CN104184995A - 一种实现联网视频监控系统实时联动监控的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种联网视频监控系统，包括有多台作为视频监控前端设备的云台摄像机和一个具备主控设备的总监控中心，所述主控设备与所述多台云台摄像机相连接，每台云台摄像机上安装的监控处理单元分别与地理位置信息获取单元、水平角度获取与设定单元、俯仰角度获取与设定单元、测距单元、数据存储单元相连接，所述总监控中心的主控设备分别与每台云台摄像机的监控处理单元相连接。此外，本发明还公开了一种实现联网视频监控系统实时联动监控的方法。本发明可以让城市联网视频监控系统可以及时快捷地实时对任意一个被监控对象进行全天候、不间断的视频监控，满足用户全方位、多角度的拍摄需求，保证监控区域生产和工作的安全性。

Description

一种实现联网视频监控系统实时联动监控的方法及系统

技术领域

本发明涉及视频监控技术领域，特别是涉及一种实现联网视频监控系统实时联动监控的方法及系统。

背景技术

目前，在视频监控技术领域，现有的视频监控系统通常包括视频监控前端设备、传输设备、主控设备和显示设备等设备。其中视频监控前端设备主要负责数据和视频信号的采集处理；传输设备将上述采集的数据和视频信号传输至主控设备和显示设备；主控设备对数据进行分析和处理后产生或直接由主控单元发出控制指令，并由传输设备传输至视频监控前端设备，视频监控前端设备根据接收到的控制指令执行相应的动作；显示设备对视频信号进行处理后显示在显示单元上。

随着自动化水平的不断提高，采用可在水平方向和俯仰方向上旋转的装置带动摄像机进行多方向监控的旋转视频采集装置已经成为视频监控前端设备的首选，如云台装置与摄像机的组合（下文简称“云台摄像机”并以云台摄像机作为视频监控前端设备的代表）。对于云台摄像机，其将摄像机安装在云台上，能够通过云台的旋转带动摄像机朝向不同的方向，能使摄像机对多个角度进行摄像，且由于云台装置与摄像机固定连接，所以云台装置的水平朝向和俯仰朝向即代表了摄像机的水平朝向和俯仰朝向，并且还可以通过云台装置对摄像机镜头的变焦与调焦，清晰地观察到不同距离范围内的目标或场景，从而实现对更大范围的拍摄，因此云台摄像机可以满足用户全方位、多角度的监控需求。

对于一个视频监控系统，其通常包含有多个视频监控前端设备，每个视频监控前端设备通过传输设备与主控设备（即监控中心）相连接。主控设备负责对视频监控前端设备进行选择、监视与控制，同时还可以进行录像、回放、检索等操作。目前，人们可以通过在一个城市中的各个方位都安装上视频监控系统，然后将位于城市各个方位的多个视频监控系统进行联网，具体为将多个视频监控系统分别具有的分监控中心（即主控设备）联网到一个总监控中心，从而使得所有视频监控系统一起在城市中形成一个联网视频监控系统，在该联网视频监控系统的总监控中心控制下，所有分监控中心所连接的多个视频监控前端设备可以在城市形成一张巨大的监控网络，在这张监控网络下可以实现对整个城市进行视频监控。

目前，在城市联网视频监控系统中，每个视频监控前端设备分别负责不同路段、不同区域的监控任务。因此，当出现需要对犯罪分子和违法车辆进行跟踪的情况时，城市联网视频监控系统的总监控中心可以通过调度各个分监控中心的视频监控前端设备（即云台摄像机）来查看目标是否出现，并在目标出现时，由用户手动锁定目标进行跟踪监控。然而，在通常情况下，总监控中心同一时刻只能控制一个视频监控前端设备，如果想要选择控制其他视频监控前端设备，则需要用户手动进行切换。例如，当犯罪分子和违法车辆通过遮挡物来隐蔽或者所处位置超出了当前视频监控前端设备的监控范围时，用户在总监控中心就要手动重新选择一台能够监测到目标的视频监控前端设备，并调整该视频监控前端设备的监控方向，以便重新搜索被监控对象，由于重新搜索被监控对象需要耗费一定时间，因此这段时间内存在对被监控对象的视频监控空白，从而很可能导致被监控跟踪目标的丢失，最终使犯罪分子和违法车辆逃脱。如果在用户通过一个视频监控前端设备手动锁定目标进行跟踪监控的过程中，能有相邻的其他视频监控前端设备自动对被监控目标进行协同监控，使被监控目标始终处于显示设备上，则可有效的避免目标丢失事件的发生。

对于城市联网视频监控系统，如果想要保证每个时刻都有至少一台视频监控前端设备对被监控对象进行监控，那么需要能够实时获取被监控对象的地理坐标信息（具体为需要被监控对象携带有能够实时发送其自身地理坐标信息的卫星定位系统），从而即使在被监控对象的位置因为移动而不断发生变化时，总监控中心也可以根据被监控对象的地理坐标信息，通过联网来实时对应启动位于相同地理坐标位置附近的视频监控前端设备，从而通过连续控制多台视频监控前端设备，实现从多方向多角度同时对一个监控对象进行持续监控。

但是，对于违法犯罪分子及违法车辆这类突发事件的被监控对象，人们无法保证在这类被监控对象上安装能够实时发送其自身地理坐标信息的卫星定位系统，因此，无法实时获取这些被监控对象的地理坐标信息，从而对于现有的城市联网视频监控系统，其无法保证每个时刻都有至少一台视频监控前端设备对任意一个被监控对象进行监控，无法对被监控对象进行全天候、不间断的视频监控，从而无法满足用户全方位、多角度的拍摄需求，难以保证监控区域生产和工作的安全性。

因此，目前迫切需要开发出一种技术，其可以让城市联网视频监控系统可以及时快捷地实时对任意一个被监控对象进行全天候、不间断的视频监控，满足用户全方位、多角度的拍摄需求，保证监控区域生产和工作的安全性。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种实现联网视频监控系统实时联动监控的方法及系统，其可以让城市联网视频监控系统及时快捷地实时对任意一个被监控对象进行全天候、不间断的视频监控，满足用户全方位、多角度的拍摄需求，保证监控区域生产和工作的安全性，有利于视频监控系统的广泛生产应用，具有重大的生产实践意义。

为此，本发明提供了一种实现联网视频监控系统实时联动监控的方法，该联网视频监控系统包括有多台作为视频监控前端设备的云台摄像机和一个具备主控设备的总监控中心，所述主控设备与所述多台云台摄像机相连接，具体包括以下步骤：

第一步：预先设定联网视频监控系统内每台云台摄像机镜头具有共同的水平基准方向和俯仰基准方向，以及预先获取每台云台摄像机安装地点的地理坐标信息，总监控中心的主控设备根据每台云台摄像机安装地点的地理坐标信息，以经度坐标信息为横轴X、纬度坐标信息为纵轴Y、海拔高度信息为竖轴Z，建立云台摄像机安装地点坐标系；

第二步：当被监控对象出现在总监控中心正在控制的一台云台摄像机的监控视频内时，总监控中心的主控设备根据用户输入的主动云台摄像机设定指令，设定该云台摄像机为主动云台摄像机，并且根据用户输入的角度调整指令，实时调整所述主动云台摄像机镜头朝向被监控对象的水平角度和俯仰角度，使得被监控对象处于所述主动云台摄像机的监控视频中的预设位置，然后实时获取所述主动云台摄像机镜头当前朝向的水平角度信息和俯仰角度信息以及实时测量所述主动云台摄像机与被监控对象之间的直线距离； 

第三步：主动云台摄像机根据所述主动云台摄像机安装地点的地理坐标信息、主动云台摄像机与被监控对象之间的直线距离以及主动云台摄像机镜头当前朝向的水平角度信息和俯仰角度信息，执行预设被监控对象地理坐标获取操作，获得被监控对象的地理坐标信息，然后将所述被监控对象的地理坐标信息发送至总监控中心的主控设备；

第四步：对于视频监控系统中的每台云台摄像机，当其与被监控对象之间的直线距离小于监控距离时，总监控中心的主控设备设定该云台摄像机为备选云台摄像机，并且根据用户输入的联动云台摄像机设定指令，设定其中至少一台备选云台摄像机为联动云台摄像机；

第五步：总监控中心的主控设备将从主动云台摄像机获取的被监控对象的地理坐标信息实时发送给视频监控系统内的所有联动云台摄像机，每台联动云台摄像机根据被监控对象的地理坐标信息和自身安装地点的地理坐标信息，执行预设水平角度计算公式和预设俯仰角度计算公式，获得联动云台摄像机镜头朝向被监控对象所需要设定的镜头水平角度信息和俯仰角度信息，然后相应地调整每台联动云台摄像机镜头的水平角度和俯仰角度，使得被监控对象处于每台所述联动云台摄像机的监控视频中的中心位置，并且由每台联动云台摄像机将所拍摄获得的监控视频发送给总监控中心的主控设备，实现对被监控对象进行跟踪监控拍摄。

