CN101446739A - 摄像监控系统中的测距方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于视频监控领域的一种摄像监控系统中的测距方法，该方法包括以下步骤：(1)调整摄像机的拍摄方向和光学变倍，使监控对象在拍摄画面中所处位置和所占面积满足测距的要求；(2)对监控对象进行聚焦调整，使摄像机中的监控对象清晰聚焦；(3)读取摄像机的变倍参数和聚焦参数，并根据上述参数计算摄像机与监控对象的距离。本发明根据可变倍摄像机在摄像过程中自身的变倍、聚焦和距离三者之间的关系，可实现对摄像机与监控对象的测距功能，由此节约了摄像监控系统的设计成本和制造成本。本方法简便易用，可广泛适用于使用可变倍摄像机的摄像监控系统。
Description
技术领域
本发明属于视频监控领域，尤其是一种摄像监控系统中的测距方法。
背景技术
摄像监控是安全监控领域中最为广泛的监控方式。摄像监控系统能够对现场情况进行摄录，监控人员无需实地巡逻即可通过显示设备来监视现场情况，一名监控人员能够对多个监控场所同时进行实时监控。摄像监控系统监控的视频信息，一般是通过安装在监控场所的监控终端来获取的，监控终端中的摄像机采集现场的画面并将其送回控制中心，供监控人员对现场进行监控，具有直观显示、实时性强等特点。但是，摄像机捕捉的视频信息均为二维信息，一般只能观察到监控对象，而无法对摄像机与监控对象的距离进行判断，此时，监控人员只能根据经验来判断可疑目标的远近。但是，在某些特殊场景下，监控人员难以判断监控对象与摄像机的距离，这样就给精确监控带来了困难。作为摄像监控系统，获得监控图像中不同目标的距离是一项非常重要的辅助信息。为了能够获取这一距离信息，很多摄像监控系统中增加了利用激光或者超声波等方法进行距离测定的辅助测距装置，或者安装内置有测距功能的监控终端，但是由于测距这一辅助功能的加入，使得摄像监控系统的成本大大提高，同时也使得监控系统中的电路和结构设计变得十分复杂。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提出一种使用摄像机的变倍、聚焦及与监控对象三者之间的关系实现摄像监控系统中的测距方法，该方法适用范围广泛，无需在摄像监控系统中增加辅助测距装置即可完成对监控对象的测距功能，从而节约了摄像监控系统的成本，同时也降低了摄像监控系统中的电路及结构设计方面的复杂程度。
本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：
一种摄像监控系统中的测距方法，其测距方法包括以下步骤：
(1).调整摄像机的拍摄方向和光学变倍，使监控对象在拍摄画面中所处位置和所占面积满足测距的要求；
(2).对监控对象进行聚焦调整，使摄像机中的监控对象清晰聚焦；
(3).读取摄像机的变倍参数和聚焦参数，并根据上述参数计算摄像机与监控对象的距离。
而且，在步骤(1)中所述的监控对象在拍摄画面中所处位置和所占面积满足测距的要求是：监控对象位于摄像机拍摄画面的中心位置，并且摄像机拍摄画面占总画面的四分之一以上或将光学变倍调整到最大。
而且，在步骤(2)中所述的对监控对象进行聚焦调整的方法包括：使用摄像机的自动聚焦功能对监控对象进行聚焦调整的自动方式和使用摄像机的人工调整聚焦参数对监控对象进行聚焦调整的手动方式。
而且，在步骤(3)中所述的读取摄像机的变倍参数和聚焦参数是通过与摄像机进行通信方式读取的。
而且，在步骤(3)中所述的摄像机与监控对象的距离的计算方法为：将变倍参数和聚焦参数带入到摄像机自身的变倍、聚焦和距离三者之间的关系公式中计算出摄像机与监控对象的距离。
而且，在步骤(3)中所述的计算摄像机与监控对象的距离的方法为：
(1).通过测试方法建立变倍、聚焦和距离的关系表格；
(2).查询变倍、聚焦和距离的关系表格得到摄像机与监控对象的距离。
而且，所述的监控对象为被测物体或被测区域。
