CN105933655A - 一种视频与wifi混合定位方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及空间信息技术，尤其涉及一种视频与WiFi混合定位系统及方法，通过摄像测绘与地图标定，获得各监控摄像机监控范围视频地图，将监控摄像机系统与WIFI系统集成应用，以“摄像机ID+无线路由器地址”构成唯一空间复合定位ID，以此为标识点建立全球“视频+WIFI”混合定位体系，向手机用户提供基于WIFI的低精度定位的同时，以高精度视频定位加以修正补充，通过上述混合定位系统，可向运营监管机构提供被监控目标的位置、图像及WIFI信号等特征的多维信息。

Description

一种视频与WIFI混合定位方法及系统

技术领域

本发明涉及空间信息技术，尤其涉及一种视频与WIFI混合定位方法及系统。

背景技术

目前无线路由器与摄像机的一体化部署成为当今城市基础设置发展潮流，如WIFI摄像机、带摄像功能监控摄像机等产品及专利等。两者结合不仅可以共享资源、节约成本，还可以传输数据、功能互用。

当前监控摄像机采取编号管理，无精准空间定位能力。另一方面，开展摄像测量定位，需针对摄像机进行人工标定(包括：选控制点-空间测绘-坐标输入-坐标转换等)，过程复杂，成本高，周期长，难以自动完成。

专利申请号201310443078.6提供了“一种在视频文件中添加地理位置信息并建立索引的方法”，本申请正是以上述专利为基础，增加了针对无线路由器的数据采集及功能调用，获取视频中被监控用户的WIFI信息及空间坐标。

专利申请号201310443078.6提供了“一种基于视频监控网络定位与追踪方法”，本申请正是以上述专利为基础，通过摄像机监控系统和视频地图服务器，对监控数据进行地图化处理。

监控摄像机遍布世界各地，其密度已覆盖人类主要活动区域(室内外)，作为社会空间基础设施之一，具备全球空间定位能力。但迄今为止，监控摄像机及其拍摄数据，由于缺乏空间坐标、动态反馈以及联网能力，无法获取视频目标位置信息，无法开展基于视频地图的空间定位。

WIFI已形成全球室内外定位系统，基于WIFI信号强度的三角空间定位精度10～20米，难以有效满足精确定位要求。

发明内容

为有效改变上述问题，实现大空间范围条件下“WIFI+视频”双重定位，本发明采用下述技术方案：

一种视频与WiFi混合定位系统，包括移动终端、多个无线路由器、多个监控摄像机和后台服务器，其中：

移动终端与多个无线路由器中的一个建立WiFi连接；

多个无线路由器分别与后台服务器连接，所述无线路由器包括存储单元，所述存储单元储存路由器位置信息和路由器ID信息；当该无线路由器与移动终端建立WiFi连接后，所述无线路由器将路由器位置信息和路由器ID信息发送至后台服务器；

多个监控摄像机分别于后台服务器连接，所述监控摄像机用于根据后台服务器的指令对监控目标进行视频定位；

后台服务器接收无线路由器发送的路由器位置信息和路由器ID信息，并根据路由器位置信息确定监控位置与之对应的监控摄像机，并向该监控摄像机发出视频定位指令。

作为一种改进，所述移动终端与无线路由器建立WiFi连接后，还包括通过WiFi指纹定位确定移动终端初步位置信息；所述无线路由器将移动终端初步位置信息发送至后台服务器；后台服务器根据移动终端初步位置信息确定监控区域与之监控范围对应的监控摄像机，并向该监控摄像机发出视频定位指令。

进一步的，所述移动终端与无线路由器建立WiFi连接后，还包括通过WiFi指纹定位确定移动终端初步位置信息；所述无线路由器将移动终端初步位置信息发送至后台服务器。

作为进一步改进，所述后台服务器预先存储有相关区域视频监控地图；所述视频监控地图以区域内各监控摄像机位置为原点建立空间坐标系，以采集点像素为控制点进行坐标转换，使监控矩阵的全部像素点都具备空间坐标值。