其中，在第一步中，所述总监控中心的主控设备根据每台云台摄像机安装地点的地理坐标信息建立云台摄像机安装地点坐标系具体操作为：

总监控中心的主控设备根据每台云台摄像机安装地点的地理坐标信息，以经度坐标信息为横轴X、纬度坐标信息为纵轴Y、海拔高度信息为竖轴Z，建立云台摄像机安装地点坐标系。

其中，每台云台摄像机镜头共同具有的水平基准方向具体为：每台云台摄像机镜头水平朝向正北方向时的水平角度方向；

每台云台摄像机镜头共同具有的俯仰基准方向具体为：每台云台摄像机镜头朝向水平面时的俯仰角度方向。

其中，所述预设被监控对象地理坐标获取操作具体为：

根据主动云台摄像机安装地点的地理坐标信息（a，b，c）、主动云台摄像机与被监控对象之间的直线距离K以及主动云台摄像机镜头当前朝向的水平角度信息α和俯仰角度信息β，运行预设地理坐标计算公式，获得被监控对象的地理坐标信息，所述被监控对象的地理坐标信息包括经度坐标信息x、纬度坐标信息y和海拔高度信息h；

所述预设被监控对象地理坐标计算公式具体包括：

被监控对象海拔高度信息h的计算公式，具体为：                                                ；

被监控对象经度坐标信息x的计算公式，具体为：

如果a < x ，，反之，如果a > x，      ；

被监控对象纬度坐标信息y的计算公式，具体为：

如果b < y ， ，反之，如果b > y ，； 

上述公式中，L为主动云台摄像机安装地点的投影与被监控对象之间距离，所述L的计算公式为：

            ；

上述公式中，K为主动云台摄像机与被监控对象之间的直线距离，c为主动云台摄像机的海拔高度，α为主动云台摄像机镜头当前朝向的水平角度信息，β为主动云台摄像机镜头当前朝向的俯仰角度信息，a和b分别为主动云台摄像机自身安装地点的经度坐标信息和纬度坐标信息，R为地球半径值。

其中，在第五步中，所述预设水平角度θ计算公式具体为：

；其中，r和s分别为联动云台摄像机安装地点的地理位置信息经度坐标和纬度坐标，x和y分别为被监控对象的地理位置信息经度坐标和纬度坐标；

在第五步中，所述预设俯仰角度δ计算公式具体为：

 ；

其中，t为联动云台摄像机安装地点的海拔高度，h为被监控对象的海拔高度，M为联动云台摄像机所在位置的投影与被监控对象之间的距离，并且M的计算公式具体为：

，式中，r和s分别为联动云台摄像机安装地点的地理位置信息经度坐标和纬度坐标，x和y分别为被监控对象的地理位置信息经度坐标和纬度坐标，R为地球半径值。

此外，本发明还提供了一种联网视频监控系统，包括有多台作为视频监控前端设备的云台摄像机和一个具备主控设备的总监控中心，所述主控设备与所述多台云台摄像机相连接，其中：

每台云台摄像机上安装有地理位置信息获取单元、水平角度获取与设定单元、俯仰角度获取与设定单元、测距单元、数据存储单元和监控处理单元，其中：

地理位置信息获取单元，用于获取本云台摄像机安装地点的地理坐标信息，然后发送给监控处理单元；

水平角度获取与设定单元，用于预先设定本云台摄像机镜头具有的水平基准方向，以及实时获取本云台摄像机镜头当前朝向的水平角度信息并将所述水平角度信息发送给监控处理单元；

俯仰角度获取与设定单元，用于预先设定本云台摄像机镜头具有的俯仰基准方向，以及实时获取本云台摄像机镜头当前朝向的俯仰角度信息并将所述俯仰角度信息发送给监控处理单元；

测距单元，用于实时测量本云台摄像机与被监控对象之间的直线距离信息并将所述信息传输至监控处理单元； 

数据存储单元，用于实时存储所述监控处理单元发送的本云台摄像机安装地点的地理坐标信息；

监控处理单元，分别与地理位置信息获取单元、水平角度获取与设定单元、俯仰角度获取与设定单元、测距单元、数据存储单元相连接，用于接收地理位置信息获取单元发送的本云台摄像机安装地点的地理坐标信息，然后发送给数据存储单元和总监控中心的主控设备；

另外，所述监控处理单元还用于当本云台摄像机被总监控中心的主控设备设定为主动云台摄像机时，根据本主动云台摄像机安装地点的地理坐标信息、主动云台摄像机与被监控对象之间的直线距离信息以及主动云台摄像机镜头当前朝向的水平角度信息和俯仰角度信息，执行预设被监控对象地理坐标获取操作，实时计算获得被监控对象的地理坐标信息，然后将所述被监控对象的地理坐标信息发送至总监控中心的主控设备，以及在接收到总监控中心的主控设备转发的角度调整指令后，实时调整所述主动云台摄像机朝向被监控对象的水平角度和俯仰角度；

此外，所述监控处理单元用于当本云台摄像机被总监控中心的主控设备设定为联动云台摄像机时，根据被监控对象的地理坐标信息和自身安装地点的地理坐标信息，执行预设水平角度计算公式和预设俯仰角度计算公式，获得联动云台摄像机镜头朝向被监控对象所需要设定的水平角度信息和俯仰角度信息，然后相应地调整本云台摄像机镜头当前朝向的水平角度和俯仰角度，使得被监控对象处于每台所述联动云台摄像机的监控视频中的中心位置，并且将所拍摄获得的监控视频发送给总监控中心的主控设备；

相对应地，主监控中心的主控设备，分别与每台云台摄像机的监控处理单元相连接，用于根据每台云台摄像机的监控处理单元发送的云台摄像机安装地点的地理坐标信息，建立云台摄像机安装地点坐标系；

另外，主监控中心的主控设备还用于当被监控对象出现在总监控中心正在控制的一台云台摄像机的监控视频内时，根据用户输入的主动云台摄像机设定指令，设定该云台摄像机为主动云台摄像机，并且根据用户输入的角度调整指令，将该角度调整指令转发给主动云台摄像机的监控处理单元，实现实时调整所述主动云台摄像机朝向被监控对象的水平角度和俯仰角度，使得被监控对象处于所述主动云台摄像机的监控视频中的预设位置；

此外，主监控中心的主控设备还用于当视频监控系统中的任意一台或者多台云台摄像机与被监控对象之间的直线距离小于监控距离时，设定该云台摄像机为备选云台摄像机，并且根据用户输入的联动云台摄像机设定指令，设定其中至少一台备选云台摄像机为联动云台摄像机；以及用于将从主动云台摄像机获取的被监控对象的地理坐标信息实时发送给视频监控系统内的所有联动云台摄像机。

其中，所述主监控中心的主控设备，根据每台云台摄像机的监控处理单元发送的云台摄像机安装地点的地理坐标信息，具体以经度坐标信息为横轴X、纬度坐标信息为纵轴Y、海拔高度信息为竖轴Z，建立云台摄像机安装地点坐标系；

每台云台摄像机镜头共同具有的水平基准方向具体为：每台云台摄像机镜头水平朝向正北方向时的水平角度方向；

每台云台摄像机镜头共同具有的俯仰基准方向具体为：每台云台摄像机镜头朝向水平面时的俯仰角度方向。

其中，所述预设被监控对象地理坐标获取操作具体为：

根据主动云台摄像机安装地点的地理坐标信息（a，b，c）、主动云台摄像机与被监控对象之间的直线距离K以及主动云台摄像机镜头当前朝向的水平角度信息α和俯仰角度信息β，运行预设地理坐标计算公式，获得被监控对象的地理坐标信息，所述被监控对象的地理坐标信息包括经度坐标信息x、纬度坐标信息y和海拔高度信息h；

所述预设被监控对象地理坐标计算公式具体包括：

被监控对象海拔高度信息h的计算公式，具体为：；

被监控对象经度坐标信息x的计算公式，具体为：

如果a < x ，，反之，如果a > x ，      ；

被监控对象纬度坐标信息y的计算公式，具体为：

如果b < y ， ，反之，如果b > y ，； 

上述公式中，L为主动云台摄像机安装地点的投影与被监控对象之间距离，所述L的计算公式为：

            ；

上述公式中，K为主动云台摄像机与被监控对象之间的直线距离，c为主动云台摄像机的海拔高度，α为主动云台摄像机镜头当前朝向的水平角度信息，β为主动云台摄像机镜头当前朝向的俯仰角度信息，a和b分别为主动云台摄像机自身安装地点的经度坐标信息和纬度坐标信息，R为地球半径值。

