CN107370994A - 海域全景监控方法、装置、服务器及系统 - Google Patents

海域全景监控方法、装置、服务器及系统 Download PDF

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Abstract

一种海域全景监控方法，所述方法包括：将多个监控摄像头中的任意两个相邻的监控摄像头进行两两对齐，以使得所述任意两个相邻的监控摄像头在视野上处于同一物理水平面；使用对齐后的多个所述监控摄像头以及景深摄像头，对海域全景进行监控，获得监控图像；确定所述任意两个相邻的监控摄像头的水平间隔参数和垂直间隔参数；使用所述水平间隔参数和所述垂直间隔参数，对所述监控图像进行两两合并，以构建二维场景。本发明还提供一种海域全景监控装置、服务器及系统。本发明能够降低系统的复杂度，同时，降低成本。

Description

海域全景监控方法、装置、服务器及系统
技术领域
本发明涉及海上无人监控技术领域，尤其涉及一种海域全景监控方法、装置、服务器及系统。
背景技术
我国海域辽阔，为了保证海域的安全，需要对广阔的海域进行无人监控。目前，有多种方案能够实现对广阔的海域进行无人监控，比如：基于高清图像卫星的方案、基于浮空器+高清图像系统的方案、基于无人漂浮物或无人船只的方案。然而，上述方案所采用的系统复杂度高，成本大，不利于全面实施。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种海域全景监控方法、装置、服务器及系统，能够降低系统的复杂度，同时，降低成本。
一种海域全景监控方法，所述方法包括：
将多个监控摄像头中的任意两个相邻的监控摄像头进行两两对齐，以使得所述任意两个相邻的监控摄像头在视野上处于同一物理水平面；
使用对齐后的多个所述监控摄像头以及景深摄像头，对海域全景进行监控，获得监控图像；
确定所述任意两个相邻的监控摄像头的水平间隔参数和垂直间隔参数；
使用所述水平间隔参数和所述垂直间隔参数，对所述监控图像进行两两合并，以构建二维场景。
在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：
针对每个所述监控摄像头，确定所述监控摄像头的所有待标定点与所述监控摄像头的距离，以及确定每个所述待标定点与所述监控摄像头、所述景深摄像头所形成的夹角；
根据所述距离以及所述夹角，确定所述监控摄像头的距离角度标定曲线。
在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：
针对所述海域全景中的每个目标监控对象以及任一所述监控摄像头，确定所述目标监控对象与任一所述监控摄像头、所述景深摄像头所形成的夹角；
根据所述目标监控对象与任一所述监控摄像头、所述景深摄像头所形成的夹角以及任一所述监控摄像头的距离角度标定曲线，确定所述目标监控对象与任一所述监控摄像头的距离；
在任一所述监控摄像头的二维场景的基础上，结合所有所述目标监控对象与任一所述监控摄像头的距离以及预先记录的所有所述目标监控对象的属性信息，在任一所述监控摄像头上构建三维场景。
在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：
针对任一所述监控摄像头，通过坐标变换，将在任一所述监控摄像头上构建的三维场景映射到统一的三维坐标系下；
将所述三维坐标系下的所有所述目标监控对象进行合并，以在多个所述监控摄像头上构建世界场景。
在一种可能的实现方式中，所述确定所述目标监控对象与任一所述监控摄像头、所述景深摄像头所形成的夹角包括：
获取当前所述景深摄像头与水平线的第一夹角；
获取任一所述监控摄像头与所述水平线的第二夹角；
确定在所述景深摄像头的物理偏转角度下，所述目标监控对象的图像需要偏转的角度；
根据所述第一夹角、所述第二夹角以及所述角度，确定所述目标监控对象与任一所述监控摄像头、所述景深摄像头所形成的夹角。
一种海域全景监控装置，包括：
对齐单元，用于将多个监控摄像头中的任意两个相邻的监控摄像头进行两两对齐，以使得所述任意两个相邻的监控摄像头在视野上处于同一物理水平面；
监控单元，用于使用对齐后的多个所述监控摄像头以及景深摄像头，对海域全景进行监控，获得监控图像；
确定单元，用于确定所述任意两个相邻的监控摄像头的水平间隔参数和垂直间隔参数；
构建单元，用于使用所述水平间隔参数和所述垂直间隔参数，对所述监控图像进行两两合并，以构建二维场景。
一种服务器，所述服务器包括存储器及处理器，所述存储器用于存储至少一个指令，所述处理器用于执行所述存储器中存储的计算机程序以实现所述的海域全景监控方法。
