CN105744227A - 一种开放式1+n枪球联动系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种开放式1+N枪球联动系统，该系统包括枪球一体机和N台独立高速球机、网络媒体录像机、流媒体管控服务器和客户端计算机。系统的联动过程为：1)设置系统中的视频流和控制流的连接传输方式；2)用户动态增加与枪球一体机关联的N个独立球机的信息；3)当用户在全景图中框选关注区域时，客户端和服务器配合将一体球机快速精准聚焦到该区域中心；4)联动控制其他独立球机转动并聚焦到目标点。本发明的优点是既能看全180度全景，又能看清放大的细节图像，还能与其他近距离高速球机配合，多方位捕获关注区域视频图像，更加灵活，高效。

Description

一种开放式1+N枪球联动系统

技术领域

本发明涉及视频监控系统中多个球机与枪球一体机之间的联动问题，具体涉及一种基于摄像机坐标系1+N枪球联动系统,属于安防视频监控领域。

背景技术

在平安城市监控项目中，在各重点区域都已经部署了高清视频监控，但由于传统的视频监控在大场景下无法捕捉目标的细节信息，在专注的目标细节时会忽略到周围的其他目标，导致安全防范的效果根本无法满足要求。因此，迫切需要在宏观大场景下对监控场景既可以“看得见”又能“看得清”的现代安防智能化系统。

目前的枪机和球机的联动方法针对单一的枪机和球机。例如中国科技大学提出一种基于网格结合插值的单枪机—球机联动方法(CN103079059A)提出一种网格结合插值的枪球联动算法，对枪机场景进行标定：在枪机画面均匀划分m行n列的网格并在网格中选取四个特征点进行标定；获取枪机检测跟踪结果作为输入；判断目标所处于的网格，并在该网格中内选取3个邻近的特征点进行插值，求出球机转向目标的偏移量；使用球机云台控制中的三维定位功能控制球机转向目标位置，对目标进行跟踪。浙江大华技术股份有限公司提出一种基于枪球联动系统的坐标关联方法及装置(CN104424631A)，针对同一场景，获取待标定枪机和待标定球机的监控图像；基于监控图像生成第一尺度空间图像集合以及第二尺度空间图像集合；分别在第一尺度空间图像集合和第二尺度空间图像集合中选取极值采样点，并在不同尺度空间图像集合中筛选出一定数目的匹配点组合；在匹配点组合中进一步筛选出一定数目的标定点组合；按照标定点组合的坐标获得枪机与球机监控图像的标定矩阵；按照获得的标定矩阵，确定所述第一监控图像中的指定像素点在所述第二监控图像中的对应像素点。该公司还提出一种基于枪球联动系统的目标检测跟踪方法(CN104754302A)构建枪球联动系统，设定普通检测区域、重点检测区域和屏蔽区域，对枪机和PTZ球机进行标定，获得标定数据；对普通检测区域和重点检测区域进行检测和跟踪。中晟达公司推出的枪球联动系统自动锁定100米以内的行人和车辆，每分钟抓拍15个目标特写，自动跟踪时目标间的切换时间<0.5秒，目标自动放大最多30倍。

上述发明和成果主要针对一个枪机和球机之间的联动方法及系统，主要目标是利用枪球机之间的联动实现对目标的自动跟踪。存在的主要问题有：1)枪机采用普通高清枪机，视野范围在120米左右，监测范围较窄，不支持全景180度的大场景监控；2)球机自动识别和跟踪移动目标，不能根据管理员的需求，放大监控静止的目标；3)只能管控枪球联动系统自带的一个球机，对于安防部门已经设置的其他球机没有管控能力，已有的监控设备资源有效利用程度不够。

