CN101198030B - 一种视频监控系统的摄像机定位方法及定位装置 - Google Patents
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Abstract
一种视频监控系统的摄像机定位方法及装置，该方法包含如下步骤，设置包含多个定位子区域的目标定位界面，每一定位子区域对应待监控区域中的一个待监控子区域的姿态参数；在目标定位界面选择一个定位子区域时，获取对应的待监控子区域的姿态参数，使用该姿态参数对摄像机进行定位。采用本发明的目标定位方法及装置，监控人员在目标定位界面上通过图像、文字等形式直观地识别和选择定位子区域，目标定位单元根据选定的定位子区域获取对应的目标姿态参数，将目标姿态参数转换成相应的云台动作参数发送给云台，将摄像机进行精确地一次定位。
Description
技术领域
本发明涉及一种视频监控系统的摄像机定位方法及定位装置。
背景技术
视频监控作为一种传统视频技术与现代通信技术相结合的应用，目前在国内外已引起了越来越多的关注，并在金融、公安、交通等领域被广泛应用。最早的视频监控系统是全模拟的视频监控系统，也称闭路电视监控系统。图像信息通过视频电缆，以模拟数据的方式从监控摄像机传输至监视器，一般传输距离不能太远，主要应用于小范围内的监控，监控图像一般只能在控制中心查看。随着数字技术的发展，数字视频监控系统从20世纪90年代中期开始出现，以数字控制的视频设备替代原来的模拟视频设备，以数字硬盘录像机替代原来的模拟录像机，将原来的磁带存储模式转变成数字存储录像，在此基础上产生了全数字的视频监控系统，可以基于PC(Personal Computer，个人电脑)或嵌入式设备构成监控系统，并进行多媒体管理。这类系统是目前视频监控市场的主流。
随着有线宽带网络的普及，视频监控逐渐从本地监控向远程监控发展，出现了以网络视频服务器为代表的远程网络视频监控系统。网络视频服务器解决了视频流在网络上的传输问题，从图像采集开始进行数字化处理和传输，这样使得传输线路的选择更加多样性，只要是网络存在的地方，就可以提供图像传输。
图1是一种典型的网络视频监控系统的结构示意图。如图1所示，摄像机将拍摄到的数字图像数据通过网络(局域网或广域网)发送给监控服务器；监控服务器显示接收到的图像。
为了增加单台摄像机的监控范围，摄像机通常被安装在云台上。视频监控系统的监控服务器可通过向云台发送操作指令改变摄像机的镜头角度/方向(拍摄角度/方向)。
现有的带云台的视频监控系统，为了控制云台上的摄像机从当前角度/方向转动到目标角度/方向，一般需要通过摇杆、轨迹球等控制器件进行操作，操作起来比较便捷快速。但是采用这种方案有一个问题，就是很难兼顾操作的灵敏度和准确性。如果将操作灵敏度提高，那么稍微移动一下摇杆、轨迹球，摄像头就有可能超出预期定位范围，操作人员还需要根据反馈回的图像重新往回转摇杆、轨迹球。通常需要经过多次的定位才能使摄像头转动到理想位置。
还有的一些带云台视频监控系统则使用显示在屏幕上的操作界面进行摄像头的转动。该操作界面提供诸如“向上”、“向下”、“向左”、“向右”等控制按钮，每当操作人员点击一次按钮时，云台上的摄像机就按预先设定的步长向该方向转动一次。这种操作方式与上述操作方式一样，也很难兼顾操作的灵敏度和准确性，如果步长值较大，可能无法准确地对摄像头进行定位，通常还需要设置微调按钮进一步调节，操作起来比较麻烦。