作为一种改进，用户通过移动终端向后台服务器发送定位请求，所述定位请求包括时间序列信息、ID和编号信息；后台服务器按照上述信息调用相应监控摄像机及视频数据，截取上述时间点关键帧图像，进行视频像素点定位。

具体的，所述移动终端包括绘图位置单元、第一时钟单元和第一通信单元，所述绘图位置单元用于获取和记录终端位置信息；所述第一时钟单元用于在绘图位置单元获取和记录位置信息的同时记录第一时间序列信息；所述第一通信单元用于将位置信息和第一时间序列信息进行整合并发送至后台服务器；

所述监控摄像机包括摄像单元、第二时钟单元和第二通信单元，所述摄像单元用于获取和记录视频图像序列信息；所述第二时间单元与第一时钟单元的时间同步，并用于在摄像单元获取和记录视频图像序列信息的同时记录第二时间序列信息；所述第二通信单元用于将所述视频图像序列信息和第二时间序列信息进行整合并发送至后台服务器；

所述后台服务器接收移动终端发送的位置信息和第一时间序列信息以及监控摄像机发送的视频图像序列信息和第二时间序列信息；所述后台服务器将第一时间序列信息和第二时间序列信息进行匹配，以时间为指针将位置信息与图像信息中的像素点进行精确匹配，进而完成基于像素点的视频地图的建立。

一种视频与WiFi混合定位方法，包括如下步骤：

移动终端多个无线路由器中的一个建立WiFi连接；

当该无线路由器与移动终端建立WiFi连接后，所述无线路由器将路由器位置信息和路由器ID信息发送至后台服务器；

所述监控摄像机用于根据后台服务器的指令对监控目标进行视频定位；

后台服务器接收无线路由器发送的路由器位置信息和路由器ID信息，并根据路由器位置信息确定监控位置与之对应的监控摄像机，并向该监控摄像机发出视频定位指令。

作为一种改进，还包括如下步骤：

所述移动终端与无线路由器建立WiFi连接后，还包括通过WiFi指纹定位确定移动终端初步位置信息；所述无线路由器将移动终端初步位置信息发送至后台服务器；后台服务器根据移动终端初步位置信息确定监控区域与之监控范围对应的监控摄像机，并向该监控摄像机发出视频定位指令。

进一步的，还包括如下步骤：

所述后台服务器预先存储有视频监控地图；所述视频监控地图以监控摄像机位置为原点建立空间坐标系，以采集点像素为控制点进行坐标转换，使监控矩阵的全部像素点都具备空间坐标值。

作为更进一步的改进，还包括如下步骤:

用户通过移动终端向后台服务器发送定位请求，所述定位请求包括时间序列信息、终端ID和编号信息；后台服务器按照用户提供的标识点调用相应监控摄像机及视频数据，截取上述时间点关键帧图像，进行视频像素点定位。

具体的，建立所述视频监控地图还包括如下步骤：

通过移动终端获取和记录位置信息，同时记录第一时间序列信息；将位置信息和第一时间序列信息进行整合并发送至后台服务器；

监控摄像机获取和记录视频图像序列信息，同时记录第二时间序列信息；所述第二时间序列信息与第一时钟信息同步，将所述视频图像序列信息和第二时间序列信息进行整合并发送至后台服务器；

所述后台服务器将第一时间序列信息和第二时间序列信息进行匹配，以时间为指针将位置信息与图像信息中的像素点进行精确匹配，进而完成基于像素点的视频地图的建立。

本发明通过前期对“无线路由器+监控摄像机”集群空间测绘与视频标定，获得各监控摄像机监控范围视频地图，将监控摄像机系统与WIFI系统集成应用，以“摄像机ID+路由器地址”构成唯一空间复合定位ID，以此为标识点建立全球“视频+WIFI”混合定位体系及复合地图，在向移动用户提供基于WIFI的低精度定位的同时，以高精度视频定位加以修正补充，通过上述混合定位系统，可向运营监管机构提供被监控目标的位置、图像及WIFI信号等特征的多维信息。