发明内容

本发明的目的在于实现一种开发式1+N枪球联动系统，系统由一套枪球一体机、一台网络媒体录像机NVR(以下简称NVR)、一台流媒体管控服务器(以下简称服务器)及软件、若干台客户端计算机及软件组成基本系统，还包括外加到本系统中，需要联动控制的其他N台独立的高清高速球机(N大于等于0，可根据需要动态增加或减少，下面简称独立球机)。枪球一体机由一台180度视角的全景高清摄像机(下面简称全景枪机)和一台20倍或30倍高速球机组成(下面简称一体球机)。NVR设备、服务器计算机、以及客户端计算机使用普通的设备，流媒体管控服务器和客户端计算机上运行着1+N枪机联动软件。

本发明使用枪球一体机中的全景高清摄像机获取180度全景图像并显示在客户端屏幕上；当用户在全景图像里用矩形框选取一个关注区域时，一体机中的球机快速精准聚焦到该关注区域；查询并获取在关注区范围内部署的其他独立球机的视频图像，显示在客户端屏幕上；自动调整这些独立球机的角度和焦距，分别从各个方位对准用户选取的关注区域。

本发明能够实现“看得全、看得清、看得准”，既能看全180度全景，又能看清放大20～30倍的细节图像，还能与关键重点监控区域的近距离监视设备配合，多方位捕获重点关注区域的视频图像。

具体来说，本发明的系统及其功能包括下列部分：

A.系统包括前端、后端和终端三个部分，各个部分的设备都有独立的IP地址，并通过交换机连接在可以互通的网络内；具体包括如下：

A1.前端包括一套枪球一体机和N台独立球机；具体内容为：

A1.1部署一套枪球一体机，地理位置点位记为A，为枪球一体机上的全景枪机和一体球机各分别设置一个IP地址；

A1.2在目标监控区域部署N台独立球机，其所在的地理位置点位记为B，B₁,…B_N-1；设置对应的N个IP地址；

A1.3利用百度地图或者其他测距方式，测量并记录N个独立球机与枪球一体机之间的距离，分别记为AB，AB₁,…AB_N；

A1.4将上述独立球机和枪球一体机之间的距离、设备名称、地理位置点，以及其他相关信息保存到服务器上的数据库里面；所述的数据库可以但不限于Access、SQLServer或者mySQL；

A2.系统的后端包括一台NVR，一台流媒体管控服务器；具体内容如下：

A2.1.NVR自动存储监控摄像机的视频流，并能够将视频流转发给视频转发服务器或者视频监控平台的其他服务器；拥有独立的IP地址；

A2.2流媒体管控服务器拥有独立的IP地址，其上运行着视频转发服务程序和管理控制服务程序；当系统规模加大的时候，这两个服务程序可以独立运行在两台服务器上，分别称为视频转发服务器和管控服务器；