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有至少一个指令，所述至少一个指令被处理器执行时实现所述的海域全景监控方法。
一种海域全景监控系统，所述海域全景监控系统包括多个监控摄像头、景深摄像头以及服务器，其中：
所述监控摄像头，用于在二维空间对海域全景进行监控；
所述景深摄像头，用于所述监控摄像头在所述二维空间进行监控的基础上，采集三维空间中与目标监控对象关联的距离信息；
所述服务器，用于执行所述的海域全景监控方法。
由以上技术方案，本发明中的海域全景监控方法，应用于海域全景监控系统包括的服务器，所述海域全景监控系统还包括多个监控摄像头以及景深摄像头。服务器可以将所述多个监控摄像头中的任意两个相邻的监控摄像头进行两两对齐，以使得所述任意两个相邻的监控摄像头在视野上处于同一物理水平面；进一步地，服务器可以使用对齐后的多个所述监控摄像头以及景深摄像头，对海域全景进行监控，获得监控图像；确定所述任意两个相邻的监控摄像头的水平间隔参数和垂直间隔参数；更进一步地，服务器可以使用所述水平间隔参数和所述垂直间隔参数，对所述监控图像进行两两合并，以构建二维场景。可见，本发明中，海域全景监控系统只需要一个景深摄像头，就可以结合监控摄像头实现对海域全景的监控，从而能够降低系统的复杂度，同时，降低成本，此外，还可以通过构建的二维场景来更直观的对海域全景进行二维的表达。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1是本发明公开的一种海域全景监控系统的架构图。
图2是本发明公开的一种摄像头分布的俯视图。
图3是本发明公开的一种海域全景监控方法的较佳实施例的流程图。
图4是本发明公开的一种使用标尺进行水平物理对齐前后的示意图。
图5是本发明公开的一种图像自动拼接对齐处理的示意图。
图6是本发明公开的一种监控图像的示意图。
图7是本发明公开的一种任意两个相邻的监控摄像头的水平间隔参数和垂直间隔参数的示意图。
图8是本发明公开的一种二维全景的示意图。
图9是本发明公开的另一种海域全景监控方法的较佳实施例的流程图。
图10是本发明公开的一种待标定点与监控摄像头、景深摄像头所形成的夹角的示意图。
图11是本发明公开的一种三维全景的示意图。
图12是本发明公开的一种目标监控对象的坐标转换的示意图。
图13是本发明公开的一种海域全景监控装置的较佳实施例的功能模块图。
图14是本发明公开的另一种海域全景监控装置的较佳实施例的功能模块图。
图15是本发明实现海域全景监控方法的较佳实施例的服务器的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
请参见图1，图1是本发明公开的一种海域全景监控系统的架构图。如图1所示，该海域全景监控系统包括多个监控摄像头(如监控摄像头1、监控摄像头2、监控摄像头3、监控摄像头4以及监控摄像头5)、景深摄像头以及服务器。需要说明的是，图1所示的监控摄像头的数量只是一个示例，还可以包括比图1所示出的更多或更少的监控摄像头，而该海域全景监控系统只需要配置一个景深摄像头。
其中，监控摄像头可以是在水平方向有一定监控范围的摄像头，比如广角监控摄像头。监控摄像头的数量至少为3个，在部署上，所有监控摄像头以一个虚拟的圆心为中心，按照预设角度间隔地以放射头形式分布，任意相邻的两个监控摄像头的监控范围需要有一定角度的重叠与覆盖，所有监控摄像头的监控范围经过交叠合并后，能形成360度的视野。监控摄像头可以在二维空间上对海域全景内的所有目标监控对象进行监控。
其中，景深摄像头可以是任意的摄像头，比如广角摄像头。其中，在部署时，景深摄像头需要处于上述虚拟的圆心位置上。景深摄像头可以按照预设的角速度进行旋转，在单位时间内完成360度的扫描。景深摄像头可以用于监控摄像头在二维空间进行监控的基础上，采集三维空间中与目标监控对象关联的距离信息。
请一并参见图2，图2是本发明公开的一种摄像头分布的俯视图。如图2所示，景深摄像头位于虚拟的圆心位置上，所有的监控摄像头(如监控摄像头1、监控摄像头2、监控摄像头3、监控摄像头4以及监控摄像头5)位于该圆心所在的圆周上并呈放射头分布。在所有监控摄像头所处的圆周之外，有个无盲区线边界，更远处还有地平线边界。监控摄像头可以在无盲区线边界与地平线边界之间的区域进行任何角度的扫描，且能形成360度的视野，而在无盲区线边界与圆心之内的区域内存在盲区，即无法扫描。
其中，服务器可以是指能对网络中其它设备(如监控摄像头、景深摄像头)提供服务的计算机系统。如果一个个人电脑能够对外提供文件传输协议(File TransferProtocol，简称FTP)服务，也可以叫服务器。从狭义范围上讲，服务器专指某些高性能计算机，能通过网络，对外提供服务，其相对于普通的个人电脑来说，稳定性、安全性、性能等方面都要求更高，因此在CPU、芯片组、内存、磁盘系统、网络等硬件和普通的个人电脑有所不同。