无论采用上述哪种操作器件或操作方式，因为操作人员发出操作命令和云台电机执行该操作命令之间不可避免的有一定延迟，另外从摄像机捕捉画面到传送到操作者的屏幕上也会有一定延迟，因此从控制的角度看，很难实现摄像头的快速一步到位。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提出一种可对摄像机进行快速、准确地定位的视频监控系统的摄像机定位方法及定位装置。
为了解决上述问题，本发明提供一种视频监控系统的摄像机定位方法，其特征在于，设置包含多个定位子区域的目标定位界面，每一定位子区域对应待监控区域中的一个待监控子区域的姿态参数；在目标定位界面选择一个定位子区域时，获取对应的待监控子区域的姿态参数，使用该姿态参数对摄像机进行定位。
此外，在所述目标定位界面的定位子区域上显示对应的待监控子区域的特征信息。
此外，所述特征信息为：预先绘制或拍摄的待监控子区域的图像；或为待监控子区域设置的文字标识。
此外，设置包含定位子区域与姿态参数对应关系的姿态参数映射表；在目标定位界面上选择一个定位子区域时，使用定位子区域标识从姿态参数映射表中获取对应的待监控子区域的姿态参数。
此外，获取所述待监控子区域的姿态参数后，根据所获取的姿态参数和摄像机的当前姿态参数的差值计算动作参数；使用该动作参数对摄像机进行定位。
此外，所述目标定位界面用于对多个摄像机进行定位；所述姿态参数映射表中包含定位子区域与姿态参数和摄像机标识的对应关系；在目标定位界面选择一个定位子区域时，使用定位子区域标识从姿态参数映射表中获取对应的待监控子区域的姿态参数和摄像机标识；并使用该姿态参数对该摄像机标识所对应的摄像机进行定位。
此外，所述姿态参数包含水平角度和俯仰角度。
本发明还提供一种视频监控系统的摄像机定位装置，包含输入单元，摄像机支撑单元和安装在其上的摄像机，其特征在于，该装置还包括：目标定位界面，目标定位单元，存储有姿态参数映射表的存储器；其中：
目标定位界面包含多个定位子区域；当使用所述输入单元选择定位子区域时，目标定位界面用于输出选定的定位子区域的标识信息；
目标定位单元用于接收目标定位界面输出的定位子区域的标识信息，并根据该标识信息从所述姿态参数映射表中获取与该定位子区域对应的待监控区域中的待监控子区域的姿态参数；并根据该姿态参数对所述摄像机支撑单元进行定位。
此外，所述定位子区域上显示有对应的待监控子区域的特征信息；所述特征信息为预先绘制或拍摄的待监控子区域的图像；或为待监控子区域设置的文字标识。
此外，所述目标定位界面用于对多个摄像机支撑单元进行定位；所述姿态参数映射表中包含定位子区域与姿态参数和摄像机标识的对应关系；在目标定位界面选择一个定位子区域时，使用定位子区域标识从姿态参数映射表中获取对应的待监控子区域的姿态参数和摄像机标识；并使用该姿态参数对该摄像机标识所对应的摄像机支撑单元进行定位。
此外，所述输入单元为鼠标、键盘、触摸屏中的一种或多种；所述摄像机支撑单元为云台。
由上可知，采用本发明的目标定位方法，监控人员在目标定位界面上通过图像、文字等形式直观地识别和选择定位子区域，目标定位单元根据选定的定位子区域获取对应的目标姿态参数，将目标姿态参数转换成相应的云台动作参数发送给云台，将摄像机进行精确地一次定位。
附图说明
图1是一种典型的网络视频监控系统的结构示意图；
图2是本发明实施例视频监控系统的摄像机定位方法流程图；
图3为定位子区域和待监控子区域的对应关系示意图；
图4是待监控子区域重叠时进行定位子区域图像划分的示意图；
图5是本发明实施例视频监控系统的摄像机定位装置示意图；
图6为现有技术的云台/摄像机定位方法与本发明的目标定位方法的定位效率对比示意图。
具体实施方式