而且，所述的摄像机为可变倍摄像机。
本发明的优点和积极效果是：
1.本测距方法充分利用可变倍摄像机在摄像过程中自身的变倍、聚焦和距离三者之间的关系，实现对摄像机与监控对象之间的测距功能，使用该方法无需在摄像监控系统中增加辅助测距装置等硬件设备，而且摄像监控系统的电路及结构无需太多调整，从而大大降低了摄像监控系统的电路及结构设计的复杂程度，节约了开发设计成本。
2.本测距方法使用可变倍摄像机即可实现对摄像机与监控对象之间的测距功能，不需要任何辅助测距装置等硬件设备，大大节省摄像监控系统的设备成本。
3.本发明根据可变倍摄像机在摄像过程中自身的变倍、聚焦和距离三者之间的关系，即可实现对摄像机与监控对象的测距功能，由此节约了摄像监控系统的设计成本和制造成本。本方法简便易用，可广泛适用于可变倍摄像机的摄像监控系统。
附图说明
图1是本发明的主流程图；
图2是本发明的拍摄方向和光学变倍调整的处理流程图；
图3是本发明的聚焦调整的处理流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例做进一步详述。
本摄像监控系统中的测距方法，包括以下步骤：
第一步：调整摄像机的拍摄方向和光学变倍，使监控对象在拍摄画面中所处位置和所占面积满足测距的要求，即：监控对象位于摄像机拍摄画面的中心位置，并且摄像机拍摄画面占总画面的四分之一以上或将光学变倍调整到最大。
在本步骤中，调整摄像机的拍摄方向和光学变倍的过程需要反复调整，其调整过程如图2所示，通过反复调整使监控对象在拍摄画面中所处位置和所占面积满足测距的要求，该监控对象可以是被测物体或被测区域。
摄像监控系统中通常都带有伺服装置，伺服装置能够按照监控人员指定的方向、角度调整摄像机拍摄的方向，例如在球形云台中，摄像机可通过云台转动观察云台所处平面以下的所有位置。为了准确对监控对象进行测距，必须要将监控对象调整到摄像机拍摄画面的中心位置，对于两种精度要求可以采用下列不同的方法：
1.当测距精度要求不高的情况下，只需增大光学变倍使监控对象在摄像机拍摄画面占总画面的四分之一以上即可。若光学变倍或伺服装置的调节产生影响时，通过反复调整使监控对象处于拍摄画面的中心位置，同时满足占有四分之一以上的画面面积的要求。
2.当测距精度要求较高时，应该将光学变倍调整至最大，并使拍摄方向满足监控对象处于拍摄画面中心。当监控对象无法通过调整拍摄方向来使其处于画面中心时，应尽量保证物体在拍摄画面中所占面积尽量大，当所占画面面积无法超过四分之一以上的画面面积的要求时，应当将光学变倍调整至最大。
第二步：对监控对象进行聚焦调整，使摄像机中的监控对象清晰聚焦。
使用摄像机对监控对象进行测距，主要是利用摄像机拍摄监控对象时的变焦参数、聚焦参数和摄像机与监控对象距离之间的关系来确定。聚焦参数是指在摄像机画面中监控对象准确清晰聚焦时的摄像机参数，只有当监控对象清晰准确聚焦后，才能准确测距。
对监控对象进行聚焦调整的方法包括两种方式：使用摄像机的自动聚焦功能对监控对象进行聚焦调整的自动聚焦方式和使用摄像机的人工调整聚焦参数对监控对象进行聚焦调整的手动聚焦方式，其聚焦过程如图3所示。
自动聚焦方式利用摄像机本身的自动聚焦功能来进行聚焦，其优点是聚焦速度快，在摄像机对准监控对象后，摄像机能够根据拍摄图像快速将聚焦程度调整到最佳。但是自动聚焦方式的缺点是当出现在画面中的物体色彩过于单一且亮度非常均匀时，自动聚焦无法找到聚焦最佳位置而难以聚焦，同时由于摄像机判断图像中央区域的图像，当监控对象由于某种原因无法充实摄像机用于聚焦的特定图像区域时，摄像机可能会聚焦到其它物体上，导致聚焦不准确。手动聚焦可以弥补自动聚焦方式的不足，摄像监控系统通过给摄像机发送聚焦调节命令，使摄像机对其聚焦参数进行调整。这个调整过程完全由人工手动控制完成，其优点是聚焦准确程度最高，缺点是聚焦速度较慢。
一般情况下，可以采用自动聚焦方式对监控对象进行聚焦调整，当自动聚焦不能清晰聚焦时或者对聚焦精度有特殊要求时还需要采用手动聚焦方式对监控对象进行聚焦。