在图1所示的海域全景监控系统中，服务器可以将所述多个监控摄像头中的任意两个相邻的监控摄像头进行两两对齐，以使得所述任意两个相邻的监控摄像头在视野上处于同一物理水平面；进一步地，服务器可以使用对齐后的多个所述监控摄像头以及景深摄像头，对海域全景进行监控，获得监控图像；确定所述任意两个相邻的监控摄像头的水平间隔参数和垂直间隔参数；更进一步地，服务器可以使用所述水平间隔参数和所述垂直间隔参数，对所述监控图像进行两两合并，以构建二维场景。可见，本发明中，海域全景监控系统只需要一个景深摄像头，就可以结合监控摄像头实现对海域全景的监控，从而能够降低系统的复杂度，同时，降低成本，此外，还可以通过构建的二维场景来更直观的对海域全景进行二维的表达。
请参见图3，图3是本发明公开的一种海域全景监控方法的较佳实施例的流程图。其中，根据不同的需求，该流程图中步骤的顺序可以改变，某些步骤可以省略。
S31、服务器将所述多个监控摄像头中的任意两个相邻的监控摄像头进行两两对齐，以使得所述任意两个相邻的监控摄像头在视野上处于同一物理水平面。
本发明中，多个监控摄像头中的任意两个相邻的监控摄像头存在一定范围的视野重叠，为了获取后续构建二维场景的参数，需要预先将所述多个监控摄像头中的任意两个相邻的监控摄像头进行两两对齐。
具体的，可以使用标尺进行水平物理对齐，以确认任意两个相邻的监控摄像头在视野上是否处于同一物理水平面上。其中，水平物理对齐的作用是提高后续二维场景重建时有效区域的宽度。
请一并参见图4，图4是本发明公开的一种使用标尺进行水平物理对齐前后的示意图。如图4所示，在进行水平物理对齐之前，任意两个相邻的监控摄像头在视野上会存在间隙的，在进行水平物理对齐之后，该任意两个相邻的监控摄像头在视野上基本处于同一物理水平面上了。
本发明中，由于水平物理对齐并不能保证任意两个相邻的监控摄像头能够精准地对齐，为了提高对齐的精度，在进行水平物理对齐之后，可选的，还可以进行图像自动拼接处理，以实现图像的完全对齐。具体方法如下：放置一张图片至任意两个相邻的监控摄像头之间，从该任意两个相邻的监控摄像头分别取一帧图像，并进行数据帧合并处理，即可实现图像自动拼接对齐处理。
本发明中，对所有的任意两个相邻的监控摄像头进行水平物理对齐以及图像自动拼接对齐处理之后，所述任意两个相邻的监控摄像头在视野上就处于同一物理水平面了。
请一并参见图5，图5是本发明公开的一种图像自动拼接对齐处理的示意图。如图5所示，在进行图像拼接对齐处理之前，从任意两个相邻的监控摄像头中获取的一帧图像是分开的，图像间有部分重叠，而在进行图像拼接对齐处理之后，获取的两个一帧图像完全重叠在一起，实现了图像的完全对齐。
S32、服务器使用对齐后的多个所述监控摄像头以及景深摄像头，对海域全景进行监控，获得监控图像。
其中，服务器可以使用监控算法对海域全景进行监控，获得监控图像。其中，监控算法可以包括但不限于常见的canny算法、小波变换算法、光流算法、KCF算法以及CNN算法等。服务器对海域全景进行监控后，可以获得监控图像，请一并参见图6，图6是本发明公开的一种监控图像的示意图。其中，图6是任意两个相邻的监控摄像头所监控到的图像，从图6中可以看到监控图像中有水域、山体、船等，而且，任意两个相邻的监控摄像头所监控到的图像有重叠。
S33、服务器确定所述任意两个相邻的监控摄像头的水平间隔参数和垂直间隔参数。
本发明中，在所述任意两个相邻的监控摄像头的对齐过程中，服务器可以确定所述任意两个相邻的监控摄像头的水平间隔参数和垂直间隔参数。请一并参见图7，图7是本发明公开的一种任意两个相邻的监控摄像头的水平间隔参数和垂直间隔参数的示意图。如图7所示，两个相邻的监控摄像头分别为摄像头m和摄像头n，在摄像头m和摄像头n的对齐过程中，摄像头m和摄像头n在水平上有一定的间隔(如图箭头所示)，同时，摄像头m和摄像头n在垂直上也有一定的间隔(如图箭头所示)。服务器可以在摄像头m和摄像头n的对齐过程中，确定摄像头m和摄像头n的水平间隔参数和垂直间隔参数。
S34、服务器使用所述水平间隔参数和所述垂直间隔参数，对所述监控图像进行两两合并，以构建二维场景。
本发明中，在对海域全景进行监控中，服务器可以获得多个监控的图像。假设任意两个相邻的监控摄像头分别为监控摄像头m和监控摄像头n，服务器获得监控摄像头m和监控摄像头n的水平间隔参数为V(m，n)，垂直间隔参数为H(m，n)。待合并的图像为F(m)，F(n)，分辨率都为width*height，则合并过程如下：