本发明的基本思路是，采用目标定位技术对摄像机进行定位。也就是说，在视频监控系统的操作界面上为操作人员提供定位目标指示信息，操作人员根据定位目标指示信息发送目标定位指令，将目标定位指令转换成相应的定位动作指令后发送给目标摄像机的云台，将目标摄像机一次定位到目标角度/方向。
下面将结合附图和实施例对本发明进行详细描述。
图2是本发明实施例视频监控系统的摄像机定位方法(目标定位方法)流程图。如图2所示，该方法包含如下步骤：
101：为待监控区域生成目标定位界面，该目标定位界面用于监控人员对云台/摄像机进行目标定位；
目标定位界面上包含多个定位子区域；每个定位子区域对应待监控区域中的一个待监控子区域。监控人员可以在目标定位界面上选择定位子区域，将云台/摄像机定位到对应的待监控子区域。
图3为定位子区域和待监控子区域的对应关系示意图。如图3所示，定位子区域[i，j]与待监控子区域[i，j]对应，i＝1，...，n；j＝1，...，m。
需要注意的是，各待监控子区域的集合覆盖整个的待监控区域。各待监控子区域之间可以互不重叠，也可以有部分重叠。为了减少与各待监控子区域一一对应的定位子区域的个数，各待监控子区域之间的重叠部分应当尽量减少。
目标定位界面通常显示在监控服务器的显示器上，监控人员通过选择目标定位界面上的定位子区域，对云台/摄像机进行定位，使摄像机拍摄到对应的待监控子区域的图像。因此，各定位子区域需要提供对应的待监控子区域的特征信息，以直观的形式显示给监控人员。通常，目标定位界面的各定位子区域提供的待监控子区域的特征信息(简称目标定位界面的特征信息或定位子区域的特征信息)可以采用图片和文字两种形式。
本实施例中，定位子区域的特征信息采用图片形式显示。可以对云台姿态的每一个可能的角度(包括水平角度、俯仰角度)，都获取一张或几张图像；然后利用图像拼接技术，对这些图像进行拼接合并，得到一张全景图。
图像拼接的技术可以参考申请号为：CN200310100017.6，名称为：“一种图像合成处理方法”的专利。当然也可以使用其它的图像拼接技术生成上述全景图。
生成全景图后，可以将该全景图进行切割，获得每个定位子区域的图片(特征信息)。通常，每个定位子区域的图片与该定位子区域对应的待监控子区域实际图像相对应(或大致对应)，并且每个定位子区域在目标定位界面上的排列方式与各图片在全景图中的排列方式一致；使得监控人员进行目标定位时可以获得直观的参照。
若相邻的待监控子区域有重叠部分，在对全景图进行划分时可以将重叠部分的图像分配在任意一个待监控子区域的特征信息中(即分配在任意一个定位子区域的显示图片中)；当然，也可以平均分配在每一个重叠的待监控子区域的特征信息中(即每一个对应的定位子区域的显示图片中)。
图4是待监控子区域重叠时进行定位子区域图像划分的示意图。图4以两个待监控子区域重叠为例进行进行介绍。
如图4所示，例如待监控子区域A对应云台姿态水平角度34.5度，云台姿态俯仰角度-5.3度，其在全景图中对应的图片以竖线区域表示；待监控子区域B对应云台姿态水平角度35度，云台姿态俯仰角度-5.3度，其在全景图中对应的图片以横线区域表示。
在进行全景图划分时，可以将重叠部分全部划分给待监控子区域A对应的特征信息(图片)。这样，在目标定位界面中，与待监控子区域A对应的定位子区域A的图片上可以看到重叠部分的内容，而在与待监控子区域B对应的定位子区域B的图片上无法看到重叠部分的内容。实际上，选择定位子区域B后的实际监控图像上仍然可以看到上述重叠部分对应的区域图像。
当然，也可以将重叠部划分给分待监控子区域B，或平均划分给两个待监控子区域对应的特征信息(图片)。
102：获取各待监控子区域对应的云台/摄像机姿态参数，生成并保存目标姿态参数映射表。
