CN101701814A - 一种通过多摄像头联动判断目标空间位置的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通过多摄像头联动判断目标空间位置的方法和系统，所述方法包括：在监控环境放置至少两个摄像头，并测量摄像头两两之间的距离；摄像头正对准监控目标，获得两个摄像头相对于摄像头之间连线的偏角；根据所述摄像头两两之间的距离及所述偏角，获得目标距离每个摄像头的实际距离；根据所述目标距离每个摄像头的实际距离、目标与摄像头之间的连线相对摄像头所处水平面的偏角，获得目标距离摄像头所处水平面的垂直距离，从而得到目标所处的三维空间信息。与其他的视频监控方法相比，本发明的优势为：可以精确定位出监控目标在监控环境中的三维立体位置，从而实现“精确监控”。

Description

一种通过多摄像头联动判断目标空间位置的方法和系统

技术领域

本发明属于视频监控技术领域，尤其涉及一种通过多摄像头联动判断目标空间位置的方法和系统。

背景技术

随着网络技术的发展和安防市场的不断升温，视频监控作为安防的一个重要领域也得到了长足的发展。视频监控一般都是利用摄像头作为前端设备对准监控目标进行监视，就像人的一只眼睛一样，能够看到很广的范围。

但是，就如同人眼识别的原理一样，单一摄像头只能大致观察到覆盖区域内的目标，却无法判断目标距离监控点的位置，更进一步讲就是缺乏空间立体信息。这样，在复杂现场情况下就很可能遗漏重要线索信息，也即仅仅是“模糊监控”，限制了人们对监控现场的空间位置信息的准确把握，很多时候甚至不能实现监控的目的。

因此，如何设置出新的方法和系统，以实现判断目标空间位置的功能，就成为技术人员必须考虑的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种通过多摄像头联动判断目标空间位置的方法和系统，解决当前模糊监控的问题，做到对现场目标信息的立体把握。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种通过多摄像头联动判断目标空间位置的方法，包括：

在监控环境放置至少两个摄像头，并测量摄像头两两之间的距离；

摄像头正对准监控目标，获得两个摄像头相对于摄像头之间连线的偏角；

根据所述摄像头两两之间的距离及所述偏角，获得目标距离每个摄像头的实际距离；

根据所述目标距离每个摄像头的实际距离、目标与摄像头之间的连线相对摄像头所处水平面的偏角，获得目标距离摄像头所处水平面的垂直距离，从而得到目标所处的三维空间信息。

进一步来说，所述摄像头正对准监控目标，为：

使监控目标处于监控摄像头镜头的中央位置。

进一步来说，所述测量摄像头两两之间的距离的步骤之后，还包括：

将所述摄像头两两之间的距离存储到数据库。

进一步来说，所述摄像头为两个或多个，所述摄像头为多个时，将摄像头设置为互相告警联动。

进一步来说，

当任意一个摄像头监测到有可疑目标，立即启动告警联动，并保证至少有2个摄像头对准监控目标。

进一步来说，所述得到目标所处的三维空间信息，包括：

分别利用两两摄像头计算出目标的位置，求得全部结果的平均值。

为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种通过多摄像头联动判断目标空间位置的系统，包括：设置在监控环境的至少两个摄像头及服务器，所述服务器包括：

测量模块，用于测量摄像头两两之间的距离；

控制模块，用于控制摄像头正对准监控目标；

偏角获得模块，用于在摄像头正对准监控目标时，获得每两个摄像头相对于摄像头之间连线的偏角；

直线距离获得模块，用于根据所述摄像头两两之间的距离及所述偏角，获得目标距离每个摄像头的实际距离；

垂直距离获得模块，用于根据所述目标距离每个摄像头的实际距离、目标与摄像头之间的连线相对摄像头所处水平面的偏角，获得目标距离摄像头所处水平面的垂直距离。

进一步来说，所述摄像头为两个或多个，当摄像头为多个时，所述系统还包括：

设置模块，用于将摄像头设置为互相告警联动。

进一步来说，

所述设置模块，进一步用于当任意一个摄像头监测到有可疑目标，立即启动告警联动，并保证至少有2个摄像头对准监控目标。

进一步来说，

所述设置模块，进一步用于分别利用两两摄像头计算出目标的位置，求得全部结果的平均值。

本发明利用两个或者多个摄像头一起协作，计算出被监控目标和摄像头实际距离的方法和系统，与其他的视频监控方法相比，本发明的优势为：可以精确定位出监控目标在监控环境中的三维立体位置，从而实现“精确监控”。

附图说明

图1为本发明第一实施例通过两个摄像头精确定位监控环境部署图；

图2A为本发明第一实施例通过两个摄像头计算目标相对于摄像头距离的数学方法说明图；

图2B为本发明第一实施例通过两个摄像头计算目标相对两个摄像头之间连线的距离的数学方法说明图；

图3为本发明的通过多摄像头联动判断目标空间位置的方法流程图；

图4为本发明应用实例中精确定位监控的流程示意图。

图5为本发明实施例的通过多摄像头联动判断目标空间位置的系统结构示意图。

具体实施方式

本发明的主要思想是通过设置至少两个摄像头，预存摄像头之间的连线距离，将摄像头均对准目标(使图像居于摄像头获得画面的正中)，分别获得目标与摄像头的连线相对两个摄像头之间连线的相对偏角，以及目标相对两个摄像头之间连线的距离，从而计算得到目标的三维空间位置信息，包括目标相对摄像头的直线距离和目标相对摄像头所处水平面的垂直距离。