1)由于存在V(m，n)和H(m，n)，可以新建一个空白图像F(m，n)，大小为{width*2-H(m，n)}，{height*2-V(m，n)}；
2)经过图像变换复制等操作，将图像F(n)变换到空白图像F(m，n)的第一范围中，该第一范围为(0，0)到(width，height)；
3)经过图像变换复制等操作，将图像F(m)变换到空白图像F(m，n)的第二范围中，该第二范围为{[width-H(m，n)]，[height-V(m，n)]}到{[width*2-H(m，n)]，[height*2-V(m，n)]}；
4)对于重叠区域的像素，可以将属性相同的元素进行直接合并。比如：将属性均为山体的进行合并；将属性均为海岸的进行合并；将属性均为船只的进行合并等。
不断地执行步骤1)至4)，直到所有的图像都合并完成，最终就构建成二维全景。请一并参见图8，图8是本发明公开的一种二维全景的示意图。其中，图8所示的二维全景是在图6的基础上经过合并而形成的，需要说明的是，图8所示的二维全景仅仅是任意两个相邻的监控摄像头所监控的图像进行两两合并的结果，而不是所有的监控摄像头所监控的图像。
在图3所描述的方法流程中，只需要一个景深摄像头，就可以结合监控摄像头实现对海域全景的监控，从而能够降低系统的复杂度，同时，降低成本，此外，还可以通过构建的二维场景来更直观的对海域全景进行二维的表达。
请参见图9，图9是本发明公开的另一种海域全景监控方法的较佳实施例的流程图。其中，根据不同的需求，该流程图中步骤的顺序可以改变，某些步骤可以省略。
S91、服务器将所述多个监控摄像头中的任意两个相邻的监控摄像头进行两两对齐，以使得所述任意两个相邻的监控摄像头在视野上处于同一物理水平面。
S92、服务器使用对齐后的多个所述监控摄像头以及景深摄像头，对海域全景进行监控，获得监控图像。
S93、服务器确定所述任意两个相邻的监控摄像头的水平间隔参数和垂直间隔参数。
S94、服务器使用所述水平间隔参数和所述垂直间隔参数，对所述监控图像进行两两合并，以构建二维场景。
S95、服务器针对每个所述监控摄像头，确定每一监控摄像头的所有待标定点与所述监控摄像头的距离，以及确定每个所述待标定点与所述监控摄像头、景深摄像头所形成的夹角。
本发明中，服务器需要在所述多个监控摄像头以及所述景深摄像头之间进行两两标定。具体的，可以先选定一个监控摄像头，然后选定所述监控摄像头对应的所有待标定点，并确定每个所述待标定点与选定的所述监控摄像头的距离。对于选定的所述监控摄像头的任一待标定点，可以由所述监控摄像头和所述景深摄像头分别拍摄一帧图像，综合物理测量结果与图像拼接算法，服务器可以确定该任一待标定点与选定的监控摄像头、景深摄像头所形成的夹角。重复上述过程，可以对不同的监控摄像头进行标定，并选定待标定点，直到获得每个监控摄像头对应的所有的待标定点与所述监控摄像头、景深摄像头所形成的夹角。
其中，图像拼接算法是将两幅以上的具有部分重叠的图像进行无缝拼接从而得到较高分辨率或宽视角的图像。本发明中，引入图像拼接算法来获取一些角度/方向的准确信息，可以提高后续构建二维场景/三维场景的精确度。
请一并参见图10，图10是本发明公开的一种待标定点与监控摄像头、景深摄像头所形成的夹角的示意图。如图10所示，以选定的监控摄像头n为例，可以先选定待标定点1，图10中所示的夹角为待标定点1与监控摄像头n、景深摄像头所形成的夹角。类似的，还可以选定待标定点2、待标定点3。
需要说明的是，每个监控摄像头均有多个待标定点，而且针对同一个监控摄像头的待标定点来说，每个待标定点的位置是不相同的，但是针对多个监控摄像头来说，可能存在同一个待标定点属于多个监控摄像头的情况。比如：监控摄像头A有待标定点1、待标定点2、待标定点3以及待标定点4，待标定点1、待标定点2、待标定点3以及待标定点4分别处于不同的位置，监控摄像头B有待标定点1、待标定点6、待标定点7以及待标定点8，存在待标定点1同时属于监控摄像头A和监控摄像头B的情况。
S96、服务器根据所述距离以及所述夹角，确定所述监控摄像头的距离角度标定曲线。
本发明中，针对每个所述监控摄像头，服务器可以根据所有确定的所述监控摄像头的所有待标定点与所述监控摄像头的距离以及每个所述待标定点与所述监控摄像头、所述景深摄像头所形成的夹角，确定所述监控摄像头的距离角度标定曲线，其中，所述距离角度标定曲线包括夹角以及距离两个变量参数。其中，每个监控摄像头均可以获得该监控摄像头对应的距离角度标定曲线。
S97、服务器针对所述海域全景中的每个目标监控对象以及任一所述监控摄像头，确定所述目标监控对象与任一所述监控摄像头、所述景深摄像头所形成的夹角。
具体的，所述确定所述目标监控对象与任一所述监控摄像头、所述景深摄像头所形成的夹角包括：
获取当前所述景深摄像头与水平线的第一夹角；
