CN103686074A

CN103686074A - 视频监控中移动目标的定位方法

Info

Publication number: CN103686074A
Application number: CN201310587110.8A
Authority: CN
Inventors: 彭涛; 王进东; 赵安
Original assignee: Nanjing Panda Electronics Co Ltd; Nanjing Panda Communication Technology Co Ltd
Current assignee: Nanjing Panda Electronics Co Ltd; Nanjing Panda Communication Technology Co Ltd
Priority date: 2013-11-20
Filing date: 2013-11-20
Publication date: 2014-03-26

Abstract

本发明提供一种视频监控中移动目标的定位方法，包括以下步骤：在监控区域选择四个点进行测量，获取该四个点在监控图像上的像素坐标和真实场景中位置坐标的映射关系；从视频监控系统中获取实时视频图像，并对图像进行转换，将图像转换为矩阵数据；根据矩形的大小和宽高比例特征提取运动目标在图像中的矩形数据；以及根据获取的移动目标矩形数据结合前述映射关系，计算该运动目标在真实场景中的位置坐标。本发明的定位方法通过对视频图像数据进行分析处理，提取出其中的运动目标，并对其位置进行实时计算，获取其在真实场景中的实时坐标位置，可为多种监控应用如报警、测距、地图显示等提供有效数据支持，具有很高的实际应用价值。

Description

视频监控中移动目标的定位方法

技术领域

本发明涉及视频监控技术领域，具体而言涉及一种视频监控中移动目标的定位方法。

背景技术

目前，视频监控以其直观、准确、及时和信息内容丰富而广泛应用于许多场合。随着计算机、网络以及图像处理、传输技术的飞速发展，视频监控技术也有了长足的发展，在安防，公共事务，应急事件处理，环境监测等各种行业中发挥了重要作用。

发明内容

本发明目的在于提供一种视频监控中移动目标的定位方法，通过对视频图像数据进行分析处理，提取出其中的运动目标，并对其位置进行实时计算，获取其在真实场景中的实时坐标位置。

为达成上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种视频监控中移动目标的定位方法，包括以下步骤：

在监控区域选择四个点进行测量，获取该四个点在监控图像上的像素坐标和真实位置坐标的映射关系；

从视频监控系统中获取实时视频图像，并对图像进行转换，将图像转换为矩阵数据；

根据矩形的大小和宽高比例特征提取运动目标在图像中的矩形数据；以及

根据获取的移动目标矩形数据结合前述映射关系，计算该运动目标在真实场景中的位置坐标。

进一步，前述方法中，从视频监控系统中获取实时监控的数据流，通过以下方式将图像转换为矩阵数据：

1）对数据流进行解码、转换处理，转换为矩阵数据；

2）使用混合高斯模型算法提取运动目标前景图像；

3）对提取的前景图像数据进行二值化处理，使图像数据更容易被计算和处理；

4）对二值化图像进行轮廓查找计算，获得一个运动目标在图像上的矩形数据。

进一步，前述方法中，根据矩形的大小和宽高比例特征提取运动目标在图像中的矩形数据时，取获取的矩形数据的底边中心点坐标做为运动目标在监控显示区域的位置坐标。

进一步，前述映射关系的表达以凸透镜成像原理为基础，并且以如下公式表示：

R（x1,y1,1）×T=I

其中I是图像上一个空间坐标点（x,y,1），T为一个3×3矩阵；

该公式经变换后为：R=M×I

其中，M=1/T，M称为透视矩阵，记为：

M = [\begin{matrix} a 1 & a 2 & a 3 \\ b 1 & b 2 & b 3 \\ c 1 & c 2 & c 3 \end{matrix}]

该透视矩阵M的具体数值可通过前述四个点的坐标通过计算而获取。

进一步，运动目标在真实场景中位置坐标的计算如下：根据分析处理得到的运动目标在图像中的位置坐标，利用如下公式计算运动目标在真实场景中的位置坐标：

R（x1,y1,1）=M×I

由以上本发明的技术方案可知，本发明的有益效果在于通过对视频图像的分析和处理，能够将视频中的运动目标进行分析和提取，并计算其在真实场景中的位置坐标，为多种监控应用如报警，测距，地图显示等提供有效数据支持，具有很高的实际应用价值。

附图说明

图1为本发明较优实施例的定位方法的实现流程示意图。

图2为图1实施例中监控区域内测量点的示意图。

图3为图2中测量点的投射关系示意图。

具体实施方式

为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。

如图1所示，根据本发明的较优实施例，视频监控中移动目标的定位方法，包括以下步骤：在监控区域选择四个点进行测量，获取该四个点在监控图像上的像素坐标和真实位置坐标的映射关系；从视频监控系统中获取实时视频图像，并对图像进行转换，将图像转换为矩阵数据；根据矩形的大小和宽高比例特征提取运动目标在图像中的矩形数据；以及根据获取的移动目标矩形数据结合前述映射关系，计算该运动目标在真实场景中的位置坐标。

如图2所示，本实施例中，预先对监控区域进行一些测量工作，首先在监控区域上标记A、B、C、D四个点，这四个点的像素坐记为（x1，y1）、（x2，y2）、（x3，y3）、（x4，y4），然后在真实场地实测A、B、C、D四点的位置坐标，本实施例中以A点为真实场景的原点坐标，以AD为X轴，A点真实场景坐标为（0，0），真实场景坐标位置记为（u1，v1）、（u2，v2）、（u3，v3）、（u4，v4）。