第三步：读取摄像机的变倍参数和聚焦参数，并根据上述参数计算摄像机与监控对象的距离。
在完成调整摄像机的拍摄方向和光学变倍以及对监控对象进行聚焦调整后，即监控对象的位置、摄像机的变倍参数以及聚焦参数调整完毕，此时便可计算摄像机与监控对象的距离。其计算过程为：首先从摄像机中将变倍和聚焦参数通过通信方式读取出来，然后根据变倍、聚焦和距离的关系计算得到摄像机与监控对象的距离，计算方法如下：
1.当摄像机的参数说明中包含有变倍、聚焦和距离三者之间的关系公式时，将读取的变倍参数和聚焦参数带入到上述关系公式中计算得到摄像机与监控对象的距离。
2.当摄像机的参数说明中没有包含有变倍、聚焦和距离三者之间的关系公式时，首先通过测试方法建立变倍、聚焦和距离的关系表格，然后通过查询变倍、聚焦和距离的关系表格得到摄像机与监控对象的距离。对于某一特定型号的摄像机，只需测试一次即可建立变倍、聚焦和距离的关系表格，因为三者之间的关系对于特定型号的摄像机是一致的。
通过以上三个步骤即实现摄像监控系统中的测距方法。
摄像监控系统中的测距方法的工作原理是：摄像监控系统根据摄像机在摄像过程中自身的变倍参数、聚焦参数和与监控对象之间的距离关系，对监控对象进行测距。摄像监控系统中的摄像机为可变倍摄像机，可变倍摄像机本身具有手动变倍和自动对焦的功能，摄像监控系统通过与摄像机之间的通信来读取摄像机当前的变倍参数和聚焦参数。对于某一确定型号的摄像机来说，当准确聚焦监控对象后，其变倍参数和聚焦参数随之确定，摄像机与监控对象的距离也不再变化。因此，在摄像机准确聚焦后，根据摄像机的变倍、聚焦和距离三者之间的关系，通过公式计算或查表方式得到摄像机与监控对象的距离。
需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。
Claims (8)
1.一种摄像监控系统中的测距方法，其特征在于：测距方法包括以下步骤：
(1).调整摄像机的拍摄方向和光学变倍，使监控对象在拍摄画面中所处位置和所占面积满足测距的要求；
(2).对监控对象进行聚焦调整，使摄像机中的监控对象清晰聚焦；
(3).读取摄像机的变倍参数和聚焦参数，并根据上述参数计算摄像机与监控对象的距离。
2.根据权利要求1所述的摄像监控系统中的测距方法，其特征在于：在步骤(1)中所述的监控对象在拍摄画面中所处位置和所占面积满足测距的要求是：监控对象位于摄像机拍摄画面的中心位置，并且摄像机拍摄画面占总画面的四分之一以上或将光学变倍调整到最大。
3.根据权利要求1所述的摄像监控系统中的测距方法，其特征在于：在步骤(2)中所述的对监控对象进行聚焦调整的方法包括：使用摄像机的自动聚焦功能对监控对象进行聚焦调整的自动方式和使用摄像机的人工调整聚焦参数对监控对象进行聚焦调整的手动方式。
4.根据权利要求1所述的摄像监控系统中的测距方法，其特征在于：在步骤(3)中所述的读取摄像机的变倍参数和聚焦参数是通过与摄像机进行通信方式读取的。
5.根据权利要求1所述的摄像监控系统中的测距方法，其特征在于：在步骤(3)中所述的摄像机与监控对象的距离的计算方法为：将变倍参数和聚焦参数带入到摄像机自身的变倍、聚焦和距离三者之间的关系公式中计算出摄像机与监控对象的距离。
6.根据权利要求1所述的摄像监控系统中的测距方法，其特征在于：在步骤(3)中所述的计算摄像机与监控对象的距离的方法为：
(1).通过测试方法建立变倍、聚焦和距离的关系表格；
(2).查询变倍、聚焦和距离的关系表格得到摄像机与监控对象的距离。
7.根据权利要求1至6任一项所述的摄像监控系统中的测距方法，其特征在于：所述的监控对象为被测物体或被测区域。
8.根据权利要求1至6任一项所述的摄像监控系统中的测距方法，其特征在于：所述的摄像机为可变倍摄像机。
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