CN104079882A - 一种基于列表搜索的激光夜视仪3d定位方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的基于列表搜索的激光夜视仪3D定位方法，包括：a).建立浏览区域的坐标系；b).动作行为类型判断；c).查询视场角；d).求取水平、俯仰占比关系；e).查询出倍值；f).求出俯仰视场角和变倍值，根据公式（3）求取框选区域的俯仰视场角：并查询出倍值；g).计算云台需要沿水平方向转动的角度和俯仰方向转动的角度；h).发送数据和执行命令。本发明的成功是充分应用了高效搜索算法进行列表搜索，在最短的时间内搜索到变倍位置或者视场角度进行计算，对目标的定位更加准确和快速，在监控区域变化的过程中不会丢失目标，节省监控人力成本，提高监控效率，从而保证3D定位功能具备实际意义。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于列表搜索的激光夜视仪3D定位方法，更具体的说，尤其涉及一种利用高效搜索算法进行列表搜索的基于列表搜索的激光夜视仪3D定位方法。
背景技术
激光夜视仪是图像采集系统和激光照明系统集成的产物。图像采集系统最常见的就是一体化摄像机或者枪机配镜头，两者都具备变焦功能，在一定范围内连续调整视场角。为了实现理想的照明效果，激光照明系统也具备连续变焦的功能，可精确匹配摄像机视场角度的变化，使激光充满监控视场，同时又不会造成光源浪费和光源污染。
目前，国内智慧城市的概念逐步成熟，如何提高效率的同时降低人力成本和能源成本是衡量建设安防系统的关键指标。
激光夜视系统一般包含客户端软件、编解码和主控制系统、云台控制系统、成像系统和激光照明系统组成。客户端软件是客户操作界面，可预预览录制监控视频并控制高清激光夜视仪的变倍、聚焦、上下左右云台移动等，是人机交互的界面，一切对夜视仪的操作都在该软件上完成。编解码主控制系统是高清激光夜视仪的核心模块，该模块受客户端的控制命令，驱动成像系统、激光照明系统和云台控制系统实现客户动作。
在传统的激光夜视应用的过程中，客户需要频繁的切换监控视场来监控摄像机负责的监控区域，在这一切换过程中，涉及到变倍、变倍后的聚焦、调节激光角度和摄像机视场角匹配等一些列繁琐的动作，整个切换过程需要用去10秒左右的时间，在这一过程中，很可能会错失监控目标，降低监控效率。
发明内容
本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种基于列表搜索的激光夜视仪3D定位方法。
本发明的基于列表搜索的激光夜视仪3D定位方法，其特征在于，通过以下步骤来实现：a).建立浏览区域的坐标系，以夜视仪所拍摄的浏览画面区域的左上角为原点，水平向右为x轴正向、竖直向下为y轴正向建立直角坐标系o-xy；，设浏览画面的宽度为 、高度为，则浏览画面左上角的坐标为，右下角的坐标为；b).动作行为类型判断，当使用者在浏览画面上进行框选动作时，设框选区域的左上角坐标为、右下角坐标为，判断该框选动作是从左上到右下框选、从右下到左上框选、双击画面中的某点中的哪一种，如果为从左上到右下框选或双击画面中的某点，则执行步骤c)；如果为从右下到左上框选，执行步骤i）；如果框选为其它行为，则不执行任何操作；c).查询视场角，首先查询摄像机当前的变倍值，然后在“变倍值和视场角对应关系数组”中查询出当前的水平视场角和俯仰视场角；
d).求取水平、俯仰占比关系，判断不等式（1）是否成立：
（1）
如果成立，则表明框选区域水平方向上的占比大于俯仰方向上的占比，应使用水平视场角计算，执行步骤e)；如果不成立，则表明框选区域俯仰方向上的占比大于水平方向上的占比，应使用俯仰视场角计算，执行步骤f)；e).求取水平视场角和变倍值，根据公式（2）求取框选区域的水平视场角：
（2）
