CN101931793A - 对观察受限的视频监视场进行定址的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种对观察受限的视频监视场进行定址的系统和方法。该系统包括位于第一有利视点处的第一视频摄像机和位于第二有利视点处的第二视频摄像机。第一激光雷达位于第一有利视点以及第二激光雷达位于第二有利视点。全局定位系统被用于确定第一和第二摄像机以及第一和第二激光雷达的全局位置。处理器从第一摄像机、第二摄像机、第一激光雷达、第二激光雷达和全局定位系统接收数据。该处理器使用来自第一和第二视频摄像机、第一和第二激光雷达以及全局定位系统的数据，从位于第一和第二有利视点之间的任何有利视点创建合成视频图像。

Description

对观察受限的视频监视场进行定址的系统和方法
技术领域
本发明涉及对观察受限的视频监视场进行定址(address video surveillance fields ofview limitations)的系统和方法。
背景技术
使用视频监视来对位置进行监控的缺点之一在于难以确定在监视中哪里存在覆盖空白(coverage gap)。当协调来自多个观察点的监视覆盖时，加剧了该困难(即，当从多个位置用多个视频摄像机覆盖区域时)。
视频摄像机在典型的安全系统中通常被这样放置，以使得在某种程度上摄像机观察到的所有的场景重叠。但是，经常存在这样的区域，其中一个或多个障碍物阻挡了一个摄像机的视场的一部分，而其它摄像机不能够提供被阻挡区域的充分的监视。当安全人员查看摄像机数据时，这些视频监视中的空白可能并不容易被发现。
用于最小化被阻挡视频覆盖区域的大小和数量的一个方法是在最佳位置放置监视摄像机以使障碍物的影响被最小化。在这些所希望的位置放置摄像机可能经常是有问题的，因为在这些位置处可能不存在基础设施或支承结构以致于难以充分地安装这些视频摄像机和/或充分地安装这些视频摄像机很昂贵。此外，即便是在这些位置设置有专门的装置来放置这些摄像机，通常仍有被阻挡覆盖的不能看见的区域。
用于最小化被阻挡视频覆盖区域的大小和数量的目前的方法中另一个方法是在区域中放置多个摄像机，并且为每一个摄像机使用旋转式视场。为每一个摄像机使用旋转式视场有关的缺点之一是当摄像机没有指向事件发生地时，摄像机视场中的事件可能发生(transpire)。安全人员监控多个屏幕，并且特别是具有旋转式视场的屏幕，常常不能检测到这些屏幕上的活动。此外，即便是当每一个摄像机都使用旋转式视场时，通常仍有被阻挡覆盖的不能看见的区域。
发明内容
本发明涉及一种对观察受限的视频监视场进行定址的方法，所述方法包括：加载来自第一有利视点(vantage point)的区域的第一视频图像到数据库中；加载来自第二有利视点的区域的第二视频图像到数据库中；加载与对象(object)在来自第一有利视点的区域中的大小和距离有关的第一组数据到数据库中；加载与对象在来自第二有利视点的区域中的大小和距离有关的第二组数据到数据库中；加载第一有利视点和第二有利视点的全局位置(global position)到数据库中；并且基于数据库中的信息加载对象在区域中的全局位置到数据库中；并且使用数据库中的信息创建来自位于第一有利视点和第二有利视点之间的视点的区域的合成视频图像。
本发明还涉及一种视频监视系统，包括：位于第一有利视点处的第一视频摄像机；位于第二有利视点处的第二视频摄像机；位于第一有利视点处的第一激光雷达；位于第二有利视点处的第二激光雷达；检测该第一视频摄像机、第二视频摄像机、第一激光雷达和第二激光雷达的位置的全局定位系统(global positioning system)；以及从该第一视频摄像机、第二视频摄像机、第一激光雷达、第二激光雷达和全局定位系统接收数据并使用该数据创建来自位于第一有利视点和第二有利视点之间的观察点的合成视频图像的处理器。
附图说明
图1为图解了方法的流程图，该方法用于依据实例实施例对观察受限的视频监视场进行定址。
图2图解了依据实例实施例对观察受限的视频监视场进行定址的系统。
