以摄像机为中心，按照一定的角度将整个视野分割为若干一级子视野，然后对一级子视野按照需要或摄像机的俯仰角度分割为下一级视野，直到满足监控管理的需要；然后将分割后的各一级子视野的图像显示在计算机显示器上，对当前图像进行独一无二的标识及命名，然后将整个画面分割为若干等份，各子画面占有一个或多个等份，子画面与子视野进行对应，然后再对下级视野对应的画面按照以上方式继续进行分割，直到末级视野，各子画面和各子视野通过摄像机的预置点进行一一对应，然后对各画面进行命名、并将各下级视野的隶属关系进行记录；然后将画面切换到各末级画面，该画面所对应的如下参数与该画面进行对应：起始角度、结束角度、距离摄像机位置最近的距离、距离摄像机最远的距离；然后定义目标参数计算方法，所述目标参数计算方法为：对于末级视野中参数的计算主要包括以下几项，

a、根据画面中的坐标参数确定画面的名称

第一步，判断当前的画面是否为末级画面，若为末级画面，即返回当前画面的名称及相关信息，完成；

第二步，在当前画面不是末级画面的情况下，根据当前画面中画面分割的信息，判断出选取的坐标点所属子画面，即判断出画面名称；

b、根据各画面中的坐标参数确定该坐标位置的角度

z＝px*(b-a)/w+a

式中：z：画面中某点相对屏幕最左边的角度

px：需要计算的该点在屏幕相对最左边的像素宽度

a：画面最左边相对于起始位置的角度

b：画面最右边相对于起始位置的角度

w：屏幕的像素宽度

c、根据各画面中的坐标参数确定该坐标距离摄像机的距离；

L＝py*(X2-X1)/h+X1

式中：L：画面中某点距离摄像机安装点的距离

py：需要计算的该点在屏幕相对最底部的像素高度

X2：画面最高点距离摄像机的距离

X1：画面最底边距离摄像机的距离

h：屏幕的像素高度。

2.权利要求1所述的方法，其特征为：当进行画面分割时，在画面显示于屏幕上时，带有子画面的需要将各子画面的分割线同时也显示出来，便于操作者进行操作；对带子画面的画面，定义了根据当前点位置切换到下级画面的控制命令。

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