附图说明

图1是本发明提供的一种视频与WiFi混合定位系统及方法的结构示意图；

图2是本发明提供的一种视频与WiFi混合定位系统及方法的视频定位地图标定示意框图；

图3是本发明提供的一种视频与WiFi混合定位系统及方法的地图标定原理图；

图4是本发明提供的一种视频与WiFi混合定位系统及方法的原理框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，一种视频与WiFi混合定位系统，包括移动终端100、多个无线路由器300、多个监控摄像机200和后台服务器400，其中：

其中，多个无线路由器300和多个监控摄像机200可以为空间分布式、一体化管理的“无线路由器+监控摄像机”集群，上述“无线路由器+监控摄像机”集群可以是无线路由器与监控摄像机分别单独设置的，通过将无线路由器的安装位置与监控摄像机的监控范围进行逻辑匹配对应的；也可以是将无线路由器与监控摄像机进行物理绑定的，如WIFI摄像机，即通过将路由器与摄像机的一体化安装实现逻辑绑定，两者以各自机器标识号实现一一对应，并分别与后台服务器实现通信连接。

移动终端100多个无线路由器300中的一个建立WiFi连接；具体的，移动终端在某时刻、地点与无线路由器群中的至少一个建立WiFi连接(如同时接受多个AP点信号，则根据距离强度进行最优化选择)；

多个无线路由器300分别与后台服务器400连接，所述无线路由器300包括存储单元101，所述存储单元101储存路由器位置信息和路由器ID信息；当该无线路由器300与移动终端100建立WiFi连接后，所述无线路由器300将路由器位置信息和路由器ID信息发送至后台服务器400；作为一种优选方式，还可以包括当所述移动终端100与无线路由器300建立WiFi连接后，通过WiFi指纹定位确定移动终端100初步位置信息；所述无线路由器300将移动终端100初步位置信息发送至后台服务器400；后台服务器400根据移动终端100初步位置信息确定监控区域与之监控范围对应的监控摄像机200，并向该监控摄像机200发出视频定位指令。具体的，对上述“无线路由器+监控摄像机”集群开展机身空间测绘、视频空间标定以及WIFI指纹采集，从而建立起大范围空间内基于WIFI与视频的双重定位体系。当移动终端用户进入上述定位体系，其中某无线路由器与用户移动终端建立WiFi连接，接受用户定位指令，将自身路由器ID信息以及用户移动终端SSID等信息发送至后台服务器；

多个监控摄像机200分别于后台服务器400连接，所述监控摄像机200用于根据后台服务器400的指令对监控目标进行视频定位；其中视频定位方式参见发明人在前专利，申请号为：201310675740.0，《基于视频监控网络的定位与追踪方法》，通过摄像测绘与地图标定，获得摄像机监控范围视频地图，实现监控目标空间定位；凭借摄像机清晰度及测绘、标定工程水平的有效提升，其定位准确度可达1米之内。

后台服务器400接收无线路由器300发送的路由器位置信息和路由器ID信息或移动终端100初步位置信息，并根据路由器位置信息或移动终端100初步位置信息确定监控位置与之监控范围对应的监控摄像机200，并向该监控摄像机200发出基于视频监控地图的视频定位指令。所述后台服务器400预先存储有以监控摄像机200位置为原点建立空间坐标系，以采集点像素为控制点进行坐标转换，使监控矩阵的全部像素点都具备空间坐标值的视频监控地图。

具体的，如图2所示，所述视频定位地图的建立包括绘图移动终端500、监控摄像机200和后台服务器400；所述绘图移动终端500包括绘图位置单元501、第一时钟单元502和第一通信单元，所述绘图位置单元501用于获取和记录位置信息；所述第一时钟单元502用于在绘图位置单元501获取和记录位置信息的同时记录第一时间序列信息；所述第一通信单元用于将位置信息和第一时间序列信息进行整合并发送至后台服务器400；

所述监控摄像机200包括摄像单元201、第二时钟单元202和第二通信单元，所述摄像单元201用于获取和记录视频图像序列信息；所述第二时间单元与第一时钟单元502的时间同步，并用于在摄像单元201获取和记录视频图像序列信息的同时记录第二时间序列信息；所述第二通信单元用于将所述视频图像序列信息和第二时间序列信息进行整合并发送至后台服务器400；