图3X示出了来自第一有利视点的图2中所示的监视区域的示例性视频图像。
图3Y示出了来自第二有利视点的图2中所示的监视区域的示例性视频图像。
图3Z示出了来自第一有利视点和第二有利视点之间的有利视点的图2中所示的监视区域的示例性合成视频图像。
图4示出了激光雷达(lidar)和摄像机组合的示例。
图5是与图2类似的视图，其中区域中被视频监视所监控的对象已经移动。
图6X示出来自第一有利视点的图5中所示的监视区域的示例性视频图像。
图6Y示出来自第二有利视点的图5中所示的监视区域的示例性视频图像。
图6Z示出了来自第一有利视点和第二有利视点之间的有利视点的图5中所示的监视区域的示例性合成视频图像。
图7为用于根据实例实施例实施方法的典型计算机系统的框图。
具体实施方式
在下述描述中，对形成了本文的一部分的附图进行了参考，并且其中通过例示示出了可以被实践的具体实施例。这些实施例被以足够详细的方式来描述以使本领域技术人员可以实践本发明，并且应当理解，可以利用其它实施例并且这种结构、逻辑和电学上的改变可以在不背离本发明范围的情况下实施。因此，以下对实例实施例的描述不能理解为限制，并且由所附的权利要求来限定本发明的范围。
在一个实施例中，可以在软件或软件、硬件和人实施过程的组合中实施这里描述的功能或算法。该软件可包括存储在计算机可读介质(诸如存储器或其它类型的存储设备)上的计算机可执行指令。进一步，所述功能对应于模块，该模块为软件、硬件、固件或它们的任何组合。多个功能可以视期望在一个或多个模块中被执行，并且所描述的实施例仅仅是示例。该软件可以在数字信号处理器、ASIC、微处理器或运行在计算机系统(例如个人计算机、服务器或其它计算机系统)上的其它类型处理器上执行。
提供了一种用于对观察受限的视频监视场进行定址的系统和方法。在一些实施例中，该系统和方法执行给定区域的视频监视并且地理定位(geo-locate)在该区域中的任何障碍物，包括测量它们整体的大小和形状。进一步，该系统和方法将对象的大小、位置和形状绘制(map)到数据库中，并且然后识别哪里有视频监视覆盖空白。
该系统和方法能够从多个有利视点创建区域的合成视频图像。被绘制到数据库中的对象被用于创建合成图像。被创建的该合成图像可来自位于至少两个视频监视有利视点之间的任何位置的有利视点。
根据实例实施例，图1为图解了方法100的流程图，该方法100用于依据实例实施例对观察受限的视频监视场进行定址。该方法100包括：活动(activity)110，该活动110包含加载来自第一有利视点的区域的第一视频图像到数据库中；活动120，该活动120包含加载来自第二有利视点的区域的第二视频图像到数据库中；活动130，该活动130包含加载与对象在来自第一有利视点的区域中的大小和距离有关的第一组数据到数据库中；活动140，该活动140包含加载与对象在来自第二有利视点的区域中的大小和距离有关的第二组数据到数据库中；活动150，该活动150包含加载第一有利视点和第二有利视点的全局位置到数据库中；活动160，该活动160包含基于数据库中的信息加载对象在区域中的全局位置到数据库中；活动170，该活动170包含使用数据库中的信息创建来自位于第一有利视点和第二有利视点之间的视点的区域的合成视频图像。
在一些实例实施例中，包含加载第一有利视点和第二有利视点的全局位置到数据库中的活动150可进一步包括确定第一有利视点的全局位置和确定第二有利视点的全局位置。作为示例，通过使用包括位于第一有利视点和第二有利视点处的部件的全局定位系统，确定第一有利视点的全局位置与确定第二有利视点的全局位置可以同时进行。
此外，包含基于数据库中的信息加载对象在区域中的全局位置到数据库中的活动160可进一步包括基于数据库中的信息确定对象在区域中的全局位置。作为示例，该确定可以基于已知第一有利视点和第二有利视点的全局位置以及与第一有利视点和第二有利视点相关的区域中的对象的位置。