下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明。

参照图1所示，为本发明第一实施例通过两个摄像头精确定位监控环境部署图。在本实施例中，监控环境有两个摄像头，在服务器的数据库中预先存储两个摄像头之间的实际距离。当然如果具体应用中采用多个摄像头，则要相应的在数据库中预先存储多个摄像头两两之间的实际距离。

摄像头的客户端可以通过数据线向服务器发送有关目标相对两个摄像头之间连线的偏角，如果不支持，也可以发送相对某个标准线的偏角再计算出相对连线的偏角。服务器从数据库查出两个摄像头之间的实际距离。经过计算可以分别得到目标距离两个摄像头的实际距离。从而得到目标在监控环境中的三维位置信息。

参照图2A及图2B所示，为本发明第一实施例通过两个摄像头计算立体位置的数学方法说明图。两个摄像头分别为摄像头A和摄像头B，由上述叙述可知，在服务器的数据库中预先存储两个摄像头之间的实际距离a。可以由摄像头客户端实现将目标相对两个摄像头之间连线的偏角(即Angle A和Angle B)发送给服务器，这样服务器就可以获得Angle C的角度，即：

Angle C＝180°-Angle A-Angle B

而由正弦定理，可以获得目标相对于摄像头A的距离y，及目标相对于摄像头B的距离x，即根据a/sin(AngleC)＝x/sin(AngleA)＝y/sin(AngleB)，

可以获得x＝a sin(AngleA)/sin(AngleC)；

y＝a sin(AngleB)/sin(AngleC)

而由图2B所示，对于目标相对两个摄像头之间连线的距离z，z＝y*sin(AngleD)

这样，即获得了目标在监控环境中的三维位置信息。

参照图3所示，为本发明的通过多摄像头联动判断目标空间位置的方法流程图。所述方法包括的步骤如下：

步骤401.首先，放置两个摄像头A、B到监控环境的合适位置，并测量两个摄像头之间的距离a。

步骤402.将两个摄像头正对准监控目标，使监控目标处于监控摄像头镜头的中央位置，并获得两个摄像头相对于摄像头之间连线的偏角b和c。

步骤403.利用摄像头之间的距离a，摄像头的偏角b、c，可以计算得到目标距离摄像头A、B的实际距离。

步骤404.再利用算出的实际距离以及目标与摄像头之间的连线相对水平面的偏角，计算得到目标距离摄像头所处水平面的垂直距离。从而得到目标所处的三维空间信息(x，y，z)。

为进一步提高本发明的实用性和精确度，本发明还可做以下改进：

1.在步骤步骤401中在监控环境添加多个摄像头，并测量得到两两摄像头之间的实际距离，并存储到数据库中以备查询。并把摄像头设置为互相告警联动。

告警联动的设置相当于一种预置位设置，假定摄像头A发现目标，那么摄像头B跟他联动的话，摄像头会自动恢复到预订预置位。更具体的，摄像头B对于所有临近的摄像头都有个预设的预置位，如果哪个摄像头有告警，则自动调用对应于该摄像头的本摄像头预置位进行监控。

2.在步骤步骤402中如果某个摄像头监测到有可疑目标，立即启动告警联动，至少做到有2个摄像头对准监控目标。

3.在步骤步骤403中如果有超过三个摄像头对准目标，可以分别利用两两摄像头计算出目标的位置(x，y，z)，求得全部结果的平均值，从而减少两个摄像头计算位置信息时可能产生的误差，使定位更加精确。

下面通过具体应用中的实例对本发明技术方案进行示例性说明。

如图4所示，本应用实例的具体实施步骤如下：

步骤501、首先，在监控环境中放置两个摄像头A、B，且位于地平面上。设定一个标准线(例如正北方、正南方等)用于计算偏角。测量两个摄像头之间的实际距离a，以及摄像头之间的连线相对于标准线的偏角，保到数据库中以备查询；

步骤502、分别控制摄像头对准目标Target，或者摄像头自动告警联动对准目标。这样目标、两个摄像头构成一个三角形。PU(Program Unit，视频监控编码器)实时返回当前摄像头相对于标准线的偏角给服务器；

步骤503、服务器依据摄像头汇报的相对标准线的偏角，以及从数据库查询到的摄像头之间的连线相对于标准线的偏角，可以计算出两个摄像头相对于两个摄像头之间连线的偏角AngleA和AngleB。再从数据库中查询事先保存的摄像头之间的距离a；