根据求出的水平视场角,在“变倍值和视场角对应关系数组”中查询出与其对应的变倍值，执行步骤g)；f).求出俯仰视场角和变倍值，根据公式（3）求取框选区域的俯仰视场角：
（3）
根据求出的俯仰视场角，在“变倍值和视场角对应关系数组”中查询出与其对应的变倍值，执行步骤g)；g).计算云台需要转动的角度，根据公式（4）计算云台需要沿水平方向转动的角度，根据公式（5）计算云台需要沿俯仰方向转动的角度：
（4）
（5）
转动角度、的正负决定了云台的转动方向；h).发送数据和执行命令，将步骤e)中计算出的变倍值、步骤g)中计算出的水平和俯仰转动角度发送至云台和摄像机，云台根据水平转动角度、俯仰转动角度驱使摄像机运动，摄像机根据变倍值执行变倍动作，以实现摄像机对框选区域的监视；i).扩大视场角，如果为从右下到左上框选动作，则保持云台不动，摄像机将当前的变倍值缩小，以扩大视场角。
对于镜头来说，均存储有“变倍值和视场角对应关系数组”的数据，对于每一个变倍值，均有与之对应的水平视场角和俯仰视场角。本发明的定位方法，由于采用了摄像机的变倍值、云台的水平运动角度和俯仰运动角度对框选区域进行定位，因此可形象地成为“3D定位方法”。
本发明的基于列表搜索的激光夜视仪3D定位方法，步骤i)中摄像机驱使镜头的变倍值缩小为原来的二分之一。
本发明的有益效果是：本发明的激光夜视仪定位方法，首先通过查表的方法在“变倍值和视场角对应关系数组”中查询出当前的水平视场角和俯仰视场角，然后根据监控框选区域所需的水平视场角或俯仰视场角，再通过查表的方式得出变倍值，摄像机依据该变倍值进行运动；根据框选区域在监控画面中的位置，求出云台所需运动的水平转动角度和俯仰转动角度；最后在云台和摄像机的共同运动下，即可实现对款选区域的监控。
本专利的成功是充分应用了高效搜索算法进行列表搜索，在最短的时间内搜索到变倍位置或者视场角度进行计算，对目标的定位更加准确和快速，在监控区域变化的过程中不会丢失目标，节省监控人力成本，提高监控效率，从而保证3D定位功能具备实际意义。
附图说明
图1为本发明的基于列表搜索的激光夜视仪3D定位方法的原理图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
本发明的基于列表搜索的激光夜视仪3D定位方法，通过以下步骤来实现：
a).建立浏览区域的坐标系，以夜视仪所拍摄的浏览画面区域的左上角为原点，水平向右为x轴正向、竖直向下为y轴正向建立直角坐标系o-xy；，设浏览画面的宽度为、高度为，则浏览画面左上角的坐标为，右下角的坐标为；
b).动作行为类型判断，当使用者在浏览画面上进行框选动作时，设框选区域的左上角坐标为、右下角坐标为，判断该框选动作是从左上到右下框选、从右下到左上框选、双击画面中的某点中的哪一种，如果为从左上到右下框选或双击画面中的某点，则执行步骤c)；如果为从右下到左上框选，执行步骤i）；如果框选为其它行为，则不执行任何操作；
c).查询视场角，首先查询摄像机当前的变倍值，然后在“变倍值和视场角对应关系数组”中查询出当前的水平视场角和俯仰视场角；
对于摄像机的镜头，都具有“变倍值和视场角对应关系数组”，镜头的每一个变倍值，都有与之对应的水平视场角和俯仰视场角；
d).求取水平、俯仰占比关系，判断不等式（1）是否成立：
（1）
如果成立，则表明框选区域水平方向上的占比大于俯仰方向上的占比，应使用水平视场角计算，执行步骤e)；如果不成立，则表明框选区域俯仰方向上的占比大于水平方向上的占比，应使用俯仰视场角计算，执行步骤f)；
在确定视场角的过程中，应求取占比大的视场角；如果摄像机的观测区域满足了较大视场角的要求，无疑也就满足了较小视场角的要求，可实现对全部框选区域的监控。
e).求取水平视场角和变倍值，根据公式（2）求取框选区域的水平视场角：
（2）
根据求出的水平视场角,在“变倍值和视场角对应关系数组”中查询出与其对应的变倍值，执行步骤g)；
