CN108921900A - 一种监测监控摄像机的方位的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种监测监控摄像机的方位的方法及装置，其中，该方法包括：采集监控摄像机拍摄的监控图像，并从所述监控图像中选取特征点；根据所选取的特征点的图像特征数据、以及特征点的地理坐标数据，确定监控摄像机所处的第一方位信息；通过对比第一方位信息、以及预设的第二方位信息，监测监控摄像机的方位是否发生偏移，其中，第二方位信息用于表征监控摄像机的初始方位；在确定监控摄像机的方位发生偏移时，进行报警处理。通过这种方式，工作人员仅需根据报警信号对需维护的监控摄像机进行维护即可，而不必逐一进行人工检测，提高了工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及计算机技术领域，具体而言，涉及一种监测监控摄像机的方位的方法及装置。
背景技术
近年来，随着人们对安防监控摄像机的需求不断提高，安防监控产业得到快速发展。监控摄像机的应用已经从个别行业发展为大众市场的需求，从本地监控到跨区域、跨省的远程监控，从模拟监控摄像机发展到具有多重优势的网络协议(Internet Protocol,IP)监控摄像机。监控摄像机主要应用于实时监控，通常比普通摄像头像素和分辨率要高，且部分产品具有抗强光、抗震动或夜视等功能。然而监控摄像机尤其是安装于户外的监控摄像机容易受外界环境影响，如雨雪天气、大风天气等，可能会造成摄像机摆放位置和朝向的改变，从而无法获取所需要的高清监控视频。
现阶段监控摄像机的维护主要通过人工检查视频效果来判断摄像机的位置和朝向是否发生偏移，这种检查方式效率较低，且检查一次需投入大量人力、物力，对于安装有大量监控摄像机的场所来说，这种检查方式是极为不便的。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种监测监控摄像机的方位的方法及装置，以提高检查监控摄像机的方位的工作效率，减少不必要的人力投入。
第一方面，本申请实施例提供了一种监测监控摄像机的方位的方法,该方法包括：
采集监控摄像机拍摄的监控图像，并从所述监控图像中选取特征点；
根据所述特征点的图像特征数据、以及所述特征点的地理坐标数据，确定所述监控摄像机所处的第一方位信息；
通过对比所述第一方位信息、以及预设的第二方位信息，监测所述监控摄像机的方位是否发生偏移，其中，所述第二方位信息用于表征所述监控摄像机的初始方位；
在确定所述监控摄像机的方位发生偏移时，进行报警处理。
结合第一方面，本申请实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述图像特征数据包括所述特征点的像平面坐标、所述特征点对应的所述监控图像的内方位元素；
所述地理坐标数据包括所述特征点的物方空间坐标。
结合第一方面的第一种可能的实施方式，本申请实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，根据所述特征点的图像特征数据、以及所述特征点的地理坐标数据，确定所述监控摄像机所处的第一方位信息，包括：
根据所述特征点的所述像平面坐标、所述内方位元素、以及所述物方空间坐标，计算出所述监控摄像机的物方空间坐标和影像旋转矩阵；
根据计算出的影像旋转矩阵，计算所述监控摄像机的角元素；
其中，所述第一方位信息包括所述监控摄像机的物方空间坐标、以及所述角元素。
结合第一方面、或第一方面的第一种可能的实施方式、或第二种可能的实施方式，本申请实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述通过对比所述第一方位信息、以及预设的第二方位信息，监测所述监控摄像机的方位是否发生偏移，包括：
当所述第一方位信息与所述第二方位信息之间的差值的绝对值大于设定阈值时，确定所述监控摄像机的方位发生偏移。
结合第一方面，本申请实施例提供了第四种可能的实施方式，其中，在从所述监控图像中选取特征点之后，还包括：
获取包含有所述特征点所表征的事物的遥感图像；
确定所述遥感图像中所述特征点所在位置的地理坐标数据。
第二方面，本申请实施例还提供了一种监测监控摄像机的方位的装置，其中，包括：信息采集模块，用于采集监控摄像机拍摄的监控图像，并从所述监控图像中选取特征点；
