CN109104574A - 一种云台摄像头遮蔽隐私区域的方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种云台摄像头遮蔽隐私区域的方法及系统。本发明通过上述的云台摄像头遮蔽隐私区域的方法及系统，先标定初始隐私区域，以获得所述初始隐私区域的初始坐标参数，并计算出所述初始坐标参数的旋转逆矩阵；然后获取摄像头的当前坐标参数，并根据所述当前坐标参数计算出当前坐标参数的旋转矩阵、矩阵以及动态矩阵，再根据公式计算出所述当前隐私区域所有的所述顶点坐标，并将所有的所述顶点坐标依次连接起来，以标定出当前隐私区域，并对所述当前隐私区域进行模糊处理。因为通过计算所有的顶点坐标的方式确定当前隐私区域的边界，能够给出准确的边界，使当前隐私区域的遮蔽范围更精确。

Description

一种云台摄像头遮蔽隐私区域的方法及系统
技术领域
本发明涉及云台摄像头技术领域，具体而言，涉及一种云台摄像头遮蔽隐私区域的方法及系统。
背景技术
在云台摄像头运行时，可能会出现需要遮蔽的隐私区域，所述隐私区域可以为游泳池、衣帽间或者更衣室等等，为了保护在隐私区域内的人们的隐私，当云台摄像头的摄像端移动到此区域时，需要对隐私区域做遮蔽处理，以保护隐私区域内的人的隐私。
现有的，云台摄像头遮蔽隐私区域的方法，通过计算隐私区域中心点的绝对值坐标，然后根据中心点的坐标确定边界坐标，当摄像头运行参数变动后，将隐私区域的中心点的绝对角坐标转换成新场景下对应的二维坐标；根据所述隐私区域中心点的二维坐标以及标定的隐私区域范围大小，对隐私区域进行遮蔽处理。
上述云台摄像头遮蔽隐私区域的方法，因先计算隐私区域的中心点的绝对值坐标，再根据需要遮蔽的隐私区域的大小计算出隐私区域的边界，只能给出大概的边界，不能够给出准确的边界。
发明内容
本发明提供了一种云台摄像头遮蔽隐私区域的方法及系统，旨在改善现有的计算隐私区域的边界的方法，只能给出大概的边界，不能够给出准确的边界的问题。
本发明是这样实现的：一种云台摄像头遮蔽隐私区域的方法，所述方法包括：标定初始隐私区域，以获得所述初始隐私区域的初始坐标参数，并计算出所述初始坐标参数的旋转逆矩阵；获取摄像头的当前坐标参数，并根据所述当前坐标参数计算出当前坐标参数的旋转矩阵、矩阵以及动态矩阵。根据公式：计算出当前隐私区域的所有的顶点坐标，其中Px为新顶点的水平坐标与可视化区域的水平长度之比，Py为新顶点的垂直坐标与可视化区域的垂直长度之比；将所有的所述顶点坐标依次连接起来，以标定出当前隐私区域，并对所述当前隐私区域进行模糊处理。
上述方法，其中，所述初始坐标参数包括摄像头的焦距F0、遥射角α0、倾斜角β0，所述初始坐标参数的旋转逆矩阵计算公式为：其中A为旋转逆矩阵。
上述方法，其中，所述当前坐标参数包括摄像头的焦距F、遥射角α、倾斜角β，所述旋转矩阵的计算公式为：其中B为旋转矩阵。
上述方法，其中，所述矩阵的计算公式为：其中，C为矩阵，Wx为感光器件水平方向的长度，Wy为感光器件垂直方向的长度。
上述方法，其中，所述动态矩阵的计算公式为：其中D表示动态矩阵，Wx为感光器件水平方向的长度，Wy为感光器件垂直方向的长度，ΔPx为隐私区域某一个顶点到可视化区域中心点的水平距离与可视化区域的水平长度之比，ΔPY为该顶点到可视化区域中心点的垂直距离与可视化区域的垂直长度之比。
上述方法，其中，所述感光器件水平方向的长度的计算公式为：Wx＝水平方向上像素点大小*水平方向上像素点个数。
上述方法，其中，所述感光器件垂直方向的长度的计算公式为：Wy＝垂直方向上像素点大小*垂直方向上像素点个数。
一种云台摄像头遮蔽隐私区域的系统，包括：隐私区域标定模块，用于标定初始隐私区域，以获得所述初始隐私区域的初始坐标参数；计算模块，用于计算出所述初始坐标参数的旋转逆矩阵；坐标参数获取模块，用于获取摄像头的当前坐标参数；所述计算模块还用于根据所述当前坐标参数计算出当前坐标参数的旋转矩阵、矩阵以及动态矩阵，并根据公式：计算出当前隐私区域的所有的顶点坐标；模糊处理模块，用于在标定出当前隐私区域之后，对所述当前隐私区域进行模糊处理。
上述系统，其中，所述坐标参数获取模块包括焦距检测模块、遥射角检测模块以及倾斜角检测模块。
上述系统，其中，所述系统还包括处理器和可读存储器，所述可读存储器上存储有一个或多个应用程序，并由所述一个或多个所述处理器执行，所述处理器执行所述应用程序时，实现上述任意一种所述的云台摄像头遮蔽隐私区域的方法。