A3.系统的终端包括若干台客户端计算机，上面运行着客户端软件；

B.设置系统中的视频流和控制流的连接传输方式，具体内容如下：

B1.NVR存储前端的枪球一体机和N个独立球机的视频流；

B2.如果本系统要接入视频监控大平台，则设置NVR为视频监控大平台提供视频流；

B3.视频转发服务器从NVR中拉取视频流，根据管控服务器对用户权限的设置，转发相应的视频流给授权客户端；

B4.客户端与用户交互，向管控服务器注册，从视频转发服务器拉取视频，显示给用户，并接受用户输入的控制枪球机和其他独立球机的命令，发送给管控服务器；

B6.管控服务器根据用户权限的设置，选取优先权最高的授权用户，将其所发出的控制命令转发给前端的枪球一体机的球机或者其他N个独立球机，控制这些设备聚焦到目标区域；

C.在客户端中，动态建立或增加与枪球一体机关联的N个独立球机的信息，具体实现如下：

C1.客户端从视频转发服务器那里获取被授权的全景枪机视频，显示给用户；

C2.用户在全景画面上，点选安装独立球机的位置，输入独立球机的信息，包括但不限于名称、IP地址、距离枪球机的距离、位置说明等信息；

C3.客户端保存用户输入的独立球机信息在本地数据库或者文件中；

D.客户端和服务器配合实现全景枪机和一体球机间的联动，当用户在全景图像里用矩形框选取一个关注区域时，一体球机快速精准聚焦到该关注区域的中心；具体实现如下：

D1.当用户框选关注区域后，客户端记录关注区域的坐标值；

D2.计算关注点的空间位置和聚焦倍数，发命令给管控服务器；

D3.管控服务器接收到(可能多个)客户端发来的命令之后，根据用户权限，执行最高权限的用户发来的命令；

D4.管控服务器把控制命令发给枪机控制端口，由枪机控制一体机快速精准转动并聚焦到目标点；

E.客户端查询本地数据，获取关注区域中的其他独立球机的信息，联动控制独立球机转动并聚焦到目标点，具体实现如下：

E1.根据屏幕上坐标点的关系，查询并获取关注区域中的独立球机的IP地址和地理坐标值；

E2.计算独立球机在水平面和垂直面上需要转动的角度，以及需要方法的倍数；

E3.客户端发命令给管控服务器；

E4.管控服务器根据用户权限设置，选取最高权限用户的命令，控制独立球机转动并聚焦到目标点；

E5.客户端根据独立球机的IP，从视频转发服务器拉取独立球机的视频，显示在客户端画面上；

E6.客户端还可以继续接收用户的云台控制命令，控制独立球机转动调节焦距到其他适当的位置。

本发明提出一种开放式1+N枪球联动系统，系统由前端一套枪球一体机和N台独立高速球机、后端一台网络媒体录像机NVR、一台流媒体管控服务器、终端若干台客户端计算机组成，这些设备拥有独立的IP地址，通过交换机连接在互通的网络里。联动的方法是：设置系统中的视频流和控制流的连接传输方式；在客户端中，动态建立或增加与枪球一体机关联的N个独立球机的信息；当用户在全景图像里用矩形框选取关注区域时，客户端和服务器配合控制一体球机快速精准聚焦到该区域中心；客户端获取关注区域中的其他独立球机的信息，转动并聚焦独立球机到目标点。本发明的优点是利用既能看全180度全景，又能看清放大30倍的细节图像，还能与关键重点监控区域的内近距离监视高速球机配合，多方位捕获重点关注区域的视频图像，使得监控能力更加灵活，高效。

附图说明

图1：一种开放式1+N枪球联动系统示意图；

图2：联动方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图，通过阐述在某市区的一栋高层建筑物上的枪球一体机、目标点、以及一个近距离独立高速球机之间的联动方法的过程，作为实施例对本发明作进一步描述。

本发明如图1所示，由枪球一体机和N台独立高速球机、网络媒体录像机、流媒体管控服务器、客户端计算机组成。方法流程图如图2所示，系统的联动过程：1)设置系统中的视频流和控制流的连接传输方式；2)用户动态增加与枪球一体机关联的N个独立球机的信息；3)当用户在全景图中框选关注区域时，客户端和服务器配合将一体球机快速精准聚焦到该区域中心；4)联动控制其他独立球机转动并聚焦到目标点。

具体实施步骤如下：

1.系统包括前端、后端和终端三个部分，各个部分的设备都有独立的IP地址，并通过交换机连接在可以互通的网络内；具体包括如下：

1.1前端包括一套枪球一体机和N台独立球机；具体内容为：

1.1.1将枪球一体机部署在某市区万科新城湾畔7号楼的24层楼顶上，全景枪机的IP地址为192.168.120.73，高速球机的IP地址为192.168.120.74；枪球一体机的位置记为A点，其高度约为72米；

1.1.2在枪球一体机视野范围内，选择一个十字路口作为目标监控区域，在十字路口的四个角部署4台独立高速球机，标记地点为B，B₁，B₂,B₃；IP地址分别为192.168.120.80，192.168.120.81，192.168.120.82，192.168.120.83；