在一些实例实施例中，包含加载来自第一有利视点的区域的第一视频图像到数据库中的活动110可进一步包括从第一摄像机获取第一视频图像，并且，包含加载来自第二有利视点的区域的第二视频图像到数据库中的活动120可进一步包括从第二摄像机获取第二视频图像。作为示例，从第一摄像机获取第一视频图像与从第二摄像机获取第二视频图像可以同时进行。
在一些实例实施例中，包含加载与对象在来自第一有利视点的区域中的大小和距离有关的第一组数据到数据库中的活动130可进一步包括从第一激光雷达(即，光检测和测距或激光成像检测和测距(系统)，或激光识别检测和测距或激光感生差动吸收雷达(Laser Induced Differential Absorption Radar))获取数据，并且，包含加载与对象在来自第二有利视点的区域中的大小和距离有关的第二组数据到数据库中的活动140可进一步包括从第二激光雷达获取数据。作为示例，从第一激光雷达获取数据与从第二激光雷达获取数据可以同时进行。
来自第一和第二激光雷达(以及全局定位系统)的测量结果可以被加载到数据库以使数据库包含地理位置、区域中的对象的大小和形状。除此之外，每一个监视摄像机的位置和每一个摄像机的视场可以被添加到数据库以使被每一个摄像机的视场中的对象阻挡而没有视频监视的任何区域可以被处理器所确定。在优选的实施例中，激光雷达的视场至少等同于摄像机的视场。
处理器使用地理定位的对象和监视区(由摄像机获得)的复合视频图像生成合成视频图像。使用数据库中的信息，处理器创建新的有利视点。数据库中的对象覆盖(tile)有用于真实表示(realistic presentation)的场景数据。
由于受限于数据库中实际存在的东西，任何新的有利视点的位置将受限于位于任何至少两个摄像机/激光雷达之间的某处的位置。对于处理器可确定的合成视频图像有利视点的这种限制是因为只可能为那些覆盖有场景数据的对象创建新的有利视点。作为示例，不会创建在视频视察对象的对面上的新的有利视点，因为从该对面的有利视点，对于来自(多个)原始有利视点的监视摄像机而言什么也不可见。
在一些实例实施例中，从第一摄像机获取第一视频图像和从第二摄像机获取第二视频图像可以与从第一激光雷达获取数据和从第二激光雷达获取数据同时进行，这也可以与从全局定位系统接收第一有利视点的全局位置和从全局定位系统接收第二有利视点的全局位置同时进行。
根据实例实施例，图2示出了视频监视系统10。该视频监视系统10包括位于第一有利视点X的第一视频摄像机16和位于第二有利视点Y的第二视频摄像机18。视频监视系统10进一步包括位于第一有利视点X的第一激光雷达12和位于第二有利视点Y的第二激光雷达14。
视频监视系统10进一步包括用于确定第一视频摄像机16、第二视频摄像机18、第一激光雷达12和第二激光雷达14的全局位置的全局定位系统20。视频监视系统10还包括从第一视频摄像机16、第二视频摄像机18、第一激光雷达12、第二激光雷达14和全局定位系统20接收数据的处理器30。处理器30使用来自第一和第二视频摄像机16、18，第一和第二激光雷达12、14以及全局定位系统20的数据，创建来自位于第一有利视点X和第二有利视点Y之间的任何有利视点(例如，有利视点Z)的合成视频图像。
该全局定位系统20和第一以及第二激光雷达12、14被用于对区域A中的对象O1、O2、O3、O4、O5进行全局定位。区域A中的对象O1、O2、O3、C4、O5的位置与从第一和第二视频摄像机16、18中所获取的视频图像相关。
图3X示出了来自有利视点X的区域A的示例性视图。注意，从有利视点X处，对象O1、O2、O4是可见的，然而对象O3和O5不可见，因为对象O3被对象O1遮住，对象O5被对象O2遮住。
图3Y示出了来自有利视点Y的区域A的示例性视图。注意，从有利视点Y处，对象O1、O2、O5是可见的，然而对象O3和O4不可见，因为对象O3被对象O2遮住，对象O4被对象O1遮住。
图3Z示出了来自有利视点Z的区域A的示例性视图。注意，从有利视点Z处，对象O1、O2、O4、O5是可见的，并且来自有利视点Z的视图是由处理器30创建的合成视频图像。还应当注意，从有利视点Z处对象O3将不可见，因为对象O3从任何现有的有利视点(即，第一有利视点或第二有利视点)处都不能被看见。图3X、3Y、3Z中所示的情况示出了可能需要在对象O3可见的位置处增加额外的有利视点。图3Z还示出了其中没有关于场景的信息是可获得的的虚线点B。