其中，所述预设水平角度θ计算公式具体为：

；其中，r和s分别为联动云台摄像机安装地点的地理位置信息经度坐标和纬度坐标，x和y分别为被监控对象的地理位置信息经度坐标和纬度坐标；

在第五步中，所述预设俯仰角度δ计算公式具体为：

 ；

其中，t为联动云台摄像机安装地点的海拔高度，h为被监控对象的海拔高度，M为联动云台摄像机所在位置的投影与被监控对象之间的距离，并且M的计算公式具体为：

，式中，r和s分别为联动云台摄像机安装地点的地理位置信息经度坐标和纬度坐标，x和y分别为被监控对象的地理位置信息经度坐标和纬度坐标，R为地球半径值。

其中，所述地理位置信息获取单元为全球卫星定位系统GPS模块；

所述水平角度获取与设定单元和所述俯仰角度获取与设定单元均为旋转光栅编码器或者磁旋转编码器；

所述测距单元为激光测距仪或者超声波测距模块；

所述数据存储单元为非易失性存储器；

所述监控处理单元为微控制单元、中央处理器CPU或数字信号处理器DSP。

由以上本发明提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本发明提出了一种实现联网视频监控系统实时联动监控的方法及系统，其可以让城市联网视频监控系统可以及时快捷地实时对任意一个被监控对象进行全天候、不间断的视频监控，满足用户全方位、多角度的拍摄需求，保证监控区域生产和工作的安全性，有利于视频监控系统的广泛生产应用，具有重大的生产实践意义。

附图说明

图1为本发明提供的一种实现联网视频监控系统实时联动监控的方法的流程图；

图 2为在本发明的一种实施例中，监控系统内各个云台摄像机水平方向上的相对位置关系示意图；

图 3为在本发明的一种实施例中，监控系统内各个云台摄像机俯仰方向上的相对位置关系示意图；

图 4 为在本发明的一种实施例中，监控系统内各个云台摄像机实现联动监控后的效果示意图；

图5为本发明提供的一种联网视频监控系统中与总监控中心的主控设备相连接的每台云台摄像机的具体实施例结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。

为清楚了解本发明的技术方案，下面先介绍一下本发明的技术原理。在本发明中，一个联网视频监控系统包括有多台作为视频监控前端设备的云台摄像机和一个具备主控设备及多台显示设备的总监控中心，所述总监控中心与每个所述云台摄像机相连接。需要说明的是，在联网视频监控系统中，总监控中心在同一时刻只能够控制一个视频监控前端设备（如云台摄像机）。

参见图1，本发明提供了一种实现联网视频监控系统实时联动监控的方法，该联网视频监控系统包括有多台作为视频监控前端设备的云台摄像机和一个具备主控设备及多台显示设备的总监控中心，所述主控设备与所述多台云台摄像机相连接，该方法可以包括以下五个步骤：

步骤S101：预先设定联网视频监控系统内每台云台摄像机镜头具有共同的水平基准方向和俯仰基准方向，以及预先获取每台云台摄像机安装地点的地理坐标信息，总监控中心的主控设备根据每台云台摄像机安装地点的地理坐标信息，以经度坐标信息为横轴X、纬度坐标信息为纵轴Y、海拔高度信息为竖轴Z，建立云台摄像机安装地点坐标系。

在本发明中，需要说明的是，所述每台云台摄像机安装地点的地理坐标信息包括经度坐标信息、纬度坐标信息和海拔高度信息。

在本发明中，具体实现上，在所述步骤S101中设定联网视频监控系统内每台云台摄像机镜头具有的共同的水平基准方向，针对每台云台摄像机，具体可以通过指北针、全站仪等测向装置测定以该云台摄像机安装地点为基点的正北方向，并调整该云台摄像机镜头水平朝向与正北方向重合，然后可以通过云台摄像机内置的水平角度获取与设定单元设定该云台摄像机镜头当前朝向的水平正北朝向的水平角度为水平0°基准方向，即：每台云台摄像机镜头水平朝向正北方向时的水平角度方向为共同的水平（0°）基准方向。

此外，为了设定联网视频监控系统内每台云台摄像机镜头具有共同的俯仰基准方向，针对每台云台摄像机，具体可以通过水平仪等测量装置测定以该云台摄像机安装高度为基点的水平面，并调整该云台摄像机镜头俯仰朝向与所述水平面重合，然后可以通过云台摄像机内置的俯仰角度获取与设定单元设定该云台摄像机镜头水平面朝向的俯仰角度方向为俯仰0°基准方向，即：每台云台摄像机镜头朝向水平面时的俯仰角度为共同的俯仰基准方向。因此，对于本发明，通过步骤S101，可以最终使得联网视频监控系统内每台云台摄像机镜头水平朝向正北方向时的水平角度都为0°、平视时（重合水平面）俯仰角度都为0°，这样就使得所有云台摄像机镜头建立了共同的水平角度和俯仰角度坐标系。

此外，所述步骤S101中获取每台云台摄像机安装地点的地理坐标信息具体可以通过安装于每台云台摄像机内部的与监控处理单元相连接的地理坐标获取单元（如美国的全球卫星定位系统GPS模块或中国的北斗定位系统模块）来获取，即获取本云台摄像机安装地点的经度坐标信息、纬度坐标信息和海拔高度信息，并可以将所述本云台摄像机安装地点的地理坐标信息及时存储于云台摄像机内部的数据存储单元，同时每台云台摄像机内部的监控处理单元还可以将所述本云台摄像机安装地点的地理坐标信息传输至总监控中心的主控设备，从而用于建立云台摄像机安装地点坐标系。

另外，在具体的实施例中，对于内部不具有地理坐标获取单元的云台摄像机，可以在每台云台摄像机安装地点采用便携式地理坐标获取设备（如手持式GPS设备）来实地测量每台云台摄像机安装地点的地理坐标信息，最终汇总至总监控中心的主控设备，以便用于建立云台摄像机安装地点坐标系，同时，总监控中心的主控设备还可以分别将每台云台摄像机安装地点的地理坐标信息发送至对应的云台摄像机，并且存储于所述云台摄像机内部的数据存储单元中。

步骤S102：当被监控对象出现在总监控中心正在控制的一台云台摄像机的监控视频内时，总监控中心的主控设备根据用户输入的主动云台摄像机设定指令，设定该云台摄像机为主动云台摄像机，并且根据用户输入的角度调整指令，实时调整所述主动云台摄像机镜头朝向被监控对象的水平角度和俯仰角度，使得被监控对象处于所述主动云台摄像机的监控视频中的预设位置（该预设位置优选为主动云台摄像机的监控视频中的中心位置），然后实时获取所述主动云台摄像机镜头当前朝向的水平角度信息和俯仰角度信息以及实时测量所述主动云台摄像机与被监控对象之间的直线距离。

在本发明中，具体实现上，在步骤S102中，当所述被监控对象处于所述主动云台摄像机的监控视频中的预设位置后，还包括子步骤：根据用户输入的镜头控制指令，实时调整所述主动云台摄像机的镜头焦距（即对主动云台摄像机进行镜头变焦和镜头调焦），从而控制被监控对象在监控视频中所占面积和清晰度，具体优选为控制被监控对象在监控视频中所占面积和清晰度达到用户想要的最佳状态。

在本发明中，需要说明的是，被监控对象处于所述主动云台摄像机的监控视频中的预设位置可以根据用户的需要任意控制，具体优选为处于主动云台摄像机的监控视频中的中心位置。

在本发明中，在所述步骤S102中，用户可以通过总监控中心的主控设备通过输入主动云台摄像机设定指令，从而手动设定目前正在被控制的云台摄像机为主动云台摄像机。随着被监控对象位置的变化，用户可以通过主控设备输入角度调整指令，实时手动调整所述主动云台摄像机镜头当前朝向的水平角度和俯仰角度，从而改变镜头和摄像机的拍摄角度，使得被监控对象处于主动云台摄像机的监控视频中的适当位置（优选为中心位置），这时候，所述主动云台摄像机内部的监控处理单元（例如可以为微控制单元、中央处理器CPU或数字信号处理器DSP）具体可以通过水平角度获取与设定单元和俯仰角度获取与设定单元分别实时获取本云台摄像机镜头当前朝向的水平角度信息和俯仰角度信息。具体实现上，所述水平角度获取与设定单元和俯仰角度获取与设定单元均可以为一个旋转角度编码器，例如可以为光栅旋转编码器或磁旋转编码器。