方位信息确定模块，用于根据所述特征点的图像特征数据、以及所述特征点的地理坐标数据，确定所述监控摄像机所处的第一方位信息；
信息处理模块，用于通过对比所述第一方位信息、以及预设的第二方位信息，监测所述监控摄像机的方位是否发生偏移，其中，所述第二方位信息用于表征所述监控摄像机的初始方位；
报警模块，用于在确定所述监控摄像机的方位发生偏移时，进行报警处理。
结合第二方面，本申请实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，所述图像特征数据包括所述特征点的像平面坐标、所述特征点对应的所述监控图像的内方位元素；
所述地理坐标数据包括所述特征点的物方空间坐标。
结合第二方面的第一种可能的实施方式，本申请实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，所述方位信息确定模块，具体用于：
根据所述特征点的所述像平面坐标、所述内方位元素、以及所述物方空间坐标，计算出所述监控摄像机的物方空间坐标和影像旋转矩阵；
根据计算出的影像旋转矩阵，计算所述监控摄像机的角元素；
其中，所述第一方位信息包括所述监控摄像机的物方空间坐标、以及所述角元素。
结合第二方面、或第二方面的第一种可能的实施方式、或第二种可能的实施方式，本申请实施例提供了第二方面的第三种可能的实施方式，其中，信息处理模块，具体用于：
当所述第一方位信息与所述第二方位信息之间的差值的绝对值大于设定阈值时，确定所述监控摄像机的方位发生偏移。
结合第二方面，本申请实施例提供了第四种可能的实施方式，其中，所述方位信息确定模块，还用于：
获取包含有所述特征点所表征的事物的遥感图像；
确定所述遥感图像中所述特征点所在位置的地理坐标数据。
第三方面，本申请实施例还提供了一种电子设备，该设备包括：处理器、存储器和总线，存储器存储有处理器可执行的机器可读指令，当电子设备运行时，处理器与存储器之间通过总线通信，机器可读指令被处理器执行时执行上述第一方面及第一方面任意可能的实施方式中所述的监测监控摄像机的方位的方法的步骤。
第四方面，本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行如上述第一方面以及第一方面任意可能的实施方式中所述的监测监控摄像机的方位的方法的步骤。
本申请实施例提供的监测监控摄像机的方位的方法及装置，通过获取监控摄像机的监控图像，并在监控摄像机的监控图像中选取特征点，获得特征点的图像特征数据和地理坐标数据，从而确定第一方位信息，通过对第一方位信息与第二方位信息对比，所述第二方位信息是用于表征所述监控摄像机的初始方位的信息，以此来判断监控摄像机是否发生偏移，并当监控摄像机发生偏移时可以进行报警，通过这种自动检测监控摄像机的方位是否发生偏移的方式，工作人员仅需根据报警信号进行维护即可，而不必对监控摄像机逐一进行人工检测，提高了工作效率。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1示出了本申请实施例所提供的一种应用场景示意图；
图2示出了本申请实施例所提供的监测监控摄像机的方位的方法的流程示意图；
图3示出了本申请实施例所提供的监测监控摄像机装置300的架构示意图；
图4示出了本申请实施例所提供的一种电子设备400的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请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。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。
由于目前在对监控摄像机的方位进行检测时都是人工进行的，这种检测方式耗费人力物力较大，且检测效率较低。基于此，本申请实施例提供了一种监测监控摄像机的方位的方法及装置。
首先，参照图1所示，对本申请实施例可适用的一种应用场景示意图进行示例性说明。该场景中包括控制设备(例如，服务器等具备自动化控制功能的设备)、以及监控摄像机1～n，其中，控制设备与监控摄像机之间存在通信连接，控制设备可以控制监控摄像机开关机操作，也可以采集监控摄像机拍摄的监控图像，并根据采集的监控图像进行相关的处理操作等。本申请实施例中，控制设备可以通过采集监控摄像机拍摄的监控图像，来实现对监控摄像机所处的方位的自动监测。下面结合具体实施例对本申请提供的监测监控摄像机的方位的方案进行详细说明。