图4示出了激光雷达和摄像机组合的示例。在图2和3所示的实例实施例中，第一激光雷达12被安装在第一摄像机16上以及第二激光雷达14被安装在第二摄像机18上，使得全局定位系统20被安装到第一摄像机16和第一激光雷达12二者以及全局定位系统20被安装到第二摄像机18和第二激光雷达14二者。
当第一和第二激光雷达12、14被安装到第一和第二摄像机16、18上时(或反之亦然)，监视系统10能够不断地更新数据以反映被阻挡而没有第一和第二摄像机16、18的视频监视的那些区域。这里一个示例对于这样的区域可能是有用的，该区域例如大量的集装箱不断地从港口(即，监视区域)移进和移出的航运港。当集装箱被堆起或被移动时，将存在改变的视频监视中的空白。
在一些实例实施例中，第一视频摄像机16和第二视频摄像机18同时发送数据到处理器30和/或第一激光雷达12和第二激光雷达14同时发送数据到处理器30。此外，全局定位系统20可以与第一和第二激光雷达12、14和/或第一或第二视频摄像机16、18一起同时发送数据到处理器30。
图5示出了示例，其中图2所示的区域A中的被视频监视所监控的对象O1、O2、O3、O4相对于第一和第二激光雷达16、18以及第一和第二摄像机12、14在区域A中已经移动。注意，对象O5已经从区域A中移出而对象O3和O4已经在区域A中移动。
图6X和6Y示出了来自有利视点X和Y处的图5中所示的区域A和对象O1、O2、O3、O4的示例性视图。图6Z示出了可从有利视点Z处生成的示例性合成视频图像，用以重新定位、增加和/或移出在区域A中且在图5中示出的对象。
尽管在附图中没有明确地示出，但是当任何对象的一部分可能移入区域A或从区域A移出时，第一和第二激光雷达12、14以及第一和第二摄像机16、18能够进行监控。作为示例，当集装箱堆中的一个或多个集装箱被从该集装箱堆的剩余中移出(或增加到该集装箱堆的剩余中)时，系统10能够进行监控。
应当注意的是预期这样的实施例，其中仅仅单个激光雷达和/或摄像机被用于向处理器30提供与对象在来自第一有利视点X的区域A中的大小和距离相关的数据，并且随后提供与对象在来自第二有利视点Y的区域中的大小和距离相关的数据。此外，全局定位系统20中的单个部件被用于向处理器30提供第一和第二有利视点X、Y的全局位置。
还预期这样的实施例，其中多个激光雷达和/或摄像机被用于向处理器30提供与对象在来自多个有利视点的区域中的大小和距离相关的数据。此外，全局定位系统20中的多个部件被用于向处理器30提供多个有利视点的全局位置。
在一些实施例中，计算机系统可以形成系统10的一部分。图7中示出了执行编程以便进行一些上述方法的示例性计算机系统的框图。计算机710形式的一般的计算设备包括处理单元702(例如，处理器30)、存储器704、可移动存储器712以及非移动存储器714。存储器704包括易失性存储器706和非易失性存储器708。计算机710包括(或可以访问)计算环境，该计算环境包括多种计算机可读介质(例如易失性存储器706和非易失性存储器708)，可移动存储器712和非移动存储器714。应该注意的是上述所提及的用于装载(crate)合成图像的数据库可以是处理单元702(例如，处理器30)、存储器704、易失性存储器706、非易失性存储器708、可移动存储器712和非移动存储器714中的任何的一部分。
计算机存储器包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)和电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、闪速存储器或其它存储器技术、压缩盘只读存储器(CDROM)、数字通用盘(DVD)或其它光盘存储器、磁盒、磁带、磁盘存储器或其它的磁存储设备、或能够存储计算机可读指令以及包括视频帧的数据的任何其它介质。