另外，在本发明的具体实施例中，当驱动云台摄像机在水平方向和俯仰方向旋转的电机为步进电机时，所述水平角度获取与设定单元和俯仰角度获取与设定单元可以直接由所述监控处理单元通过记录对步进电机的控制脉冲数来实现。

此外，在所述步骤S102中，实时测量所述主动云台摄像机与被监控对象之间的直线距离具体可以通过安装于主动云台摄像机内部的一个测距单元来实现。所述测距单元具体可以为一个测距模块，例如可以为超声波测距模块或者激光测距模块。

需要说明的是，本发明在具体实现上，在步骤S102中，用户可以根据被监控对象位置的变化，实时通过总监控中心的主控设备输入角度调整指令，手动调整所述主动云台摄像机镜头当前朝向的水平角度和俯仰角度，从而改变镜头和摄像机的拍摄角度，使得被监控对象处于主动云台摄像机的监控视频中的预设位置。同时，用户还可以通过主控设备，实时手动调整所述主动云台摄像机的镜头变焦和镜头调焦，使得被监控对象在主动云台摄像机的监控视频中所占面积和清晰度达到最佳状态。

步骤S103：主动云台摄像机根据所述主动云台摄像机安装地点的地理坐标信息、主动云台摄像机与被监控对象之间的直线距离以及主动云台摄像机镜头当前朝向的水平角度信息和俯仰角度信息，执行预设被监控对象地理坐标获取操作，获得被监控对象的地理坐标信息（具体获取过程可以参见下面的实施例所述），然后将所述被监控对象的地理坐标信息发送至总监控中心的主控设备。

在本发明中，具体实现上，所述预设被监控对象地理坐标获取操作具体可以为：

根据主动云台摄像机安装地点的地理坐标信息（a，b，c）、主动云台摄像机与被监控对象之间的直线距离K以及主动云台摄像机镜头当前朝向的水平角度信息α和俯仰角度信息β，运行预设地理坐标计算公式，最终获得被监控对象的地理坐标信息（x，y，h），所述被监控对象的地理坐标信息包括经度坐标信息x、纬度坐标信息y和海拔高度信息h。

在本发明中，所述预设被监控对象地理坐标计算公式具体包括：

被监控对象海拔高度信息h的计算公式，具体为：；

被监控对象经度坐标信息x的计算公式，具体为：

如果a < x ，，反之，如果a > x，      ；

被监控对象纬度坐标信息y的计算公式，具体为：

如果b < y ， ，反之，如果b > y ，； 

上述公式中，L为主动云台摄像机安装地点的投影与被监控对象之间距离，所述L的计算公式为：

            ；

上述公式中，K为主动云台摄像机与被监控对象之间的直线距离，c为主动云台摄像机的海拔高度，α为主动云台摄像机镜头当前朝向的水平角度信息，β为主动云台摄像机镜头当前朝向的俯仰角度信息，a和b分别为主动云台摄像机自身安装地点的经度坐标信息和纬度坐标信息，R为地球半径值。

在本发明中，所述步骤S103中主动云台摄像机对被监控对象的地理坐标信息的计算过程，具体可以由主动云台摄像机上安装的监控处理单元完成。具体实现上，主动云台摄像机安装地点的地理坐标信息具体可以由监控处理单元读取数据存储单元中存储的本云台摄像机安装地点的地理坐标信息。主动云台摄像机与被监控对象之间的直线距离具体可以由监控处理单元通过测距单元来获取。具体可以由监控处理单元通过水平角度获取与设定单元和俯仰角度获取与设定单元来获取主动云台摄像机镜头当前朝向的水平角度信息和俯仰角度信息。

步骤S104：对于视频监控系统中的每台云台摄像机，当其与被监控对象之间的直线距离小于监控距离（即拍摄视距）时，这时确定该云台摄像机为视频监控系统内能够监控到被监控对象的云台摄像机，总监控中心的主控设备设定该云台摄像机为备选云台摄像机，并且根据用户输入的联动云台摄像机设定指令，设定其中至少一台备选云台摄像机为联动云台摄像机。

需要说明的是，本发明对联动云台摄像机的设定，可以由主控设备根据预先设定的方案自动完成，例如预先设定所有备选云台摄像机为联动云台摄像机。

在本发明中，需要说明的是，对于视频监控系统中的每台云台摄像机，其与被监控对象之间的直线距离具体可以由总监控中心的主控设备根据被监控对象的地理坐标信息和每台云台摄像机安装地点的地理坐标信息获得，从而在直线距离小于监控距离（即拍摄视距）时，这时确定该云台摄像机为视频监控系统内能够监控到被监控对象的云台摄像机。

在本发明中，具体实现上，所述视频监控系统中的每台云台摄像机与被监控对象之间的直线距离的获取操作具体可以为：

根据被监控对象的地理坐标信息（x，y，h）和视频监控系统中某任意一台云台摄像机安装地点的地理坐标信息（u，v，w），运行直线距离计算公式，最终获得所述云台摄像机与被监控对象之间的直线距离Q。

在本发明中，所述云台摄像机与被监控对象之间的直线距离的计算公式具体包括：

云台摄像机安装地点的投影与被监控对象之间距离P的计算公式，具体为：

，式中，u和v分别为所述云台摄像机安装地点的地理位置信息经度坐标和纬度坐标，x和y分别为被监控对象的地理位置信息经度坐标和纬度坐标，R为地球半径值。

云台摄像机与被监控对象之间的直线距离Q的计算公式，具体为：

，式中，P为所述云台摄像机安装地点的投影与被监控对象之间距离，w为所述云台摄像机安装地点的地理位置信息海拔高度，h为被监控对象的海拔高度信息。

在本发明中，在所述步骤S104中，通过计算，实现对备选云台摄像机的设定具体可以由主控设备完成。被监控对象的地理坐标信息具体可以由主控设备通过接收主动云台摄像机发送在步骤S103中获得的被监控对象实时的地理坐标信息来获得。

此外，具体实现上，对于联动云台摄像机的设定，可以由用户通过主控设备，通过输入联动云台摄像机设定指令，手动选择所有备选云台摄像机中的某个或某几个为联动云台摄像机，在用户未手动选择的情况下，主控设备可以根据预先设定的方案，自动选择所有备选云台摄像机中的一个或者多个为联动云台摄像机。

步骤S105：总监控中心的主控设备将从主动云台摄像机获取的被监控对象的地理坐标信息实时发送给视频监控系统内的所有联动云台摄像机，每台联动云台摄像机根据被监控对象的地理坐标信息和自身安装地点的地理坐标信息，执行预设水平角度计算公式和预设俯仰角度计算公式，获得联动云台摄像机镜头朝向被监控对象所需要设定的镜头水平角度信息和俯仰角度信息，然后相应地调整每台联动云台摄像机镜头的水平角度和俯仰角度，使得被监控对象处于每台所述联动云台摄像机的监控视频中的中心位置，并且由每台联动云台摄像机将所拍摄获得的监控视频发送给总监控中心的主控设备，从而用户可以通过主控设备、联动云台摄像机和主动云台摄像机，实现对被监控对象进行全方位、多角度的跟踪监控拍摄。

在本发明中，具体实现上，在步骤S105中，当所述被监控对象处于所述联动云台摄像机的监控视频中的中心位置后，还包括子步骤：根据预设的焦距调整值，调整所述联动云台摄像机的镜头焦距（即对主动云台摄像机进行镜头变焦和镜头调焦），实时控制被监控对象在监控视频中所占面积和清晰度，使得监控视频处于视场最广角和图像最清晰的状态，便于用户从联动监控视频中获得包含被监控对象的全景视频。

在本发明中，具体实现上，所述预设水平角度θ计算公式具体可以为：

；其中，r和s分别为联动云台摄像机安装地点的地理位置信息经度坐标和纬度坐标，x和y分别为被监控对象的地理位置信息经度坐标和纬度坐标。

在本发明中，具体实现上，所述预设俯仰角度δ计算公式具体可以为：

 ；

其中，t为联动云台摄像机安装地点的海拔高度，h为被监控对象的海拔高度，M为联动云台摄像机所在位置的投影与被监控对象之间的距离，并且M的计算公式具体为：

，式中，r和s分别为联动云台摄像机安装地点的地理位置信息经度坐标和纬度坐标，x和y分别为被监控对象的地理位置信息经度坐标和纬度坐标，R为地球半径值。

在本发明中，在所述步骤S105中，为了让联动云台摄像机对被监控对象进行跟踪监控，具体可以由联动云台摄像机的监控处理单元实时计算获得该联动云台摄像机镜头拍摄的最佳水平角度和最佳俯仰角度（当镜头正对着被监控对象时，这时候被监控对象在拍摄画面中所处位置居中，镜头的拍摄角度为最佳角度，具体计算过程参见下面的实施例所述），然后根据所述计算值，自动实时调整该联动云台摄像机镜头当前朝向的水平角度和俯仰角度（即根据计算获得的最佳水平角度和最佳俯仰角度来调整）。