实施例1
参见图2所示，为本申请实施例提供的监测监控摄像机的方位的方法的流程示意图，包括以下步骤：
S201、采集监控摄像机拍摄的监控图像，并从监控图像中选取特征点。
在本步骤中，控制设备可以周期性采集监控摄像机拍摄的监控图像，其中，采集周期可以根据实际需求提前设定好。例如，每隔1分钟采集监控摄像机拍摄的监控图像等。
在采集到监控图像后，可以从监控图像中选取特征点。所选取的特征点可以为图像灰度值发生剧烈变化的点或者在图像边缘上曲率表达的点。例如，以监控摄像机为安装在高速公路上的监控摄像机为例，那么监控摄像机拍摄到的监控图像中可以包括行驶的车辆、以及高速公路上的路标等。由于在监控图像中包括车辆、马路、路边等，其中路标是固定不变的，且与马路有色差，因此可以从监控图像中路标所在区域选取出一个特征点。
S202、根据选取特征点的图像特征数据和地理坐标数据确定监控摄像机所处的第一方位信息。
其中，图像特征数据包括特征点的像平面坐标和特征点对应的监控图像的内方位元素等。具体的，像平面坐标可以表示像点在像片上的位置，本申请中可以理解为是所选取的特征点在其对应的监控图像上的位置；监控图像的内方位元素可以描述摄影中心与像片直接相关位置的参数，本申请中可以理解为是确定摄像机的方位信息所需要的相机的参数。其中，内方位元素可以根据监控摄像机的特性预先设定好。
其中，在选取到特征点之后，还可以通过获取包含有特征点所表征的事物的遥感图像，进一步确定遥感图像中特征点所在位置的地理位置坐标。具体的，可以从遥感图像供应商处获取卫星拍摄的遥感图像，然后将该遥感图像置于建立的三维坐标系中，进而从该遥感图像中定位到特征点所在位置，进而得到该特征点所在位置的地理位置坐标。
本申请实施例中，可以通过特征点的图像特征数据、以及地理坐标数据，来反算出监控摄像机所处的第一方位信息。其中，第一方位信息可以包括监控摄像机的空间物方坐标和影像旋转矩阵。
具体的，首先可以根据特征点的像平面坐标、内方位元素、以及物方空间坐标，计算出监控摄像机的物方空间坐标和影像旋转矩阵，进一步地，可以根据计算出的影像旋转矩阵，计算监控摄像机的角元素。
下面，以选取的一个特征点为P点为例，对反算监控摄像机所处的第一方位信息过程进行介绍。
假设，x,y为特征点P的像平面坐标，x0，y0，f为监控摄像机的内方位元素，X，Y，Z为特征点P的物方空间坐标，那么，可以参照如下所示的共线方程来反算出所述监控摄像机的物方空间坐标XS，YS，ZS、以及影像旋转矩阵其中，ai，bi，ci(i＝1，2，3)为所述影像旋转矩阵的九个元素。
具体的，共线方程是通过监控摄像机的内方位元素和外方位元素，描述监控摄像机、物点以及像点共线的数学方程式。其中外方位元素包括监控摄像机的物方空间坐标和影像旋转矩阵。其中，像点可以理解为是从监控摄像机拍摄的监控图像中选取的特征点，物点可以理解为特征点所对应的实际物体，例如以安装在高速公路上的监控摄像机为例，若监控摄像机拍摄的监控图像中包括路标、车辆、道路等，那么像点为从监控图像中选取的特征点，这里假设特征点为监控图像中路标所在区域的特征点，那么物点为实际的路标中对应的点。共线方程式具体为：
在上述共线方程式中已知的参数为特征点P的像平面坐标、监控影像的内方位元素以及特征点P的物方空间坐标，需求解的参数为监控摄像机的物方空间坐标和影像旋转矩阵。考虑到一个特征点的参数可以构成两个方程式，故当选取的特征点个数大于3个时即可构成至少6个方程式，根据至少6个方程式，可以求解出监控摄像机的物方空间坐标和影像旋转矩阵。
进一步地，可以根据如下公式、以及影像旋转矩阵中的九个元素，来反推出角元素ω,κ：
b1＝cosωsinκ
b2＝cosωcosκ
b3＝-sinω
至此，可以反算处监控摄像机所处的第一方位信息，例如用于表征监控摄像机当前所处的位置的物方空间坐标、以及用于表征监控摄像机当前所述的朝向的角元素等。
S203、通过对比第一方位信息、以及预设的第二方位信息，监测监控摄像机的方位是否发生偏移。
其中，预设的第二方位信息用于表征监控摄像机的初始方位，例如监控摄像机在初始安装完成后的初始朝向和初始位置等。具体的，可以在监控摄像机安装完成后，记录监控摄像机的初始朝向和初始位置并上传至后台的控制设备中，以便于后续监测监控摄像机的方位是否发生偏移。