在从视频监控系统中获取实时视频图像并将图像转换为矩阵数据时，首先从视频监控系统中获取实时监控的数据流，再通过以下方式将图像转换为可用于分析和计算的矩阵数据：

1）对数据流进行解码、转换处理，转换为矩阵数据；

2）使用混合高斯模型算法提取运动目标前景图像；

较佳地，在根据矩形的大小和宽高比例特征提取运动目标在图像中的矩形数据时，取获取的矩形数据的底边中心点坐标做为运动目标在监控显示区域的位置坐标。

参考图2及图3所示的测量点位置及其投射关系示意图，根据凸透镜成像原理，真实平面上的每一点可近似为经过摄像机镜头的中心投射到CCD上。这种映射关系在数学上可以表示为真实坐标R（x1,y1,1）×T=I,其中I是图像上一个空间坐标点（x,y,1），T为一个3×3矩阵，公式经数学变换后为

R=M×I，其中，M=1/T

其中，M称为透视矩阵，记为:

M = [\begin{matrix} a 1 & a 2 & a 3 \\ b 1 & b 2 & b 3 \\ c 1 & c 2 & c 3 \end{matrix}]

通过测量得到的上述A，B，C，D四个测量点，使用以下数学计算方法获取透视矩阵M的具体数值：

定义图像上的映射点(xi,yi)到(ui,vi),(i=1,2,3,4):

ui = \frac{c 00 * xi + c 01 * yi + c 02}{c 20 * xi + c 21 * yi + c 22}

vi = \frac{c 10 * xi + c 11 * yi + c 12}{c 20 * xi + c 21 * yi + c 22}

在这里，cij为相关系数矩阵，c22=1；

[\begin{matrix} x 0 & y 0 & 1 & 0 & 0 & 0 & - x 0 * u 0 & - y 0 * u 0 \\ x 1 & y 1 & 1 & 0 & 0 & 0 & - x 1 * u 1 & - y 1 * u 1 \\ x 2 & y 2 & 1 & 0 & 0 & 0 & - x 2 * u 2 & - y 2 * u 2 \\ x 3 & y 3 & 1 & 0 & 0 & 0 & - x 3 * u 3 & - y 3 * u 3 \\ 0 & 0 & 0 & x 1 & y 0 & 1 & - x 0 * v 0 & - y 0 * v 0 \\ 0 & 0 & 0 & x 2 & y 1 & 1 & - x 1 * v 01 & - y 1 * v 1 \\ 0 & 0 & 0 & x 3 & y 2 & 1 & - x 2 * v 2 & - y 2 * v 2 \\ 0 & 0 & 0 & x 4 & y 3 & 1 & - x 3 * v 3 & - y 3 * v 3 \end{matrix}] * [\begin{matrix} c 00 \\ c 01 \\ c 02 \\ c 03 \\ c 10 \\ c 11 \\ c 12 \\ c 13 \end{matrix}] = [\begin{matrix} a 1 \\ a 2 \\ a 3 \\ b 1 \\ b 2 \\ b 3 \\ c 1 \\ c 2 \end{matrix}]

c3=1

计算得到透视矩阵M后，根据分析处理得到的运动目标在图像中的位置坐标，利用如下公式计算运动目标在真实场景中的位置坐标：

R（x1,y1,1）=M×I

这样，即可得到移动目标真实位置的坐标值（x1,y1）。该坐标即反映在监控视频中出现的运动目标在真实场景中的位置。

综上所述，本发明所提出的移动目标的定位方法通过对视频图像的分析和处理，能够将视频中的运动目标进行分析和提取，并计算其在真实场景中的位置坐标，为多种监控应用如报警、测距、地图显示等提供有效数据支持，具有很高的实际应用价值。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims

1.一种视频监控中移动目标的定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

在监控区域选择四个点进行测量，获取该四个点在监控图像上的像素坐标和真实场景中位置坐标的映射关系；

2.根据权利要求1所述的定位方法，其特征在于，前述方法中，从视频监控系统中获取实时监控的数据流，再通过以下方式将图像转换为矩阵数据：

1）对数据流进行解码、转换处理，转换为矩阵数据；

2）使用混合高斯模型算法提取运动目标前景图像；

3.根据权利要求2所述的定位方法，其特征在于，前述方法中，根据矩形的大小和宽高比例特征提取运动目标在图像中的矩形数据时，取获取的矩形数据的底边中心点坐标做为运动目标在监控显示区域的位置坐标。

4.根据权利要求3所述的定位方法，其特征在于，前述映射关系的表达以凸透镜成像原理为基础，并且以如下公式表示：

R（x1,y1,1）×T=I

其中I是图像上一个空间坐标点（x,y,1），T为一个3×3矩阵；

该公式经变换后为：R=M×I

其中，M=1/T，M称为透视矩阵，记为：

5.根据权利要求4所述的定位方法，其特征在于，运动目标在真实场景中位置坐标的计算如下：根据分析处理得到的运动目标在图像中的位置坐标，利用如下公式计算运动目标在真实场景中的位置坐标：

R（x1,y1,1）=M×I 。