此外，所述联动云台摄像机可以根据预先设定值自动调整自身的镜头变焦和镜头调焦，使得监控视频处于视场最广角和图像最清晰的状态，由于最广角视频是包含被监控对象的全景视频，使得被监控对象不容易从被监控视频中丢失。

为了清楚了解本发明提供的一种实现联网视频监控系统实时联动监控的方法及其系统，下面通过具体实施例进行说明。

如图2所示，本发明的联网视频监控系统包括有A、B、C等三台作为视频监控前端设备的云台摄像机，三台云台摄像机分别朝向不同的方向。其中，云台摄像机A的地理坐标信息具体为：经度坐标为a、纬度坐标为b、海拔高度为c；云台摄像机B的地理坐标信息具体为：经度坐标为r、纬度坐标为s、海拔高度为t；云台摄像机C的地理坐标信息具体为：经度坐标为u、纬度坐标为v、海拔高度为w。

对于联网视频监控系统中的总监控中心，当总监控中心发现可疑人物、犯罪分子和违法车辆等被监控对象后，这时，用户通过总监控中心的主控设备，实时手动调整云台摄像机A镜头当前朝向的水平角度朝向和俯仰角度，从而改变镜头和摄像机的拍摄角度，使得被监控对象处于监控视频中的预设位置，用户还可以通过主控设备，实时手动调整云台摄像机A的镜头变焦和镜头调焦，使得被监控对象在监控视频中所占面积和清晰度达到最佳状态，同时，用户通过主控设备手动设定该云台摄像机A为主动云台摄像机。

一并参见图3所示，主动云台摄像机A上的监控处理单元（即主芯片）读取数据存储单元中存储的由地理坐标信息获取单元（如全球卫星定位系统GPS模块）获取的云台摄像机A自身安装地点的地理坐标信息（即经度坐标信息a、纬度坐标信息b和海拔高度信息c），然后，监控处理单元通过测距单元，实时获取云台摄像机A与被监控对象O之间的直线距离信息K，同时，监控处理单元还通过水平角度获取与设定单元和俯仰角度获取与设定单元实时获取云台摄像机A镜头当前朝向的水平角度信息α和俯仰角度信息β。然后云台摄像机A的监控处理单元根据所获取到的信息，实时计算被监控对象O的地理位置坐标，计算过程如下： 

如图3所示，在由主动云台摄像机A所在位置、其在被监控对象O所在水平面的投影点G以及被监控对象O这三点组成的直角三角形AGO中， 

主动云台摄像机A所在安装地点的投影与被监控对象O之间距离L的计算公式为：

 ，公式（1）；

式中，K为主动云台摄像机A与被监控对象O之间的直线距离，β为主动云台摄像机A镜头当前朝向的俯仰角度信息。

被监控对象O的海拔高度的计算公式为： 

，公式（2）；

式中，K为主动云台摄像机A与被监控对象O之间的直线距离信息，c为主动云台摄像机A的海拔高度，β为主动云台摄像机A镜头当前朝向的俯仰角度信息。

如图4所示，在主动云台摄像机A所处经线、被监控对象O所处纬线以及两者连线所围成的直角三角形AEO中，被监控对象O所在地理位置信息的地理经度坐标x、纬度坐标y的计算公式为： 

如果a < x ，，公式（3）；        

如果a > x， ，公式（4）；        

如果b < y ，，公式（5）；            如果b > y ，，公式（6）；     

上述公式中，a和b分别为主动云台摄像机A自身安装地点的经度坐标信息和纬度坐标信息，L由公式（1）计算得出，α为主动云台摄像机A镜头当前朝向的水平角度信息，R为主动云台摄像机A安装地点与被监控对象O所在位置的地球半径值。鉴于云台摄像机的监控范围通常只有几百米至几千米，所以主动云台摄像机A安装地点与被监控对象O所在位置它们之间的地球半径的变化可以忽略不计，本发明可以预先固定设置采用同一地球半径R。

通过上述公式，主动云台摄像机A可以将被监控对象的地理坐标信息（x，y，h）计算出来，然后将计算结果实时发送至总监控中心的主控设备。由主控设备继续根据被监控对象的地理坐标信息（x，y，h）、摄像机安装地点坐标系中云台摄像机B的地理坐标信息（r，s，t）和云台摄像机C的地理坐标信息（u，v，w），分别获取云台摄像机B和云台摄像机C与被监控对象之间的直线距离，然后根据云台摄像机B和云台摄像机C的监控距离是否大于该直线距离，确定监控系统内云台摄像机B和云台摄像机C是否能够监控到被监控对象，并将能够监控到被监控对象的云台摄像机B和云台摄像机C设定为备选云台摄像机。在本实施例中，假设用户通过主控设备仅设定云台摄像机B为联动云台摄像机。

联动云台摄像机B在接收到主控设备发送的被监控对象的地理坐标信息后，由其监控处理单元根据自身安装地点的地理坐标信息经度坐标r、纬度坐标s和海拔高度t，和被监控对象的地理位置坐标（x，y，h），计算获得自身镜头拍摄的最佳水平角度和最佳俯仰角度，并根据所述计算值自动实时调整自身镜头当前朝向的水平角度和俯仰角度，从而改变镜头和摄像机的拍摄角度，使得被监控对象处于监控视频中的居中位置。具体计算过程如下：

具体实现上，参见图4所示，假设当联动云台摄像机B的镜头准确朝向被监控对象（即正对着被监控对象）时，最佳水平角度为θ、最佳俯仰角度为δ，联动云台摄像机B安装地点的地理位置信息经度为r、纬度为s、海拔高度为t。   

如图4所示，在联动云台摄像机B所处经线、被监控对象O所处纬线和两者连线所围成的直角三角形BFO中，云台摄像机B镜头当前朝向（即拍摄角度）的最佳水平角度θ的计算公式为：

 ，公式（7）；

上述公式中，r和s分别为联动云台摄像机B安装地点的地理位置信息经度坐标和纬度坐标，x和y分别为被监控对象的地理位置坐标经度坐标和纬度坐标。

一并参见图3，云台摄像机B所在位置的投影与被监控对象O之间的距离M的计算公式为：

 ，公式（8）；   

上述公式中，r和s分别为联动云台摄像机B安装地点的地理位置信息经度坐标和纬度坐标，x和y分别为被监控对象的地理位置信息经度坐标和纬度坐标，R为云台摄像机B安装地点与被监控对象O所在位置的地球半径值。鉴于云台摄像机的监控范围通常只有几百米至几千米，所以地球半径的变化可以忽略不计，本发明可以预先固定设置采用同一地球半径R。

如图3所示，联动云台摄像机B镜头拍摄角度的最佳俯仰角度δ的计算公式为： 

，公式（9）；

上述公式中，t为联动云台摄像机B安装地点的海拔高度；h为被监控对象O的海拔高度，由公式（2）计算得出；M为云台摄像机B所在位置的投影与被监控对象O之间的距离，由公式（8）计算得出。

具体实现上，联动云台摄像机B可以根据计算结果，获得镜头拍摄的最佳水平角度θ和最佳俯仰角度δ的具体角度值，然后根据该角度值，联动云台摄像机B可以实时自动调整自身镜头当前朝向的水平角度到最佳水平角度θ的位置，调整自身镜头当前朝向俯仰角度到最佳俯仰角度δ的位置，这时候，联动云台摄像机B就准确朝向了被监控对象所在的方向。

对于本发明，具体实现上，当设定有多个联动云台摄像机时，本发明的视频监控系统内的其他联动云台摄像机也同样执行以上步骤，从而实现了视频监控系统内多个视频监控前端设备对被监控对象进行智能多角度联动监控的目的。

对于本发明，还需要说明的是，当一个云台摄像机的安装地点或者被监控对象所处位置涉及跨越赤道线或者本初子午线等特殊经纬度时，在计算时对公式中的经纬度角度计算略微调整即可。

基于上述本发明提供的一种实现联网视频监控系统实时联动监控的方法，以及图2至图4所示的具体实施例，本发明还提供了一种联网视频监控系统，该联网视频监控系统包括有多台作为视频监控前端设备的云台摄像机和一个具备主控设备及多台显示设备的总监控中心，所述主控设备与所述多台云台摄像机相连接。