计算机710可以包括或者可以访问计算机环境，该计算机环境可以包括输入716、输出718以及通信连接720。在一些实例实施例中，输入716允许用户选择合成视频图像的有利视点(例如有利视点Z)。此外，输出718可包括图解了处理器30生成的合成视频图像的显示器。
使用用以连接到一个或多个远程计算机的通信连接，计算机可以运行在联网环境中。远程计算机可以包括个人计算机(PC)、服务器、路由器、网络PC、对等设备或其它常见的网络节点等等。通信连接可以包括局域网(LAN)、广域网(WAN)或其它网络。
计算机710的处理单元702可执行存储在计算机可读介质(例如存储设备)上的计算机可读指令。硬盘、CD-ROM和RAM是包括计算机可读介质的物件的一些实例。
按以下理解来提供本公开的摘要以符合37C.F.R.§1.72(b)：该摘要将不会被用于解释或限制权利要求的意义或范围。上述描述和附图举例说明了发明的实施例以使本领域技术人员能够实施本发明的实施例。从而，以下权利要求由此被结合到具体实施方式中，其中每个权利要求独立地作为单独的实施例。

Claims (10)

1.一种对观察受限的视频监视场进行定址的方法，所述方法包括：
加载来自第一有利视点的区域的第一视频图像到数据库中；
加载来自第二有利视点的区域的第二视频图像到数据库中；
加载与对象在来自第一有利视点的区域中的大小和距离有关的第一组数据到数据库中；
加载与对象在来自第二有利视点的区域中的大小和距离有关的第二组数据到数据库中；
加载第一有利视点和第二有利视点的全局位置到数据库中；并且
基于数据库中的信息加载对象在区域中的全局位置到数据库中；并且
使用数据库中的信息创建来自位于第一有利视点和第二有利视点之间的视点的区域的合成视频图像。
2.如权利要求1所述的方法，其中加载第一有利视点和第二有利视点的全局位置到数据库中包括确定第一有利视点的全局位置和确定第二有利视点的全局位置。
3.如权利要求2所述的方法，其中基于数据库中的信息加载对象在区域中的全局位置到数据库中包括基于数据库中的信息确定对象在区域中的全局位置，其中确定第一有利视点的全局位置与确定第二有利视点的全局位置同时进行。
4.如权利要求1所述的方法，其中加载来自第一有利视点的区域的第一视频图像到数据库中包括从第一摄像机获取第一视频图像，并且加载来自第二有利视点的区域的第二视频图像到数据库中包括从第二摄像机获取第二视频图像，其中从第一摄像机获取第一视频图像与从第二摄像机获取第二视频图像同时进行。
5.如权利要求1所述的方法，其中加载与对象在来自第一有利视点的区域中的大小和距离有关的第一组数据到数据库中包括从第一激光雷达获取第一组数据，并且加载与对象在来自第二有利视点的区域中的大小和距离有关的第二组数据到数据库中包括从第二激光雷达获取第二组数据，其中从第一激光雷达获取第一组数据与从第二激光雷达获取第二组数据同时进行。
6.一种视频监视系统，包括：
位于第一有利视点处的第一视频摄像机；
位于第二有利视点处的第二视频摄像机；
位于第一有利视点处的第一激光雷达；
位于第二有利视点处的第二激光雷达；
检测第一视频摄像机、第二视频摄像机、第一激光雷达和第二激光雷达的位置的全局定位系统；以及
从第一视频摄像机、第二视频摄像机、第一激光雷达、第二激光雷达和全局定位系统接收数据并使用该数据创建来自位于第一有利视点和第二有利视点之间的观察点的合成视频图像的处理器。
7.如权利要求6所述的视频监视系统，其中第一摄像机被安装在第一激光雷达上，而第二摄像机被安装在第二激光雷达上。
8.如权利要求6所述的视频监视系统，还包括图解处理器所生成的合成视频图像的显示器。
9.如权利要求6所述的视频监视系统，还包括允许用户选择合成视频图像的观察点的输入设备。
10.如权利要求6所述的视频监视系统，其中第一激光雷达、第二激光雷达、第一视频摄像机、第二视频摄像机和全局定位系统同时发送数据到处理器。
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