所述后台服务器400接收绘图移动终端500发送的位置信息和第一时间序列信息以及监控摄像机200发送的视频图像序列信息和第二时间序列信息；所述后台服务器400将第一时间序列信息和第二时间序列信息进行匹配，以时间为指针将位置信息与图像信息中的像素点进行精确匹配，进而完成基于像素点的视频地图的建立。

当用户进入“监控摄像+WIFI”服务区，通过手机连接该WIFI AP获取其区位编号(摄像机ID+路由器地址)，使用视频定位APP向后台服务器400发送定位请求，所述定位请求包括时间序列信息、手机ID和编号信息；后台服务器400按照用户提供的标识点调用相应监控摄像机200及视频数据，截取上述时间点关键帧，进行视频像素点定位，并将上述定位图像(包括定位格网及被监控对象位置数据)根据“手机ID”、通过WIFI网络发送至用户。

本发明提供了包括监控摄像机100、移动终端200和后台服务器300，其中：

所述移动终端200包括绘图位置单元201、第一时钟单元和第一通信单元202，所述绘图位置单元201用于获取和记录位置信息；所述第一时钟单元用于在绘图位置单元201获取和记录位置信息的同时记录第一时间序列信息；所述第一通信单元202用于将位置信息和第一时间序列信息进行整合并发送至后台服务器；

所述监控摄像机100包括摄像单元101、第二时钟单元102和第二通信单元102，所述摄像单元101用于获取和记录视频图像序列信息；所述第二时间单元与第一时钟单元的时间同步，并用于在摄像单元101获取和记录视频图像序列信息的同时记录第二时间序列信息；所述第二通信单元102用于将所述视频图像序列信息和第二时间序列信息进行整合并发送至后台服务器；

所述后台服务器接收移动终端200发送的位置信息和第一时间序列信息以及监控摄像机100发送的视频图像序列信息和第二时间序列信息；所述后台服务器将第一时间序列信息和第二时间序列信息进行匹配，以时间为指针将位置信息与图像信息中的像素点进行精确匹配，进而完成基于像素点的视频地图的建立。

进一步地，所述监控摄像机通过测绘获取空间坐标，用于对目标进行主动定位与追踪，且在后台服务器中嵌入空间标定软件，以监控摄像机100自身的位置为坐标的中心，以视频监控设备采集点的屏幕像素为控制点进行坐标转换，使监控矩阵的全部像素点都具备空间坐标值，并根据监控范围，建立视频监控网络的空间坐标系。以视频监控网络的空间坐标系为例，比如，摄像机A 101的地理坐标为(X0，Y0)，其监控范围的半径r＝100米。以摄像机为原点建立监控坐标系，选择监控范围中的WIFI用户(人或车辆)为控制点，进行空间+视频测绘，获取其空间坐标，并对应其在监控摄像机的监控矩阵中的像素值。

结合地图标定原理图3，具体包括：在监控摄像机A 101的监控范围内选择控制点，如选择路人B与汽车C；通过手机、GPS等设备对上述控制点进行测绘，得到路人B的时空坐标为(Xb，Yb，T b)，汽车C的时空坐标为(Xc，Yc，Tc)；以时间为指针，获取路人B在监控矩阵中的像素值(Rb，Cb,T b)，获取汽车C在成像矩阵中的像素值(Rc，Cc,Tc)；将路人B的位置记录为(Xb，Yb，Rb，Cb)；将汽车C的位置记录为(Xc，Yc，Rc，Cc)。在实际应用中，上述控制点一般应在4个及以上，并尽量分散分布在同一帧监控画面的四周，以便在后续转换过程中几何变形最小。如此可实现目标像素及其空间坐标之间的关联匹配，从而进行投影转换，将整个监控矩阵转化为具有目标像素和空间坐标的视频地图；此外，在监控摄像机100LINUX系统中还可采用JAVA、C++等程序语言及OPEN CV函数，调用安卓、IOS等相关函数及驱动程序加以实现监控摄像机100运行位置的测度，从而使其监控摄像机具有视频空间定位能力，实现监控范围内任意动静态目标像素的空间定位。此外，将空间坐标实时存储于监控摄像机，且以空间坐标数据为索引，建立基于空间位置查询、聚类以及关联分析的监控摄像机数据库。