目标姿态参数映射表中包含各定位子区域的标识信息和目标姿态参数的对应关系。如表1所示：
表1：目标姿态参数映射表
如表1所示，目标姿态参数包含：目标水平角度和目标俯仰角度。每一定位子区域对应的目标姿态参数就是相应的待监控子区域所对应的目标姿态参数，也就是使摄像机拍摄到待监控子区域所对应的云台的姿态参数。
103：监控人员在目标定位界面上选择(点击)定位子区域；
监控人员可通过鼠标、键盘、触摸屏等输入设备在目标定位界面上选择定位子区域。
104：根据选定的定位子区域的标识信息在目标姿态参数映射表中查找对应的目标水平角度和目标俯仰角度值；
105：根据云台/摄像机当前姿态参数值与目标姿态参数值的差值，即当前水平角度值与目标角度值的差值，和当前俯仰角度值和目标俯仰角度值差值，得到云台/摄像机的动作参数；
106：将云台/摄像机动作参数发送到云台，将云台/摄像机精确定位到目标姿态。
图5是本发明实施例视频监控系统的摄像机定位装置示意图。如图5所示，该装置包含：输入单元，目标定位界面，目标定位单元，保存有目标姿态参数映射表的存储器，摄像机，摄像机支撑单元。
输入单元用于在目标定位界面上选择定位子区域。输入单元可以是：鼠标、键盘、触摸屏等。
目标定位界面包含多个可供监控人员识别和选择的定位子区域，在监控人员选择定位子区域后，输出选定的定位子区域的标识信息；
每一定位子区域对应待监控区域中的一个待监控子区域的姿态参数，定位子区域上显示对应的待监控子区域的特征信息。
上述特征信息是预先绘制或拍摄的各待监控子区域的图像；或者是为各待监控子区域分别设置的文字标识。
目标定位单元用于接收目标定位界面输出的定位子区域的标识信息，根据该标识信息从保存在存储器中的目标姿态参数映射表中获取相应的目标姿态参数；并根据获取的目标姿态参数和当前姿态参数计算并输出云台动作参数。
摄像机支撑单元用于接收目标定位单元输出的动作参数，并根据该参数进行水平和/或俯仰角度转动，定位到目标姿态参数所对应的目标姿态，使安装在其上的摄像机拍摄到目标姿态对应的待监控子区域的图像。
本实施例中，摄像机支撑单元为云台。
由上可知，采用本发明的目标定位方法，监控人员在目标定位界面上通过全景图直观地识别和选择定位子区域，目标定位单元从目标姿态参数映射表中获取选定的定位子区域对应的目标姿态参数，将目标姿态参数转换成相应的云台动作参数发送给云台，将摄像机进行精确地一次定位。
图6为现有技术的云台/摄像机定位方法与本发明的目标定位方法的定位效率对比示意图。图6中的虚线表示用现有技术的云台/摄像机定位方法进行定位时云台/摄像机的运动轨迹；实线表示采用本发明的目标定位方法进行定位时云台/摄像机的运动轨迹。
从图6中可以看出，使用现有技术的定位方法通常在粗略定位后，需要进行反复多次的粗调或微调，才能将云台/摄像机定位到基本理想的姿态。而采用本发明的方法可以通过一次定位，快速、准确地将云台/摄像机定位到理想姿态。
基于本发明的基本原理，上述实施例可以有多种变换方式。例如：
(一)上述实施例中的目标定位界面将全景图/图片作为各待监控子区域的特征信息。由于全景图通过对待监控区域进行拍摄或绘制得到，是待监控区域最直观的表示形式。
在另一实施例中，目标定位界面的特征信息可以是文字。例如，目标定位界面的各定位子区域的特征信息可以是：路口A、路口B、车站等；在这种情况下，各定位子区域的特征信息也可以作为目标姿态参数映射表的定位子区域标识信息。如表2所示：
表2：以特征信息作为索引的目标姿态参数映射表