获取任一所述监控摄像头与所述水平线的第二夹角；
确定在所述景深摄像头的物理偏转角度下，所述目标监控对象的图像需要偏转的角度；
根据所述第一夹角、所述第二夹角以及所述角度，确定所述目标监控对象与任一所述监控摄像头、所述景深摄像头所形成的夹角。
本发明中，景深摄像头会按照预设的角速度进行转动，在转动的同时，会形成物理夹角，同时，按照预设的帧率进行目标监控对象的图像的获取。
具体的，可以通过传感器(如水平仪或陀螺仪)读取当前所述景深摄像头与水平线的第一夹角Angle(f)，进一步的，可以通过传感器(如水平仪或陀螺仪)读取任一所述监控摄像头与所述水平线的第二夹角Angle(h)，更进一步地，通过图像拼接算法求出在所述景深摄像头的物理偏转角度下，所述目标监控对象的图像需要偏转的角度Angle(m)，则服务器可以确定所述目标监控对象与任一所述监控摄像头、所述景深摄像头所形成的夹角Angle(x)＝90-Angle(f)-Angle(h)-Angle(m)。
S98、服务器根据所述目标监控对象与任一所述监控摄像头、所述景深摄像头所形成的夹角以及任一所述监控摄像头的距离角度标定曲线，确定所述目标监控对象与任一所述监控摄像头的距离。
本发明中，由于距离角度标定曲线中涉及到两个参数：夹角以及距离，故服务器可以将获得的所述目标监控对象与任一所述监控摄像头、所述景深摄像头所形成的夹角代入所述任一所述监控摄像头的距离角度标定曲线中，就可以确定所述目标监控对象与任一所述监控摄像头的距离。
S99、服务器在任一所述监控摄像头的二维场景的基础上，结合所有所述目标监控对象与任一所述监控摄像头的距离以及预先记录的所有所述目标监控对象的属性信息，在任一所述监控摄像头上构建三维场景。
本发明中，在构建二维场景的过程中，服务器可以记录每个所述目标监控对象的属性信息，比如方位信息，跨度信息等。
在确定所述目标监控对象与所述任一监控摄像头的距离之后，服务器就可以在所述二维场景的基础上，结合所有所述目标监控对象与所述任一监控摄像头的距离以及预先记录的所有所述目标监控对象的属性信息，在任一所述监控摄像头上构建三维场景。请一并参见图11，图11是本发明公开的一种三维全景的示意图。如图11所示，图11中的三维全景包括4个目标监控对象，即目标监控对象(x)，目标监控对象(y)，目标监控对象(z)，目标监控对象(w)，其中，O点所在的位置为监控摄像头的位置。在每个监控摄像头的位置上对海域全景进行监控，均可以获得类似图11所示的三维全景。
S910、针对任一所述监控摄像头，服务器通过坐标变换，将在任一所述监控摄像头上构建的三维场景映射到统一的三维坐标系下。
本发明中，在每个监控摄像头上，可以以该监控摄像头为中心坐标原点，构建三维场景。由于不同的监控摄像头上构建的三维场景的坐标系是不同的，为了构建世界场景，服务器就需要通过坐标变换，将在所述监控摄像头上构建的三维场景映射到统一的三维坐标系下。其中，该统一的三维坐标系可以是以地球为中心原点的坐标系。
请一并参见图12，图12是本发明公开的一种目标监控对象的坐标转换的示意图。其中，图12所示的是将两个监控摄像头上构建的三维场景映射到统一的三维坐标系下。第一个监控摄像头上构建的三维场景中包括4个目标监控对象，即目标监控对象(x)，目标监控对象(y)，目标监控对象(z)，目标监控对象(w)，第二个监控摄像头上构建的三维场景中包括3个目标监控对象，即目标监控对象(x)，目标监控对象(y)，目标监控对象(a)。
S911、服务器将所述三维坐标系下的所有所述目标监控对象进行合并，以在多个所述监控摄像头上构建世界场景。
本发明中，服务器可以按照重叠度判断准则将所述三维坐标系下的所有所述目标监控对象进行合并，其中，重叠度判断准则为当一个目标监控对象与另一个目标监控对象的重叠度超过预设阈值时，就合并成同一个目标监控对象。如图12中所示的，两个监控点上的三维场景中，均存在目标监控对象(x)以及目标监控对象(y)，故在进行合并时，可以将两个三维场景中的目标监控对象(x)进行合并，同时，也将两个三维场景中的目标监控对象(y)进行合并。
服务器可以反复进行合并，直到所有的监控点上的目标监控对象在统一的三维坐标系下完成合并为止，就可以获得世界场景，从而实现了从单个监控节点到多个监控节点网络的转变，从而能够获得在一个大的空间范围内的全局的目标检测与跟踪信息，同时，实现了全系统所有目标监控对象的信息/时间信息/空间信息的融合和集成，也实现了对广阔海域时间和空间上连续地监控。
在图9所描述的方法流程中，可以构建三维场景以及世界场景，实现了全系统所有目标监控对象的信息/时间信息/空间信息的融合和集成，也实现了对广阔海域时间和空间上连续地监控，同时，在场景构建时，预先进行了合并操作，复杂度低。