参见图5，对于本发明提供的联网视频监控系统，其中每台云台摄像机上安装有地理位置信息获取单元501、水平角度获取与设定单元502、俯仰角度获取与设定单元503、测距单元504、数据存储单元505和监控处理单元506，其中：

地理位置信息获取单元501，用于获取本云台摄像机安装地点的地理坐标信息，然后发送给监控处理单元506；

水平角度获取与设定单元502，用于预先设定本云台摄像机镜头具有的水平基准方向，以及实时获取本云台摄像机镜头当前朝向的水平角度信息并将所述水平角度信息发送给监控处理单元506；

俯仰角度获取与设定单元503，用于预先设定本云台摄像机镜头具有的俯仰基准方向，以及实时获取本云台摄像机镜头当前朝向的俯仰角度信息并将所述俯仰角度信息发送给监控处理单元506；

测距单元504，用于实时测量本云台摄像机与被监控对象之间的直线距离信息并将所述信息传输至监控处理单元506； 

数据存储单元505，用于实时存储所述监控处理单元发送的本云台摄像机安装地点的地理坐标信息；

监控处理单元506，分别与地理位置信息获取单元501、水平角度获取与设定单元502、俯仰角度获取与设定单元503、测距单元504、数据存储单元505相连接，用于接收地理位置信息获取单元发送的本云台摄像机安装地点的地理坐标信息，然后发送给数据存储单元505和总监控中心的主控设备；

另外，所述监控处理单元506还用于当本云台摄像机被总监控中心的主控设备设定为主动云台摄像机时，根据本主动云台摄像机安装地点的地理坐标信息、主动云台摄像机与被监控对象之间的直线距离信息以及主动云台摄像机镜头当前朝向的水平角度信息和俯仰角度信息，执行预设被监控对象地理坐标获取操作（具体获取过程可以参见图2至图4的实施例所述），实时计算获得被监控对象的地理坐标信息，然后将所述被监控对象的地理坐标信息发送至总监控中心的主控设备，以及在接收到总监控中心的主控设备转发的角度调整指令后，实时调整所述主动云台摄像机朝向被监控对象的水平角度和俯仰角度；

此外，所述监控处理单元506用于当本云台摄像机被总监控中心的主控设备设定为联动云台摄像机时，根据被监控对象的地理坐标信息和自身安装地点的地理坐标信息，执行预设水平角度计算公式和预设俯仰角度计算公式，获得联动云台摄像机镜头朝向被监控对象所需要设定的水平角度信息和俯仰角度信息，然后相应地调整本云台摄像机镜头当前朝向的水平角度和俯仰角度，使得被监控对象处于每台所述联动云台摄像机的监控视频中的中心位置，并且将所拍摄获得的监控视频发送给总监控中心的主控设备；

与上述每台云台摄像机相对应，主监控中心的主控设备，分别与每台云台摄像机相连接（具体与每台云台摄像机的监控处理单元相连接），用于根据每台云台摄像机的监控处理单元发送的云台摄像机安装地点的地理坐标信息，以经度坐标信息为横轴X、纬度坐标信息为纵轴Y、海拔高度信息为竖轴Z，建立云台摄像机安装地点坐标系；

另外，主监控中心的主控设备还用于当被监控对象出现在总监控中心正在控制的一台云台摄像机的监控视频内时，根据用户输入的主动云台摄像机设定指令，设定该云台摄像机为主动云台摄像机，并且根据用户输入的角度调整指令，将该角度调整指令转发给主动云台摄像机的监控处理单元506，实现实时调整所述主动云台摄像机朝向被监控对象的水平角度和俯仰角度，使得被监控对象处于所述主动云台摄像机的监控视频中的预设位置（该预设位置优选为主动云台摄像机的监控视频中的中心位置）；

此外，主监控中心的主控设备还用于当视频监控系统中的任意一台或者多台云台摄像机与被监控对象之间的直线距离小于监控距离（即拍摄视距）时，确定该云台摄像机为视频监控系统内能够监控到被监控对象的云台摄像机，设定该云台摄像机为备选云台摄像机，并且根据用户输入的联动云台摄像机设定指令，设定其中至少一台备选云台摄像机为联动云台摄像机；以及用于将从主动云台摄像机获取的被监控对象的地理坐标信息实时发送给视频监控系统内的所有联动云台摄像机。

在本发明中，如前所述，所述水平角度获取与设定单元502设定该云台摄像机镜头水平正北朝向的水平角度为水平0°基准方向，即：每台云台摄像机镜头水平朝向正北方向时的水平角度方向为共同的水平（0°）基准方向。

在本发明中，如前所述，所述俯仰角度获取与设定单元503设定该云台摄像机镜头水平面朝向的俯仰角度为俯仰0°基准方向，即：每台云台摄像机镜头朝向水平面时的俯仰角度方向为共同的俯仰基准方向。

因此，对于本发明，通过水平角度获取与设定单元502和俯仰角度获取与设定单元503，可以最终使得联网视频监控系统内每台云台摄像机镜头水平朝向正北方向时的水平角度都为0°、平视时（重合水平面）俯仰角度都为0°，这样就使得所有云台摄像机镜头建立了共同的水平角度和俯仰角度坐标系。

在本发明中，具体实现上，对于监控处理单元506，所述预设被监控对象地理坐标获取操作具体可以为：

根据主动云台摄像机安装地点的地理坐标信息（a，b，c）、主动云台摄像机与被监控对象之间的直线距离K以及主动云台摄像机镜头当前朝向的水平角度信息α和俯仰角度信息β，运行预设地理坐标计算公式，最终获得被监控对象的地理坐标信息（x，y，h）。

在本发明中，所述预设被监控对象地理坐标计算公式具体包括：

被监控对象海拔高度信息h的计算公式，具体为：；

被监控对象经度坐标x的计算公式，具体为：

如果a < x ，，反之，如果a > x，      ；

被监控对象纬度坐标y的计算公式，具体为：

如果b < y ， ，反之，如果b > y ，； 

上述公式中，L为主动云台摄像机安装地点的投影与被监控对象之间距离，所述L的计算公式为：

            ；

上述公式中，K为主动云台摄像机与被监控对象之间的直线距离，c为主动云台摄像机的海拔高度，α为主动云台摄像机镜头当前朝向的水平角度信息，β为主动云台摄像机镜头当前朝向的俯仰角度信息，a和b分别为主动云台摄像机自身安装地点的经度坐标信息和纬度坐标信息，R为地球半径值。

在本发明中，对于主动云台摄像机的监控处理单元506，对被监控对象的地理坐标信息的计算过程，具体可以由主动云台摄像机上安装的监控处理单元完成。具体实现上，主动云台摄像机安装地点的地理坐标信息具体可以由监控处理单元读取数据存储单元中存储的本云台摄像机安装地点的地理坐标信息。主动云台摄像机与被监控对象之间的直线距离具体可以由监控处理单元通过测距单元来获取。具体可以由监控处理单元通过水平角度获取与设定单元和俯仰角度获取与设定单元来获取主动云台摄像机镜头当前朝向的水平角度信息和俯仰角度信息。

在本发明中，具体实现上，对于监控处理单元506，所述预设水平角度θ计算公式具体可以为：

；其中，r和s分别为联动云台摄像机安装地点的地理位置信息经度坐标和纬度坐标，x和y分别为被监控对象的地理位置信息经度坐标和纬度坐标。

在本发明中，具体实现上，对于监控处理单元506，所述预设俯仰角度δ计算公式具体可以为：

 ；

其中，t为联动云台摄像机安装地点的海拔高度，h为被监控对象的海拔高度，M为联动云台摄像机所在位置的投影与被监控对象之间的距离，并且M的计算公式具体为：

，式中，r和s分别为联动云台摄像机安装地点的地理位置信息经度坐标和纬度坐标，x和y分别为被监控对象的地理位置信息经度坐标和纬度坐标，R为地球半径值。

在本发明中，为了让联动云台摄像机对被监控对象进行跟踪监控，具体可以由联动云台摄像机的监控处理单元实时计算获得该联动云台摄像机镜头拍摄的最佳水平角度和最佳俯仰角度（当镜头正对着被监控对象时，这时候被监控对象在拍摄画面中所处位置居中，镜头的拍摄角度为最佳角度，具体计算过程参见图2至图4的实施例所述），然后根据所述计算值，自动实时调整该联动云台摄像机镜头当前朝向的水平角度和俯仰角度（即根据计算获得的最佳水平角度和最佳俯仰角度来调整）。