如图4所示，一种视频与WiFi混合定位方法，包括如下步骤：

S1：移动终端多个无线路由器中的一个建立WiFi连接；

S2：当该无线路由器与移动终端建立WiFi连接后，所述无线路由器将路由器位置信息和路由器ID信息发送至后台服务器；

S3：所述监控摄像机用于根据后台服务器的指令对监控目标进行视频定位；

S4：后台服务器接收无线路由器发送的路由器位置信息和路由器ID信息，并根据路由器位置信息确定监控位置与之对应的监控摄像机，并向该监控摄像机发出视频定位指令。

作为一种改进，还包括如下步骤：

所述移动终端与无线路由器建立WiFi连接后，还包括通过WiFi指纹定位确定移动终端初步位置信息；所述无线路由器将移动终端初步位置信息发送至后台服务器；后台服务器根据移动终端初步位置信息确定监控区域与之监控范围对应的监控摄像机，并向该监控摄像机发出视频定位指令。

进一步的，还包括如下步骤：

所述后台服务器预先存储有以监控摄像机位置为原点建立空间坐标系，以采集点像素为控制点进行坐标转换，使监控矩阵的全部像素点都具备空间坐标值的视频监控地图。

作为更进一步的改进，还包括如下步骤:

用户通过移动终端向后台服务器发送定位请求，所述定位请求包括时间序列信息、手机ID和编号信息；后台服务器按照用户提供的标识点调用相应监控摄像机及视频数据，截取上述时间点关键帧，进行视频像素点定位。

具体的，建立所述视频监控地图还包括如下步骤：

通过移动终端获取和记录位置信息，同时记录第一时间序列信息；将位置信息和第一时间序列信息进行整合并发送至后台服务器；

监控摄像机获取和记录视频图像序列信息，同时记录第二时间序列信息；所述第二时间序列信息与第一时钟信息同步，将所述视频图像序列信息和第二时间序列信息进行整合并发送至后台服务器；

所述后台服务器将第一时间序列信息和第二时间序列信息进行匹配，以时间为指针将位置信息与图像信息中的像素点进行精确匹配，进而完成基于像素点的视频地图的建立。

本发明通过摄像测绘与地图标定，获得各监控摄像机监控范围视频地图，将监控摄像机系统与WIFI系统集成应用，以“摄像机ID+无线路由器地址”构成唯一空间复合定位ID，以此为标识点建立全球“视频+WIFI”混合定位体系，向手机用户提供基于WIFI的低精度定位的同时，以高精度视频定位加以修正补充，通过上述混合定位系统，可向运营监管机构提供被监控目标的位置、图像及WIFI信号等特征的多维信息。

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，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)

1.一种视频与WiFi混合定位系统，其特征在于，包括移动终端、多个无线路由器、多个监控摄像机和后台服务器，其中：

移动终端与多个无线路由器中的一个建立WiFi连接；

多个无线路由器分别与后台服务器连接，所述无线路由器包括存储单元，所述存储单元储存路由器位置信息和路由器ID信息；当该无线路由器与移动终端建立WiFi连接后，所述无线路由器将路由器位置信息和路由器ID信息发送至后台服务器；

多个监控摄像机分别于后台服务器连接，所述监控摄像机用于根据后台服务器的指令对监控目标进行视频定位；

后台服务器接收无线路由器发送的路由器位置信息和路由器ID信息，并根据路由器位置信息确定监控位置与之对应的监控摄像机，并向该监控摄像机发出视频定位指令。

2.如权利要求1所述的视频与WiFi混合定位系统，其特征在于，所述移动终端与无线路由器建立WiFi连接后，还包括通过WiFi指纹定位确定移动终端初步位置信息；所述无线路由器将移动终端初步位置信息发送至后台服务器；后台服务器根据移动终端初步位置信息确定监控区域与之监控范围对应的监控摄像机，并向该监控摄像机发出视频定位指令。