当然，也可以使用数字序号作为各定位子区域的特征信息，或者按照定位子区域在目标定位界面上的顺序作为各定位子区域的特征信息；当然，在这种情况下，监控人员需要预先熟悉各数字序号，或者定位子区域的位置所对应的待监控子区域。
(二)当一个目标定位界面管理多个云台/摄像机时，目标姿态参数映射表中还包含云台/摄像机标识，如表3所示。监控人员在目标定位界面上选择(点击)定位子区域后，目标定位单元除从目标姿态参数映射表中获取目标姿态参数外，还获取对应的云台/摄像机标识，并根据该云台/摄像机的当前姿态参数值与目标姿态参数值的差值计算对应的动作参数，并将该动作参数发送给该云台/摄像机。
表3：包含摄像机标识的目标姿态参数映射表
Claims (9)
1.一种视频监控系统的摄像机定位方法，其特征在于，设置包含多个定位子区域的目标定位界面，每一定位子区域对应待监控区域中的一个待监控子区域的姿态参数，在每一定位子区域上显示对应的待监控子区域的特征信息；设置包含定位子区域与姿态参数对应关系的姿态参数映射表，在目标定位界面上选择一个定位子区域时，使用定位子区域标识从姿态参数映射表中获取对应的待监控子区域的姿态参数，使用该姿态参数对摄像机进行定位。
2.如权利要求1所述的视频监控系统的摄像机定位方法，其特征在于，所述特征信息为：预先绘制或拍摄的待监控子区域的图像；或为待监控子区域设置的文字标识。
3.如权利要求1所述的视频监控系统的摄像机定位方法，其特征在于，获取所述待监控子区域的姿态参数后，根据所获取的姿态参数和摄像机的当前姿态参数的差值计算动作参数；使用该动作参数对摄像机进行定位。
4.如权利要求1所述的视频监控系统的摄像机定位方法，其特征在于，所述目标定位界面用于对多个摄像机进行定位；所述姿态参数映射表中包含定位子区域与姿态参数和摄像机标识的对应关系；在目标定位界面选择一个定位子区域时，使用定位子区域标识从姿态参数映射表中获取对应的待监控子区域的姿态参数和摄像机标识；并使用该姿态参数对该摄像机标识所对应的摄像机进行定位。
5.如权利要求1所述的视频监控系统的摄像机定位方法，其特征在于，所述姿态参数包含水平角度和俯仰角度。
6.一种视频监控系统的摄像机定位装置，包含输入单元，摄像机支撑单元和安装在其上的摄像机，其特征在于，该装置还包括：目标定位界面，目标定位单元，存储有姿态参数映射表的存储器；其中：
目标定位界面包含多个定位子区域，所述定位子区域上显示有对应的待监控子区域的特征信息；当使用所述输入单元选择定位子区域时，目标定位界面用于输出选定的定位子区域的标识信息；
目标定位单元用于接收目标定位界面输出的定位子区域的标识信息，并根据该标识信息从所述姿态参数映射表中获取与该定位子区域对应的待监控区域中的待监控子区域的姿态参数；并根据该姿态参数对所述摄像机支撑单元进行定位。
7.如权利要求6所述的视频监控系统的摄像机定位装置，其特征在于，所述特征信息为预先绘制或拍摄的待监控子区域的图像；或为待监控子区域设置的文字标识。
8.如权利要求6所述的视频监控系统的摄像机定位装置，其特征在于，所述目标定位界面用于对多个摄像机支撑单元进行定位；所述姿态参数映射表中包含定位子区域与姿态参数和摄像机标识的对应关系；在目标定位界面选择一个定位子区域时，使用定位子区域标识从姿态参数映射表中获取对应的待监控子区域的姿态参数和摄像机标识；并使用该姿态参数对该摄像机标识所对应的摄像机支撑单元进行定位。
9.如权利要求6所述的视频监控系统的摄像机定位装置，其特征在于，所述输入单元为鼠标、键盘、触摸屏中的一种或多种；所述摄像机支撑单元为云台。
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