此外，所述联动云台摄像机可以根据预先设定值自动调整自身的镜头变焦和镜头调焦，使得监控视频处于视场最广角和图像最清晰的状态，由于最广角视频是包含被监控对象的全景视频，使得被监控对象不容易从被监控视频中丢失。

在本发明中，需要说明的是，对于视频监控系统中的每台云台摄像机，其与被监控对象之间的直线距离具体可以由总监控中心的主控设备根据被监控对象的地理坐标信息和每台云台摄像机安装地点的地理坐标信息获得，从而在直线距离小于监控距离（即拍摄视距）时，这时确定该云台摄像机为视频监控系统内能够监控到被监控对象的云台摄像机。

在本发明中，具体实现上，所述视频监控系统中的每台云台摄像机与被监控对象之间的直线距离的获取操作具体可以为：

根据被监控对象的地理坐标信息（x，y，h）和视频监控系统中任意一台云台摄像机安装地点的地理坐标信息（u，v，w），运行直线距离计算公式，最终获得所述云台摄像机与被监控对象之间的直线距离Q。

在本发明中，所述云台摄像机与被监控对象之间的直线距离的计算公式具体包括：

云台摄像机安装地点的投影与被监控对象之间距离P的计算公式，具体为：

，式中，u和v分别为所述云台摄像机安装地点的地理位置信息经度坐标和纬度坐标，x和y分别为被监控对象的地理位置信息经度坐标和纬度坐标，R为地球半径值。

云台摄像机与被监控对象之间的直线距离Q的计算公式，具体为：

，式中，P为所述云台摄像机安装地点的投影与被监控对象之间距离，w为所述云台摄像机安装地点的地理位置信息海拔高度，h为被监控对象的海拔高度信息。

在本发明中，实现对备选云台摄像机的设定具体可以由主控设备完成。被监控对象的地理坐标信息具体可以由主控设备通过接收主动云台摄像机发送的被监控对象实时的地理坐标信息来获得。

此外，具体实现上，对于联动云台摄像机的设定，可以由用户通过主控设备，通过输入联动云台摄像机设定指令，手动选择所有备选云台摄像机中的某个或某几个为联动云台摄像机，在用户未手动选择的情况下，主控设备可以根据预先设定的方案，自动选择所有备选云台摄像机中的一个或者多个为联动云台摄像机。

在本发明中，具体实现上，所述地理位置信息获取单元501优选为采用型号为SR-87的全球卫星定位系统GPS模块，从而获得本云台摄像机的卫星定位信息，即获得本云台摄像机安装地点的经度坐标信息、纬度坐标信息和海拔高度信息。在其他实施例中，也可采用例如北斗卫星定位系统模块。

在本发明中，具体实现上，所述水平角度获取与设定单元502优选为采用型号为ZKD-52-H20-900BM-G05L的旋转光栅编码器，从而实时获取本云台摄像机镜头当前朝向的水平角度信息或设置水平正北朝向的水平角度信息为共同的水平0°基准方向。此外，所述水平角度获取与设定单元502还可以采用磁旋转编码器。

在本发明中，具体实现上，所述俯仰角度获取与设定单元503优选为采用型号为ZKT-58D-H35-4500BM-G05L的旋转光栅编码器，从而实时获取本云台摄像机镜头当前朝向的俯仰角度信息或设置当前朝向的俯仰角度信息为俯仰0°基准方向。在其他实施例中，也可采用例如磁旋转编码器。

在本发明中，具体实现上，所述测距单元504优选为采用型号为INSIGHT -200的激光测距仪，从而实时测量本云台摄像机与被监控对象之间的直线距离信息。在其他实施例中，也可采用例如超声波测距模块。

在本发明中，具体实现上，所述数据存储单元505优选为采用型号为24LC512的非易失性存储器芯片，该存储器是在断电后数据仍然能保留的半导体存储器，从而保证该数据存储单元上面存储的数据文件不会因为断电而丢失。在其他实施例中，也可采用例如SD卡、CF卡等非易失性存储器。

在本发明中，具体实现上，所述监控处理单元506优选为采用型号为STM32F103VCT6的微控制单元。在其他实施例中，也可采用例如中央处理器CPU或数字信号处理器DSP等。 

在本发明中，具体实现上，所述总监控中心的主控设备优选为包括至少一台计算机PC。

需要说明的是，对于图5所示的本发明提供的一种联网视频监控系统，其具体实施例具体为图2至图4的实施例，如上所述。

综上所述，与现有技术相比较，本发明提供的一种实现联网视频监控系统实时联动监控的方法及系统，其可以让城市联网视频监控系统可以及时快捷地实时对任意一个被监控对象进行全天候、不间断的视频监控，满足用户全方位、多角度的拍摄需求，保证监控区域生产和工作的安全性，有利于视频监控系统的广泛生产应用，具有重大的生产实践意义。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种实现联网视频监控系统实时联动监控的方法，其特征在于，该联网视频监控系统包括有多台作为视频监控前端设备的云台摄像机和一个具备主控设备的总监控中心，所述主控设备与所述多台云台摄像机相连接，具体包括以下步骤：

第一步：预先设定联网视频监控系统内每台云台摄像机镜头具有共同的水平基准方向和俯仰基准方向，以及预先获取每台云台摄像机安装地点的地理坐标信息，总监控中心的主控设备根据每台云台摄像机安装地点的地理坐标信息，建立云台摄像机安装地点坐标系；

第二步：当被监控对象出现在总监控中心正在控制的一台云台摄像机的监控视频内时，总监控中心的主控设备根据用户输入的主动云台摄像机设定指令，设定该云台摄像机为主动云台摄像机，并且根据用户输入的角度调整指令，实时调整所述主动云台摄像机镜头朝向被监控对象的水平角度和俯仰角度，使得被监控对象处于所述主动云台摄像机的监控视频中的预设位置，然后实时获取所述主动云台摄像机镜头当前朝向的水平角度信息和俯仰角度信息以及实时测量所述主动云台摄像机与被监控对象之间的直线距离；

第三步：主动云台摄像机根据所述主动云台摄像机安装地点的地理坐标信息、主动云台摄像机与被监控对象之间的直线距离以及主动云台摄像机镜头当前朝向的水平角度信息和俯仰角度信息，执行预设被监控对象地理坐标获取操作，获得被监控对象的地理坐标信息，然后将所述被监控对象的地理坐标信息发送至总监控中心的主控设备；

第四步：对于视频监控系统中的每台云台摄像机，当其与被监控对象之间的直线距离小于监控距离时，总监控中心的主控设备设定该云台摄像机为备选云台摄像机，并且根据用户输入的联动云台摄像机设定指令，设定其中至少一台备选云台摄像机为联动云台摄像机；

第五步：总监控中心的主控设备将从主动云台摄像机获取的被监控对象的地理坐标信息实时发送给视频监控系统内的所有联动云台摄像机，每台联动云台摄像机根据被监控对象的地理坐标信息和自身安装地点的地理坐标信息，执行预设水平角度计算公式和预设俯仰角度计算公式，获得联动云台摄像机镜头朝向被监控对象所需要设定的镜头水平角度信息和俯仰角度信息，然后相应地调整每台联动云台摄像机镜头的水平角度和俯仰角度，使得被监控对象处于每台所述联动云台摄像机的监控视频中的中心位置，并且由每台联动云台摄像机将所拍摄获得的监控视频发送给总监控中心的主控设备，实现对被监控对象进行跟踪监控拍摄。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在第一步中，所述总监控中心的主控设备根据每台云台摄像机安装地点的地理坐标信息建立云台摄像机安装地点坐标系具体操作为：

总监控中心的主控设备根据每台云台摄像机安装地点的地理坐标信息，以经度坐标信息为横轴X、纬度坐标信息为纵轴Y、海拔高度信息为竖轴Z，建立云台摄像机安装地点坐标系。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，每台云台摄像机镜头共同具有的水平基准方向具体为：每台云台摄像机镜头水平朝向正北方向时的水平角度方向；

每台云台摄像机镜头共同具有的俯仰基准方向具体为：每台云台摄像机镜头朝向水平面时的俯仰角度方向。

4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述预设被监控对象地理坐标获取操作具体为：

根据主动云台摄像机安装地点的地理坐标信息（a，b，c）、主动云台摄像机与被监控对象之间的直线距离K以及主动云台摄像机镜头当前朝向的水平角度信息α和俯仰角度信息β，运行预设地理坐标计算公式，获得被监控对象的地理坐标信息，所述被监控对象的地理坐标信息包括经度坐标信息x、纬度坐标信息y和海拔高度信息h；