f).求出俯仰视场角和变倍值，根据公式（3）求取框选区域的俯仰视场角：
（3）
根据求出的俯仰视场角，在“变倍值和视场角对应关系数组”中查询出与其对应的变倍值，执行步骤g)；
g).计算云台需要转动的角度，根据公式（4）计算云台需要沿水平方向转动的角度，根据公式（5）计算云台需要沿俯仰方向转动的角度：
（4）
（5）
转动角度、的正负决定了云台的转动方向；
h).发送数据和执行命令，将步骤e)中计算出的变倍值、步骤g)中计算出的水平和俯仰转动角度发送至云台和摄像机，云台根据水平转动角度、俯仰转动角度驱使摄像机运动，摄像机根据变倍值执行变倍动作，以实现摄像机对框选区域的监视；
i).扩大视场角，如果为从右下到左上框选动作，则保持云台不动，摄像机将当前的变倍值缩小，以扩大视场角。
该步骤中，摄像机驱使镜头的变倍值缩小为原来的二分之一。
如图1所示，给出了本发明的基于列表搜索的激光夜视仪3D定位方法的原理图，可知=1920，=1080，将其代入计算公式，则公式（1）、（2）、（3）、（4）、（5）就具有如下形式：
（1）
（2）
（3）
（4）
（5）
本专利的基于列表搜索的激光夜视仪3D定位方法，可对目标的定位更加准确和快速，在监控区域变化的过程中不会丢失目标，节省监控人力成本，提高监控效率，从而保证3D定位功能具备实际意义。
Claims (2)
1.一种基于列表搜索的激光夜视仪3D定位方法，其特征在于，通过以下步骤来实现：
a).建立浏览区域的坐标系，以夜视仪所拍摄的浏览画面区域的左上角为原点，水平向右为x轴正向、竖直向下为y轴正向建立直角坐标系o-xy；，设浏览画面的宽度为 、高度为，则浏览画面左上角的坐标为，右下角的坐标为；
b).动作行为类型判断，当使用者在浏览画面上进行框选动作时，设框选区域的左上角坐标为、右下角坐标为，判断该框选动作是从左上到右下框选、从右下到左上框选、双击画面中的某点中的哪一种，如果为从左上到右下框选或双击画面中的某点，则执行步骤c)；如果为从右下到左上框选，执行步骤i）；如果框选为其它行为，则不执行任何操作；
c).查询视场角，首先查询摄像机当前的变倍值，然后在“变倍值和视场角对应关系数组”中查询出当前的水平视场角和俯仰视场角；
d).求取水平、俯仰占比关系，判断不等式（1）是否成立：
（1）
如果成立，则表明框选区域水平方向上的占比大于俯仰方向上的占比，应使用水平视场角计算，执行步骤e)；如果不成立，则表明框选区域俯仰方向上的占比大于水平方向上的占比，应使用俯仰视场角计算，执行步骤f)；
e).求取水平视场角和变倍值，根据公式（2）求取框选区域的水平视场角：
（2）
根据求出的水平视场角,在“变倍值和视场角对应关系数组”中查询出与其对应的变倍值，执行步骤g)；
f).求出俯仰视场角和变倍值，根据公式（3）求取框选区域的俯仰视场角：
（3）
根据求出的俯仰视场角，在“变倍值和视场角对应关系数组”中查询出与其对应的变倍值，执行步骤g)；
g).计算云台需要转动的角度，根据公式（4）计算云台需要沿水平方向转动的角度，根据公式（5）计算云台需要沿俯仰方向转动的角度：
（4）
（5）
转动角度、的正负决定了云台的转动方向；
h).发送数据和执行命令，将步骤e)中计算出的变倍值、步骤g)中计算出的水平和俯仰转动角度发送至云台和摄像机，云台根据水平转动角度、俯仰转动角度驱使摄像机运动，摄像机根据变倍值执行变倍动作，以实现摄像机对框选区域的监视；
i).扩大视场角，如果为从右下到左上框选动作，则保持云台不动，摄像机将当前的变倍值缩小，以扩大视场角。
2.根据权利要求1所述的基于列表搜索的激光夜视仪3D定位方法，其特征在于：步骤i)中摄像机驱使镜头的变倍值缩小为原来的二分之一。
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