步骤504、现在相当于已知三角形的一个边长a，邻角AngleA和AngleB，计算两个邻边的边长y和x。依据正弦定理，a/AngleC＝x/AngleA＝y/AngleB。由此可以计算出目标相对两个摄像头之间的直线距离y和x的值来。见图2A所示。

步骤505、利用摄像头A与目标之间的连线与水平面的偏角AngleD和已经计算出的摄像头A与目标之间的距离y，可以计算出目标距离水平面的垂直距离z来，z＝y*sin(AngleD)。见图2B所示；

步骤506、通过计算，可以转换目标相对两个摄像头之间的距离以及目标相对摄像头所处水平面的垂直距离为目标在监控环境(以基准原点出发)中的三轴坐标(x，y，z)；

步骤507、由此可以确定目标在三维空间中的位置信息。

参照图5所示，为本发明实施例的通过多摄像头联动判断目标空间位置的系统结构示意图。所述系统包括：设置在监控环境的至少两个摄像头及服务器，所述服务器包括：

测量模块52，用于测量摄像头两两之间的距离；

控制模块53，用于控制摄像头正对准监控目标；

偏角获得模块54，用于在摄像头正对准监控目标时，获得每两个摄像头相对于摄像头之间连线的偏角；

直线距离获得模块55，用于根据所述摄像头两两之间的距离及所述偏角，获得目标距离每个摄像头的实际距离；

垂直距离获得模块56，用于根据所述目标距离每个摄像头的实际距离、目标与摄像头之间的连线相对摄像头所处水平面的偏角，获得目标距离摄像头所处水平面的垂直距离。

在本发明的一个优选实施例中，所述控制模块53，用于使监控目标处于监控摄像头镜头的中央位置。

在本发明的一个优选实施例中，所述系统还包括：

存储模块57，用于测量模块52测量摄像头两两之间的距离之后，将所述摄像头两两之间的距离存储到数据库。

所述摄像头为两个或多个，当摄像头为多个时，所述系统还包括：

设置模块58，用于将摄像头设置为互相告警联动。所述设置模块58，进一步用于当任意一个摄像头监测到有可疑目标，立即启动告警联动，并保证至少有2个摄像头对准监控目标。所述设置模块58，进一步用于分别利用两两摄像头计算出目标的位置，求得全部结果的平均值。

当然，其中一些模块在硬件上可以设置于服务器，也可以在服务器之外设置，本发明对此不加以限定。

本发明为使用两个摄像头来精确定位目标。当然可以通过增加摄像头的数目、调整监控摄像头的位置、使用更方便的标准线设定，或者使用定向更加精准的监控装置来计算得到更精确的目标位置信息。还可以通过在屏幕上实时计算出目标所在的位置，并把它们连接成一条连线，从而可以判断出目标的运动规律(速度、速率、方向等)、所处的三维空间位置等。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种通过多摄像头联动判断目标空间位置的方法，其特征在于，包括：

在监控环境放置至少两个摄像头，并测量摄像头两两之间的距离；

摄像头正对准监控目标，获得两个摄像头相对于摄像头之间连线的偏角；

根据所述摄像头两两之间的距离及所述偏角，获得目标距离每个摄像头的实际距离；

根据所述目标距离每个摄像头的实际距离、目标与摄像头之间的连线相对摄像头所处水平面的偏角，获得目标距离摄像头所处水平面的垂直距离，从而得到目标所处的三维空间信息。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述摄像头正对准监控目标，为：

使监控目标处于监控摄像头镜头的中央位置。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测量摄像头两两之间的距离的步骤之后，还包括：

将所述摄像头两两之间的距离存储到数据库。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述摄像头为两个或多个，所述摄像头为多个时，将摄像头设置为互相告警联动。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，

当任意一个摄像头监测到有可疑目标，立即启动告警联动，并保证至少有2个摄像头对准监控目标。

6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述得到目标所处的三维空间信息，包括：

分别利用两两摄像头计算出目标的位置，求得全部结果的平均值。

7.一种通过多摄像头联动判断目标空间位置的系统，其特征在于，包括：设置在监控环境的至少两个摄像头及服务器，所述服务器包括：

测量模块，用于测量摄像头两两之间的距离；

控制模块，用于控制摄像头正对准监控目标；

偏角获得模块，用于在摄像头正对准监控目标时，获得每两个摄像头相对于摄像头之间连线的偏角；

直线距离获得模块，用于根据所述摄像头两两之间的距离及所述偏角，获得目标距离每个摄像头的实际距离；

垂直距离获得模块，用于根据所述目标距离每个摄像头的实际距离、目标与摄像头之间的连线相对摄像头所处水平面的偏角，获得目标距离摄像头所处水平面的垂直距离。

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述摄像头为两个或多个，当摄像头为多个时，所述系统还包括：

设置模块，用于将摄像头设置为互相告警联动。

9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，

所述设置模块，进一步用于当任意一个摄像头监测到有可疑目标，立即启动告警联动，并保证至少有2个摄像头对准监控目标。

10.如权利要求8所述的系统，其特征在于，

所述设置模块，进一步用于分别利用两两摄像头计算出目标的位置，求得全部结果的平均值。

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