1.1.3计算N个独立球机与枪球一体机之间的距离，分别记为AB＝842米，AB₁＝723米,AB₂＝749米，AB₃＝846米；

1.1.4将上述独立球机和枪球一体机的信息保存到服务器数据库里面，数据库采用Access。

1.2系统的后端包括一台NVR，一台流媒体管控服务器；具体内容如下：

1.2.1.NVR自动存储监控摄像机的视频流，并能够将视频流转发给视频转发服务器或者视频监控平台的其他服务器；IP地址是192.168.120.70；

1.2.2流媒体管控服务器的IP地址是192.168.120.71，其上运行着视频转发服务程序和管理控制服务程序；

1.3.系统的终端包括若干台客户端计算机，上面运行着客户端软件；

2.设置系统中的视频流和控制流的连接传输方式，具体内容如下：

2.1设置NVR存储前端的枪球一体机和N个独立球机的视频流，一共是6个通道，采用ONVIF协议访问前端摄像机；

2.2设置服务器从NVR中拉取视频流，转发相应的视频流给授权客户端软件。客户端登录用户为test，具有查看所有视频流、并控制枪球一体机和独立球机的权限；

2.3客户端软件根据全景枪机和一体球机的IP地址，与之连接并接收视频流，对全景枪机和一体球机进行配准；

2.4客户端使用枪球一体机中的全景高清摄像机获取180度全景图像并显示在客户端屏幕上；用户test在全景图像里用矩形框选取一个关注区；

3.在客户端中，动态建立或增加与枪球一体机关联的N个独立球机的信息，具体实现如下：

3.1客户端从视频转发服务器那里获取被授权的全景枪机视频，显示给用户；

3.2用户在全景画面上，点选了4个安装独立球机的位置，输入独立球机B，B₁，B₂,B₃的信息；

3.3客户端保存用户输入的独立球机信息在本地数据库Acess中；

4.客户端和服务器配合实现全景枪机和一体球机间的联动，当用户在全景图像里用矩形框选取一个关注区域时，一体球机快速精准聚焦到该关注区域的中心；具体实现如下：

4.1.当用户框选关注区域后，客户端记录关注区域的坐标值，包括全景枪机的全景视频画面窗口的矩形框(0,0,1500,900)尺寸，读取用户框选的目标区域在画面上的坐标(400,300,500,360)；

4.2.计算关注点的空间位置和聚焦倍数，发命令给管控服务器，命令是：http://192.168.120.73:80/link？value＝x1:0.27,y1:0.33,x2:0.33,y2:0.4,z:1

4.3.管控服务器接收到(可能多个)客户端发来的命令之后，根据用户权限，执行最高权限的用户发来的命令；

4.4.管控服务器把控制命令发给枪机控制端口，由枪机控制一体机快速精准转动并聚焦到目标点；

5.客户端查询本地数据，获取关注区域中的其他独立球机B，B₁，B₂,B₃的信息，联动控制独立球机转动并聚焦到目标点，具体实现如下：

5.1.根据屏幕上坐标点的关系，查询并获取关注区域中的独立球机的IP地址和地理坐标值；

5.2.计算独立球机在水平面角度是126度，垂直面的角度是0，以及需要方法的倍数是1；

5.3.客户端发命令给管控服务器；

5.4.管控服务器根据用户权限设置，选取最高权限用户的命令，控制独立球机转动并聚焦到目标点；

5.5.客户端根据独立球机的IP，从视频转发服务器拉取独立球机的视频，显示在客户端画面上；

5.6.客户端还可以继续接收用户的云台控制命令，控制独立球机转动调节焦距到其他适当的位置。

最后需要注意的是，公布实施例的目的在于帮助进一步理解本发明，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附的权利要求的精神和范围内，各种替换和修改都是可能的。因此，本发明不应局限于实施例所公开的内容，本发明要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。

Claims (3)