具体实施中，监测监控摄像机的方位是否发生偏移时，可以将第一方位信息、以及预设的第二方位信息进行对比。例如，可以将第一方位信息和预设的第二方位信息转换为同一数量级上的数值，进而计算两者之间的差值，当计算出的差值的绝对值大于设定阈值时，可以确定监控摄像机的方位发生偏移。反之，则认为未发生偏移。其中，当计算的差值的绝对值不为零，但在设定阈值范围内时，考虑到监控摄像机的方位发生的轻微偏移可能并不会影响监控效果，故这种情况下可以均视为没有发生偏移。
S204、在确定监控摄像机的方位发生偏移时，进行报警处理。
当计算的差值超过设定阈值范围时，可以反映出监控摄像机的方位发生了较大的偏移，其这种偏移已经影响到了监控效果，因此，控制设备可以进行报警处理，例如发出报警信号以便通知工作人员进行校正。
采用上述方式，通过获取监控摄像机的监控图像，并在监控摄像机的监控图像中选取特征点，获得特征点的图像特征数据和地理坐标数据，从而确定第一方位信息，通过对第一方位信息与第二方位信息对比，第二方位信息是用于表征监控摄像机的初始方位的信息，以此来判断监控摄像机是否发生偏移，并当监控摄像机发生偏移时可以进行报警，通过这种自动检测监控摄像机的方位是否发生偏移的方式，工作人员仅需根据报警信号进行维护即可，而不必对监控摄像机逐一进行人工检测，提高了工作效率。
实施例2
本申请实施例提供了一种监测监控摄像机的装置，参照图3所示，为本申请实施例提供的监测监控摄像机装置300的架构示意图，该装置300包括信息采集模块301，方位信息确定模块302，信息处理模块303，报警模块304。
具体的，信息采集模块301，用于采集监控摄像机拍摄的监控图像，并从所述监控图像中选取特征点；
方位信息确定模块302，用于根据所述特征点的图像特征数据、以及所述特征点的地理坐标数据，确定所述监控摄像机所处的第一方位信息；
信息处理模块303，用于通过对比所述第一方位信息、以及预设的第二方位信息，监测所述监控摄像机的方位是否发生偏移，其中，所述第二方位信息用于表征所述监控摄像机的初始方位；
报警模块304，用于在确定所述监控摄像机的方位发生偏移时，进行报警处理。
在一种可能的实施方式中，方位信息确定模块302用于根据特征点的图像特征数据、以及特征点的地理坐标数据，确定监控摄像机所处的第一方位信息，包括：
根据特征点的像平面坐标、内方位元素、以及物方空间坐标，计算出监控摄像机的物方空间坐标和影像旋转矩阵；
根据计算出的影像旋转矩阵，计算所述监控摄像机的角元素；
其中，第一方位信息包括监控摄像机的物方空间坐标、以及角元素。
在一种可能的实施方式中，信息处理模块303，具体用于：
所述通过对比所述第一方位信息、以及预设的第二方位信息，监测所述监控摄像机的方位是否发生偏移，包括：
当所述第一方位信息与所述第二方位信息之间的差值的绝对值大于设定阈值时，确定所述监控摄像机的方位发生偏移。
在一种可能的实施方式中，信息采集模块301，具体用于：从所述监控图像中选取特征点之后，还包括：
获取包含有所述特征点所表征的事物的遥感图像；
确定所述遥感图像中所述特征点所在位置的地理坐标数据。
实施例3
如图4所示，本申请实施例3所提供的一种电子设备400的结构示意图，包括：处理器401、存储器402和总线403；
所述存储器402存储有所述处理器401可执行的机器可读指令(比如，包括图3中的信息采集模块301、方位信息确定模块302、信息处理模块303以及报警模块304对应的执行指令)，当电子设备400运行时，所述处理器401与所述存储器402之间通过总线403通信，所述机器可读指令被所述处理器401执行时执行如下处理：
采集监控摄像机拍摄的监控图像，并从所述监控图像中选取特征点；
根据所述特征点的图像特征数据、以及所述特征点的地理坐标数据，确定所述监控摄像机所处的第一方位信息；
通过对比所述第一方位信息、以及预设的第二方位信息，监测所述监控摄像机的方位是否发生偏移，其中，所述第二方位信息用于表征所述监控摄像机的初始方位；
在确定所述监控摄像机的方位发生偏移时，进行报警处理。
其中，图像特征数据包括所述特征点的像平面坐标、所述特征点对应的所述监控图像的内方位元素；
所述地理坐标数据包括所述特征点的物方空间坐标。
进一步地，所述处理器401执行的处理中，根据所述特征点的图像特征数据、以及所述特征点的地理坐标数据，确定所述监控摄像机所处的第一方位信息，包括：
根据所述特征点的所述像平面坐标、所述内方位元素、以及所述物方空间坐标，计算出所述监控摄像机的物方空间坐标和影像旋转矩阵；