请参见图13，图13是本发明公开的一种海域全景监控装置的较佳实施例的功能模块图。其中，图13描述的海域全景监控装置用于执行图3所描述的海域全景监控方法中的部分或全部步骤，具体请参照图3中的相关描述，在此不再赘述。本发明所称的单元是指一种能够被处理器所执行并且能够完成固定功能的一系列计算机程序段，其存储在存储器中。在本实施例中，关于各单元的功能将在后续的实施例中详述。
对齐单元101，用于将多个监控摄像头中的任意两个相邻的监控摄像头进行两两对齐，以使得所述任意两个相邻的监控摄像头在视野上处于同一物理水平面；
监控单元102，用于使用对齐后的多个所述监控摄像头以及景深摄像头，对海域全景进行监控，获得监控图像；
确定单元103，用于确定所述任意两个相邻的监控摄像头的水平间隔参数和垂直间隔参数；
构建单元104，用于使用所述水平间隔参数和所述垂直间隔参数，对所述监控图像进行两两合并，以构建二维场景。
在图13所描述的海域全景监控装置中，只需要一个景深摄像头，就可以结合监控摄像头实现对海域全景的监控，从而能够降低系统的复杂度，同时，降低成本，此外，还可以通过构建的二维场景来更直观的对海域全景进行二维的表达。
请参见图14，图14是本发明公开的另一种海域全景监控装置的较佳实施例的功能模块图。其中，图14描述的海域全景监控装置用于执行图9所描述的海域全景监控方法中的部分或全部步骤。其中，图14所示的海域全景监控装置是在图13所示的海域全景监控装置的基础上进一步优化得到的，与图13所示的海域全景监控装置相比，图14所示的海域全景监控装置还包括映射单元105。其中，本发明所称的单元是指一种能够被处理器所执行并且能够完成固定功能的一系列计算机程序段，其存储在存储器中。在本实施例中，关于各单元的功能将在后续的实施例中详述。
所述确定单元103，还用于针对每个所述监控摄像头，确定所述监控摄像头的所有待标定点与所述监控摄像头的距离，以及确定每个所述待标定点与所述监控摄像头、所述景深摄像头所形成的夹角；
所述确定单元103，还用于根据所述距离以及所述夹角，确定所述监控摄像头的距离角度标定曲线。
所述确定单元103，还用于针对所述海域全景中的每个目标监控对象以及任一所述监控摄像头，确定所述目标监控对象与任一所述监控摄像头、所述景深摄像头所形成的夹角；
所述确定单元103，还用于根据所述目标监控对象与任一所述监控摄像头、所述景深摄像头所形成的夹角以及任一所述监控摄像头的距离角度标定曲线，确定所述目标监控对象与任一所述监控摄像头的距离；
所述构建单元104，还用于在任一所述监控摄像头的二维场景的基础上，结合所有所述目标监控对象与任一所述监控摄像头的距离以及预先记录的所有所述目标监控对象的属性信息，在任一所述监控摄像头上构建三维场景。
映射单元105，用于针对任一所述监控摄像头，通过坐标变换，将在任一所述监控摄像头上构建的三维场景映射到统一的三维坐标系下；
所述构建单元104，还用于将所述三维坐标系下的所有所述目标监控对象进行合并，以在多个所述监控摄像头上构建世界场景。
所述确定单元103确定所述目标监控对象与任一所述监控摄像头、所述景深摄像头所形成的夹角的方式具体为：
获取当前所述景深摄像头与水平线的第一夹角；
获取任一所述监控摄像头与所述水平线的第二夹角；
确定在所述景深摄像头的物理偏转角度下，所述目标监控对象的图像需要偏转的角度；
根据所述第一夹角、所述第二夹角以及所述角度，确定所述目标监控对象与任一所述监控摄像头、所述景深摄像头所形成的夹角。
在图14所描述的海域全景监控装置中，可以构建三维场景以及世界场景，实现了全系统所有目标监控对象的信息/时间信息/空间信息的融合和集成，也实现了对广阔海域时间和空间上连续地监控，同时，在场景构建时，预先进行了合并操作，复杂度低。
上述以软件功能模块的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读存储介质中。其中，该计算机可读存储介质可以存储计算机程序，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读存储介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读存储介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减。