1.一种开放式1+N枪球联动系统，其内容包括：

A.系统包括前端、后端和终端三个部分，各个部分的设备都有独立的IP地址，并通过交换机连接在可以互通的网络内；具体包括如下：

A1.前端包括一套枪球一体机和N台独立球机；

A2.系统的后端包括一台NVR，一台流媒体管控服务器；

A3.系统的终端包括若干台客户端计算机，上面运行着客户端软件；

B.设置系统中的视频流和控制流的连接传输方式，具体内容如下：

B1.NVR存储前端的枪球一体机和N个独立球机的视频流；

B2.如果本系统要接入视频监控大平台，则设置NVR为视频监控大平台提供视频流；

B3.视频转发服务器从NVR中拉取视频流，根据管控服务器对用户权限的设置，转发相应的视频流给授权客户端；

B4.客户端与用户交互，向管控服务器注册，从视频转发服务器拉取视频，显示给用户，并接受用户输入的控制枪球机和其他独立球机的命令，发送给管控服务器；

B5.管控服务器根据用户权限的设置，选取优先权最高的授权用户，将其所发出的控制命令转发给前端的枪球一体机的球机或者其他N个独立球机，控制这些设备聚焦到目标区域；

C.在客户端中，动态建立或增加与枪球一体机关联的N个独立球机的信息，具体实现如下：

C1.客户端从视频转发服务器那里获取被授权的全景枪机视频，显示给用户；

C2.用户在全景画面上，点选安装独立球机的位置，输入独立球机的信息，包括但不限于名称、IP地址、距离枪球机的距离、位置说明等信息；

C3.客户端保存用户输入的独立球机信息在本地数据库或者文件中；

D.客户端和服务器配合实现全景枪机和一体球机间的联动，当用户在全景图像里用矩形框选取一个关注区域时，一体球机快速精准聚焦到该关注区域的中心；具体实现如下：

D1.当用户框选关注区域后，客户端记录关注区域的坐标值；

D2.计算关注点的空间位置和聚焦倍数，发命令给管控服务器；

D3.管控服务器接收到(可能多个)客户端发来的命令之后，根据用户权限，执行最高权限的用户发来的命令；

D4.管控服务器把控制命令发给枪机控制端口，由枪机控制一体机快速精准转动并聚焦到目标点；

E.客户端查询本地数据，获取关注区域中的其他独立球机的信息，联动控制独立球机转动并聚焦到目标点，具体实现如下：

E1.根据屏幕上坐标点的关系，查询并获取关注区域中的独立球机的IP地址和地理坐标值；

E2.计算独立球机在水平面和垂直面上需要转动的角度，以及需要方法的倍数；

E3.客户端发命令给管控服务器；

E4.管控服务器根据用户权限设置，选取最高权限用户的命令，控制独立球机转动并聚焦到目标点；

E5.客户端根据独立球机的IP，从视频转发服务器拉取独立球机的视频，显示在客户端画面上；

E6.客户端继续接收用户的云台控制命令，控制独立球机转动调节焦距到其他适当的位置。

2.如权利要求1所述的开放式1+N枪球联动系统，其特征在于，前端包括一套枪球一体机和N台独立球机，具体内容为：

A1.1部署一套枪球一体机，地理位置点位记为A，为枪球一体机上的全景枪机和一体球机各分别设置一个IP地址；

A1.2在目标监控区域部署N台独立球机，其所在的地理位置点位记为B，B₁,…B_N-1；设置对应的N个IP地址；

A1.3利用百度地图或者其他测距方式，测量并记录N个独立球机与枪球一体机之间的距离，分别记为AB，AB₁,…AB_N；

A1.4将上述独立球机和枪球一体机之间的距离、设备名称、地理位置点，以及其他相关信息保存到服务器上的数据库里面。

3.如权利要求1所述的开放式1+N枪球联动系统，其特征在于，系统的后端包括一台NVR，一台流媒体管控服务器；具体内容如下：

A2.1.NVR自动存储监控摄像机的视频流，并能够将视频流转发给视频转发服务器或者视频监控平台的其他服务器；拥有独立的IP地址；

A2.2流媒体管控服务器拥有独立的IP地址，其上运行着视频转发服务程序和管理控制服务程序；当系统规模加大的时候，这两个服务程序可以独立运行在两台服务器上，分别称为视频转发服务器和管控服务器。