根据计算出的影像旋转矩阵，计算所述监控摄像机的角元素；
其中，所述第一方位信息包括所述监控摄像机的物方空间坐标、以及所述角元素。
进一步地，所述处理器401执行的处理中，通过对比所述第一方位信息、以及预设的第二方位信息，监测所述监控摄像机的方位是否发生偏移，包括：
当所述第一方位信息与所述第二方位信息之间的差值的绝对值大于设定阈值时，确定所述监控摄像机的方位发生偏移。
进一步地，处理器401还可以执行如下处理：在从所述监控图像中选取特征点之后，获取包含有所述特征点所表征的事物的遥感图像；确定所述遥感图像中所述特征点所在位置的地理坐标数据。
本申请实施例所提供的进行监测监控摄像机的方法的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种监测监控摄像机的方位的方法，其特征在于，包括：
采集监控摄像机拍摄的监控图像，并从所述监控图像中选取特征点；
根据所述特征点的图像特征数据、以及所述特征点的地理坐标数据，确定所述监控摄像机所处的第一方位信息；
通过对比所述第一方位信息、以及预设的第二方位信息，监测所述监控摄像机的方位是否发生偏移，其中，所述第二方位信息用于表征所述监控摄像机的初始方位；
在确定所述监控摄像机的方位发生偏移时，进行报警处理。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述图像特征数据包括所述特征点的像平面坐标、所述特征点对应的所述监控图像的内方位元素；
所述地理坐标数据包括所述特征点的物方空间坐标。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述特征点的图像特征数据、以及所述特征点的地理坐标数据，确定所述监控摄像机所处的第一方位信息，包括：
根据所述特征点的所述像平面坐标、所述内方位元素、以及所述物方空间坐标，计算出所述监控摄像机的物方空间坐标和影像旋转矩阵；
根据计算出的影像旋转矩阵，计算所述监控摄像机的角元素；
其中，所述第一方位信息包括所述监控摄像机的物方空间坐标、以及所述角元素。
4.如权利要求1至3任一所述的方法，其特征在于，所述通过对比所述第一方位信息、以及预设的第二方位信息，监测所述监控摄像机的方位是否发生偏移，包括：
当所述第一方位信息与所述第二方位信息之间的差值的绝对值大于设定阈值时，确定所述监控摄像机的方位发生偏移。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在从所述监控图像中选取特征点之后，还包括：
获取包含有所述特征点所表征的事物的遥感图像；
确定所述遥感图像中所述特征点所在位置的地理坐标数据。
6.一种监测监控摄像机的方位的装置，其特征在于，包括：
信息采集模块，用于采集监控摄像机拍摄的监控图像，并从所述监控图像中选取特征点；
方位信息确定模块，用于根据所述特征点的图像特征数据、以及所述特征点的地理坐标数据，确定所述监控摄像机所处的第一方位信息；
信息处理模块，用于通过对比所述第一方位信息、以及预设的第二方位信息，监测所述监控摄像机的方位是否发生偏移，其中，所述第二方位信息用于表征所述监控摄像机的初始方位；
报警模块，用于在确定所述监控摄像机的方位发生偏移时，进行报警处理。
7.如权利要求6所述装置，其特征在于，信息处理模块，具体用于：
当所述第一方位信息与所述第二方位信息之间的差值的绝对值大于设定阈值时，确定所述监控摄像机的方位发生偏移。
8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述方位信息确定模块，还用于：
获取包含有所述特征点所表征的事物的遥感图像；
确定所述遥感图像中所述特征点所在位置的地理坐标数据。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当电子设备运行时，所述处理器与所述存储器之间通过总线通信，所述机器可读指令被所述处理器执行时执行如权利要求1～5任一所述的监测监控摄像机的方位的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行如权利要求1～5任一所述的监测监控摄像机的方位的步骤。
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