如图15所示，图15是本发明实现海域全景监控方法的较佳实施例的服务器的结构示意图。所述服务器10包括存储器12以及处理器13。本领域技术人员可以理解，所述图15所示的示意图仅仅是服务器10的示例，并不构成对服务器10的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述服务器10还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所述服务器10还包括但不限于任何一种可与用户通过键盘、鼠标、遥控器、触摸板或声控设备等方式进行人机交互的电子产品，例如，个人计算机、平板电脑、智能手机、个人数字助理(Personal Digital Assistant，PDA)、游戏机、交互式网络电视(InternetProtocol Television，IPTV)、智能式穿戴式设备等。所述服务器10所处的网络包括但不限于互联网、广域网、城域网、局域网、虚拟专用网络(Virtual Private Network，VPN)等。
所述存储器12可选地包括一个或多个计算机可读存储介质，用于存储一种海域全景监控方法的程序和各种数据，并在运行过程中实现高速、自动地完成程序或数据的存取。所述存储器12可选地包括高速随机存取存储器，并且还可选地包括非易失性存储器，诸如一个或多个磁盘存储设备、闪存存储器设备、或其它非易失性固态存储器设备。
所述处理器13又称中央处理器(CPU，Central Processing Unit)，是一块超大规模的集成电路，是服务器10的运算核心(Core)和控制核心(Control Unit)。所述处理器13可执行所述服务器10的操作系统以及安装的各类应用程序、程序代码等，例如海域全景监控装置11。
结合图3以及图9，所述服务器10中的所述存储器12存储多个指令以实现一种海域全景监控方法，所述处理器13可执行所述多个指令从而实现：
将多个监控摄像头中的任意两个相邻的监控摄像头进行两两对齐，以使得所述任意两个相邻的监控摄像头在视野上处于同一物理水平面；
使用对齐后的多个所述监控摄像头以及景深摄像头，对海域全景进行监控，获得监控图像；
确定所述任意两个相邻的监控摄像头的水平间隔参数和垂直间隔参数；
使用所述水平间隔参数和所述垂直间隔参数，对所述监控图像进行两两合并，以构建二维场景。
在一种可选的实施方式中，所述处理器13可执行所述多个指令从而实现：
针对每个所述监控摄像头，确定所述监控摄像头的所有待标定点与所述监控摄像头的距离，以及确定每个所述待标定点与所述监控摄像头、所述景深摄像头所形成的夹角；
根据所述距离以及所述夹角，确定所述监控摄像头的距离角度标定曲线。
在一种可选的实施方式中，所述处理器13可执行所述多个指令从而实现：
针对所述海域全景中的每个目标监控对象以及任一所述监控摄像头，确定所述目标监控对象与任一所述监控摄像头、所述景深摄像头所形成的夹角；
根据所述目标监控对象与任一所述监控摄像头、所述景深摄像头所形成的夹角以及任一所述监控摄像头的距离角度标定曲线，确定所述目标监控对象与任一所述监控摄像头的距离；
在任一所述监控摄像头的二维场景的基础上，结合所有所述目标监控对象与任一所述监控摄像头的距离以及预先记录的所有所述目标监控对象的属性信息，在任一所述监控摄像头上构建三维场景。
在一种可选的实施方式中，所述处理器13可执行所述多个指令从而实现：
针对任一所述监控摄像头，通过坐标变换，将在任一所述监控摄像头上构建的三维场景映射到统一的三维坐标系下；
将所述三维坐标系下的所有所述目标监控对象进行合并，以在多个所述监控摄像头上构建世界场景。
在一种可选的实施方式中，所述确定所述目标监控对象与任一所述监控摄像头、所述景深摄像头所形成的夹角包括：
获取当前所述景深摄像头与水平线的第一夹角；
获取任一所述监控摄像头与所述水平线的第二夹角；
确定在所述景深摄像头的物理偏转角度下，所述目标监控对象的图像需要偏转的角度；
根据所述第一夹角、所述第二夹角以及所述角度，确定所述目标监控对象与任一所述监控摄像头、所述景深摄像头所形成的夹角。
具体地，所述处理器13对上述指令的具体实现方法可参考图3或图9对应实施例中相关步骤的描述，在此不赘述。
在图15所描述的服务器中，服务器可以将所述多个监控摄像头中的任意两个相邻的监控摄像头进行两两对齐，以使得所述任意两个相邻的监控摄像头在视野上处于同一物理水平面；进一步地，服务器可以使用对齐后的多个所述监控摄像头以及景深摄像头，对海域全景进行监控，获得监控图像；确定所述任意两个相邻的监控摄像头的水平间隔参数和垂直间隔参数；更进一步地，服务器可以使用所述水平间隔参数和所述垂直间隔参数，对所述监控图像进行两两合并，以构建二维场景。可见，本发明中，海域全景监控系统只需要一个景深摄像头，就可以结合监控摄像头实现对海域全景的监控，从而能够降低系统的复杂度，同时，降低成本，此外，还可以通过构建的二维场景来更直观的对海域全景进行二维的表达。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。