3.如权利要求2所述的视频与WiFi混合定位系统，其特征在于，所述后台服务器预先存储有视频监控地图；所述视频监控地图以监控摄像机位置为原点建立空间坐标系，以采集点像素为控制点进行坐标转换，使监控矩阵的全部像素点都具备空间坐标值。

4.如权利要求3所述的视频与WiFi混合定位系统，其特征在于，用户通过移动终端向后台服务器发送定位请求，所述定位请求包括时间序列信息、手机ID和编号信息；后台服务器按照用户提供的标识点调用相应监控摄像机及视频数据，截取上述时间点关键帧，进行视频像素点定位。

5.如权利要求3所述的视频与WiFi混合定位系统，其特征在于，所述绘图移动终端包括绘图位置单元、第一时钟单元和第一通信单元，所述绘图位置单元用于获取和记录位置信息；所述第一时钟单元用于在绘图位置单元获取和记录位置信息的同时记录第一时间序列信息；所述第一通信单元用于将位置信息和第一时间序列信息进行整合并发送至后台服务器；

所述监控摄像机包括摄像单元、第二时钟单元和第二通信单元，所述摄像单元用于获取和记录视频图像序列信息；所述第二时间单元与第一时钟单元的时间同步，并用于在摄像单元获取和记录视频图像序列信息的同时记录第二时间序列信息；所述第二通信单元用于将所述视频图像序列信息和第二时间序列信息进行整合并发送至后台服务器；

所述后台服务器接收移动终端发送的位置信息和第一时间序列信息以及监控摄像机发送的视频图像序列信息和第二时间序列信息；所述后台服务器将第一时间序列信息和第二时间序列信息进行匹配，以时间为指针将位置信息与图像信息中的像素点进行精确匹配，进而完成基于像素点的视频地图的建立。

6.一种视频与WiFi混合定位方法，其特征在于，包括如下步骤：

移动终端多个无线路由器中的一个建立WiFi连接；

当该无线路由器与移动终端建立WiFi连接后，所述无线路由器将路由器位置信息和路由器ID信息发送至后台服务器；

所述监控摄像机用于根据后台服务器的指令对监控目标进行视频定位；

后台服务器接收无线路由器发送的路由器位置信息和路由器ID信息，并根据路由器位置信息确定监控位置与之对应的监控摄像机，并向该监控摄像机发出视频定位指令。

7.如权利要求6所述的视频与WiFi混合定位方法，其特征在于，还包括如下步骤：

所述移动终端与无线路由器建立WiFi连接后，还包括通过WiFi指纹定位确定移动终端初步位置信息；所述无线路由器将移动终端初步位置信息发送至后台服务器；后台服务器根据移动终端初步位置信息确定监控区域与之监控范围对应的监控摄像机，并向该监控摄像机发出视频定位指令。

8.如权利要求7所述的视频与WiFi混合定位方法，其特征在于，还包括如下步骤：

所述后台服务器预先存储有视频监控地图；所述视频监控地图以监控摄像机位置为原点建立空间坐标系，以采集点像素为控制点进行坐标转换，使监控矩阵的全部像素点都具备空间坐标值。

9.如权利要求8所述的视频与WiFi混合定位系统，其特征在于，还包括如下步骤:

用户通过移动终端向后台服务器发送定位请求，所述定位请求包括时间序列信息、手机ID和编号信息；后台服务器按照用户提供的标识点调用相应监控摄像机及视频数据，截取上述时间点关键帧，进行视频像素点定位。

10.如权利要求8所述的视频与WiFi混合定位系统，其特征在于，建立所述视频监控地图还包括如下步骤：

通过移动终端获取和记录位置信息，同时记录第一时间序列信息；将位置信息和第一时间序列信息进行整合并发送至后台服务器；

监控摄像机获取和记录视频图像序列信息，同时记录第二时间序列信息；所述第二时间序列信息与第一时钟信息同步，将所述视频图像序列信息和第二时间序列信息进行整合并发送至后台服务器；

所述后台服务器将第一时间序列信息和第二时间序列信息进行匹配，以时间为指针将位置信息与图像信息中的像素点进行精确匹配，进而完成基于像素点的视频地图的建立。