所述预设被监控对象地理坐标计算公式具体包括：

被监控对象海拔高度信息h的计算公式，具体为：                                                ；

被监控对象经度坐标信息x的计算公式，具体为：

如果a < x ，，反之，如果a > x ，      ；

被监控对象纬度坐标信息y的计算公式，具体为：

如果b < y ， ，反之，如果b > y ，； 

上述公式中，L为主动云台摄像机安装地点的投影与被监控对象之间距离，所述L的计算公式为：

           ；

上述公式中，K为主动云台摄像机与被监控对象之间的直线距离，c为主动云台摄像机的海拔高度，α为主动云台摄像机镜头当前朝向的水平角度信息，β为主动云台摄像机镜头当前朝向的俯仰角度信息，a和b分别为主动云台摄像机自身安装地点的经度坐标信息和纬度坐标信息，R为地球半径值。

5.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在第五步中，所述预设水平角度θ计算公式具体为：

；其中，r和s分别为联动云台摄像机安装地点的地理位置信息经度坐标和纬度坐标，x和y分别为被监控对象的地理位置信息经度坐标和纬度坐标；

在第五步中，所述预设俯仰角度δ计算公式具体为：

 ；

其中，t为联动云台摄像机安装地点的海拔高度，h为被监控对象的海拔高度，M为联动云台摄像机所在位置的投影与被监控对象之间的距离，并且M的计算公式具体为：

，式中，r和s分别为联动云台摄像机安装地点的地理位置信息经度坐标和纬度坐标，x和y分别为被监控对象的地理位置信息经度坐标和纬度坐标，R为地球半径值。

6.一种联网视频监控系统，其特征在于，包括有多台作为视频监控前端设备的云台摄像机和一个具备主控设备的总监控中心，所述主控设备与所述多台云台摄像机相连接，其中：

每台云台摄像机上安装有地理位置信息获取单元、水平角度获取与设定单元、俯仰角度获取与设定单元、测距单元、数据存储单元和监控处理单元，其中：

地理位置信息获取单元，用于获取本云台摄像机安装地点的地理坐标信息，然后发送给监控处理单元；

水平角度获取与设定单元，用于预先设定本云台摄像机镜头具有的水平基准方向，以及实时获取本云台摄像机镜头当前朝向的水平角度信息并将所述水平角度信息发送给监控处理单元；

俯仰角度获取与设定单元，用于预先设定本云台摄像机镜头具有的俯仰基准方向，以及实时获取本云台摄像机镜头当前朝向的俯仰角度信息并将所述俯仰角度信息发送给监控处理单元；

测距单元，用于实时测量本云台摄像机与被监控对象之间的直线距离信息并将所述信息传输至监控处理单元； 

数据存储单元，用于实时存储所述监控处理单元发送的本云台摄像机安装地点的地理坐标信息；

监控处理单元，分别与地理位置信息获取单元、水平角度获取与设定单元、俯仰角度获取与设定单元、测距单元、数据存储单元相连接，用于接收地理位置信息获取单元发送的本云台摄像机安装地点的地理坐标信息，然后发送给数据存储单元和总监控中心的主控设备；

另外，所述监控处理单元还用于当本云台摄像机被总监控中心的主控设备设定为主动云台摄像机时，根据本主动云台摄像机安装地点的地理坐标信息、主动云台摄像机与被监控对象之间的直线距离信息以及主动云台摄像机镜头当前朝向的水平角度信息和俯仰角度信息，执行预设被监控对象地理坐标获取操作，实时计算获得被监控对象的地理坐标信息，然后将所述被监控对象的地理坐标信息发送至总监控中心的主控设备，以及在接收到总监控中心的主控设备转发的角度调整指令后，实时调整所述主动云台摄像机朝向被监控对象的水平角度和俯仰角度；

此外，所述监控处理单元用于当本云台摄像机被总监控中心的主控设备设定为联动云台摄像机时，根据被监控对象的地理坐标信息和自身安装地点的地理坐标信息，执行预设水平角度计算公式和预设俯仰角度计算公式，获得联动云台摄像机镜头朝向被监控对象所需要设定的水平角度信息和俯仰角度信息，然后相应地调整本云台摄像机镜头当前朝向的水平角度和俯仰角度，使得被监控对象处于每台所述联动云台摄像机的监控视频中的中心位置，并且将所拍摄获得的监控视频发送给总监控中心的主控设备；

相对应地，主监控中心的主控设备，分别与每台云台摄像机的监控处理单元相连接，用于根据每台云台摄像机的监控处理单元发送的云台摄像机安装地点的地理坐标信息，建立云台摄像机安装地点坐标系；

另外，主监控中心的主控设备还用于当被监控对象出现在总监控中心正在控制的一台云台摄像机的监控视频内时，根据用户输入的主动云台摄像机设定指令，设定该云台摄像机为主动云台摄像机，并且根据用户输入的角度调整指令，将该角度调整指令转发给主动云台摄像机的监控处理单元，实现实时调整所述主动云台摄像机朝向被监控对象的水平角度和俯仰角度，使得被监控对象处于所述主动云台摄像机的监控视频中的预设位置；

此外，主监控中心的主控设备还用于当视频监控系统中的任意一台或者多台云台摄像机与被监控对象之间的直线距离小于监控距离时，设定该云台摄像机为备选云台摄像机，并且根据用户输入的联动云台摄像机设定指令，设定其中至少一台备选云台摄像机为联动云台摄像机；以及用于将从主动云台摄像机获取的被监控对象的地理坐标信息实时发送给视频监控系统内的所有联动云台摄像机。

7.如权利要求6所述的联网视频监控系统，其特征在于，所述主监控中心的主控设备，根据每台云台摄像机的监控处理单元发送的云台摄像机安装地点的地理坐标信息，具体以经度坐标信息为横轴X、纬度坐标信息为纵轴Y、海拔高度信息为竖轴Z，建立云台摄像机安装地点坐标系；

每台云台摄像机镜头共同具有的水平基准方向具体为：每台云台摄像机镜头水平朝向正北方向时的水平角度方向；

每台云台摄像机镜头共同具有的俯仰基准方向具体为：每台云台摄像机镜头朝向水平面时的俯仰角度方向。

8.如权利要求6或7所述的联网视频监控系统，其特征在于，所述预设被监控对象地理坐标获取操作具体为：

根据主动云台摄像机安装地点的地理坐标信息（a，b，c）、主动云台摄像机与被监控对象之间的直线距离K以及主动云台摄像机镜头当前朝向的水平角度信息α和俯仰角度信息β，运行预设地理坐标计算公式，获得被监控对象的地理坐标信息，所述被监控对象的地理坐标信息包括经度坐标信息x、纬度坐标信息y和海拔高度信息h；

所述预设被监控对象地理坐标计算公式具体包括：

被监控对象海拔高度信息h的计算公式，具体为：；

被监控对象经度坐标信息x的计算公式，具体为：

如果a < x ，，反之，如果a > x ，      ；

被监控对象纬度坐标信息y的计算公式，具体为：

如果b < y ， ，反之，如果b > y ，； 

上述公式中，L为主动云台摄像机安装地点的投影与被监控对象之间距离，所述L的计算公式为：

           ；

上述公式中，K为主动云台摄像机与被监控对象之间的直线距离，c为主动云台摄像机的海拔高度，α为主动云台摄像机镜头当前朝向的水平角度信息，β为主动云台摄像机镜头当前朝向的俯仰角度信息，a和b分别为主动云台摄像机自身安装地点的经度坐标信息和纬度坐标信息，R为地球半径值。

9.如权利要求6或7所述的联网视频监控系统，其特征在于，所述预设水平角度θ计算公式具体为：

；其中，r和s分别为联动云台摄像机安装地点的地理位置信息经度坐标和纬度坐标，x和y分别为被监控对象的地理位置信息经度坐标和纬度坐标；

在第五步中，所述预设俯仰角度δ计算公式具体为：

 ；

其中，t为联动云台摄像机安装地点的海拔高度，h为被监控对象的海拔高度，M为联动云台摄像机所在位置的投影与被监控对象之间的距离，并且M的计算公式具体为：

，式中，r和s分别为联动云台摄像机安装地点的地理位置信息经度坐标和纬度坐标，x和y分别为被监控对象的地理位置信息经度坐标和纬度坐标，R为地球半径值。

10.如权利要求6所述的联网视频监控系统，其特征在于，所述地理位置信息获取单元为全球卫星定位系统GPS模块；

所述水平角度获取与设定单元和所述俯仰角度获取与设定单元均为旋转光栅编码器或者磁旋转编码器；

所述测距单元为激光测距仪或者超声波测距模块；

所述数据存储单元为非易失性存储器；

所述监控处理单元为微控制单元、中央处理器CPU或数字信号处理器DSP。