所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能模块的形式实现。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明内。不应将权利要求中的任何附关联图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。系统权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。
最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种海域全景监控方法，其特征在于，所述方法包括：
将多个监控摄像头中的任意两个相邻的监控摄像头进行两两对齐，以使得所述任意两个相邻的监控摄像头在视野上处于同一物理水平面；
使用对齐后的多个所述监控摄像头以及景深摄像头，对海域全景进行监控，获得监控图像；
确定所述任意两个相邻的监控摄像头的水平间隔参数和垂直间隔参数；
使用所述水平间隔参数和所述垂直间隔参数，对所述监控图像进行两两合并，以构建二维场景。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
针对每个所述监控摄像头，确定所述监控摄像头的所有待标定点与所述监控摄像头的距离，以及确定每个所述待标定点与所述监控摄像头、所述景深摄像头所形成的夹角；
根据所述距离以及所述夹角，确定所述监控摄像头的距离角度标定曲线。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
针对所述海域全景中的每个目标监控对象以及任一所述监控摄像头，确定所述目标监控对象与任一所述监控摄像头、所述景深摄像头所形成的夹角；
根据所述目标监控对象与任一所述监控摄像头、所述景深摄像头所形成的夹角以及任一所述监控摄像头的距离角度标定曲线，确定所述目标监控对象与任一所述监控摄像头的距离；
在任一所述监控摄像头的二维场景的基础上，结合所有所述目标监控对象与任一所述监控摄像头的距离以及预先记录的所有所述目标监控对象的属性信息，在任一所述监控摄像头上构建三维场景。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
针对任一所述监控摄像头，通过坐标变换，将在任一所述监控摄像头上构建的三维场景映射到统一的三维坐标系下；
将所述三维坐标系下的所有所述目标监控对象进行合并，以在多个所述监控摄像头上构建世界场景。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述确定所述目标监控对象与任一所述监控摄像头、所述景深摄像头所形成的夹角包括：
获取当前所述景深摄像头与水平线的第一夹角；
获取任一所述监控摄像头与所述水平线的第二夹角；
确定在所述景深摄像头的物理偏转角度下，所述目标监控对象的图像需要偏转的角度；
根据所述第一夹角、所述第二夹角以及所述角度，确定所述目标监控对象与任一所述监控摄像头、所述景深摄像头所形成的夹角。
6.一种海域全景监控装置，其特征在于，包括：
对齐单元，用于将多个监控摄像头中的任意两个相邻的监控摄像头进行两两对齐，以使得所述任意两个相邻的监控摄像头在视野上处于同一物理水平面；
监控单元，用于使用对齐后的多个所述监控摄像头以及景深摄像头，对海域全景进行监控，获得监控图像；
确定单元，用于确定所述任意两个相邻的监控摄像头的水平间隔参数和垂直间隔参数；
构建单元，用于使用所述水平间隔参数和所述垂直间隔参数，对所述监控图像进行两两合并，以构建二维场景。
7.一种服务器，其特征在于，所述服务器包括存储器及处理器，所述存储器用于存储至少一个指令，所述处理器用于执行所述存储器中存储的计算机程序以实现如权利要求1至5中任意一项所述的海域全景监控方法。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有至少一个指令，所述至少一个指令被处理器执行时实现如权利要求1至5任意一项所述的海域全景监控方法。
9.一种海域全景监控系统，其特征在于，所述海域全景监控系统包括多个监控摄像头、景深摄像头以及服务器，其中：
所述监控摄像头，用于在二维空间对海域全景进行监控；
所述景深摄像头，用于所述监控摄像头在所述二维空间进行监控的基础上，采集三维空间中与目标监控对象关联的距离信息；
所述服务器，用于执行如权利要求1至5任意一项所述的海域全景监控方法。
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