本发明通过上述的云台摄像头遮蔽隐私区域的方法及系统，用户通过摄像头自带的web管理界面或者网络硬盘录像机等可视化的方式来标定隐私区域，并获得所述初始隐私区域的初始坐标参数，然后通过计算模块计算出初始坐标参数的旋转逆矩阵，当摄像头发生转动时，通过坐标参数获取模块获取摄像头的当前坐标参数，再通过计算模块根据所述当前坐标参数计算出当前坐标参数的旋转矩阵、矩阵以及动态矩阵，以根据公式： 计算出当前隐私区域的所有的顶点坐标，然后将所有的所述顶点坐标依次连接起来，以标定出当前隐私区域，并通过模糊处理模块对所述当前隐私区域进行模糊处理，实现实时对隐私区域进行模糊处理，其中，因为通过计算所有的顶点坐标的方式确定当前隐私区域的边界，能够给出准确的边界，使当前隐私区域的遮蔽范围更精确。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式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是本发明第一实施例的云台摄像头遮蔽隐私区域的方法的流程图；
图2是本发明第二实施例的云台摄像头遮蔽隐私区域的系统的模块结构示意图；
图示说明：隐私区域标定模块—10，计算模块—20，坐标参数获取模块—30，以及模糊处理模块—40，处理器—50，可读存储器—60。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式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方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
实施例1，参照图1所示，本发明第一实施例提供的一种云台摄像头遮蔽隐私区域的方法，所述方法包括步骤S01至步骤S04。
步骤S01，标定初始隐私区域，以获得所述初始隐私区域的初始坐标参数，并计算出所述初始坐标参数的旋转逆矩阵。
具体的，用户通过摄像头自带的web管理界面或者网络硬盘录像机等可视化的方式来标定隐私区域(通过web插件绘制一个多边形，然后拖动多边形的顶点，这样就将多边形的所有边界点的坐标通过web插件传递到ipc后台)，并记录初始隐私区域的初始坐标参数，其中，所述初始坐标参数包括摄像头的焦距F0、遥射角α0、倾斜角β0。具体的，所述初始坐标参数的旋转逆矩阵计算公式为：其中A为旋转逆矩阵。
步骤S02，获取摄像头的当前坐标参数，并根据所述当前坐标参数计算出当前坐标参数的旋转矩阵、矩阵以及动态矩阵。
具体的，所述当前坐标参数包括摄像头的焦距F、遥射角α、倾斜角β，所述旋转矩阵的计算公式为：其中B为旋转矩阵。
具体的，所述矩阵的计算公式为：其中，C为矩阵，Wx为感光器件水平方向的长度，Wy为感光器件垂直方向的长度。
具体的，所述动态矩阵的计算公式为：其中D表示动态矩阵，Wx为感光器件水平方向的长度，Wy为感光器件垂直方向的长度，ΔPx为隐私区域某一个顶点到可视化区域中心点的水平距离与可视化区域的水平长度之比，ΔPY为该顶点到可视化区域中心点的垂直距离与可视化区域的垂直长度之比。其中，所述感光器件水平方向的长度的计算公式为：Wx＝水平方向上像素点大小*水平方向上像素点个数。其中，所述感光器件垂直方向的长度的计算公式为：Wy＝垂直方向上像素点大小*垂直方向上像素点个数。
具体的，所述感光器件可以CCD(电荷藕合)元件或者是CMOS(互补金属氧化物导体)元件，其中，电荷藕合器件图像传感器CCD(Charge Coupled Device)，它使用一种高感光度的半导体材料制成，能把光线转变成电荷，通过模数转换器芯片转换成数字信号，数字信号经过压缩以后由相机内部的闪速存储器或内置硬盘卡保存，因而可以轻而易举地把数据传输给计算机，并借助于计算机的处理手段，根据需要和想像来修改图像。CCD由许多感光单位组成，通常以百万像素为单位。当CCD表面受到光线照射时，每个感光单位会将电荷反映在组件上，所有的感光单位所产生的信号加在一起，就构成了一幅完整的画面。
具体的，本发明实施例中，采用矩阵式CCD，它的每一个光敏元件代表图像中的一个像素，当开关打开时，整个图像一次同时曝光。通常矩阵式CCD用来处理色彩的方法有两种。一种是将彩色滤镜嵌在CCD矩阵中，相近的像素使用不同颜色的滤镜。典型的有G-R-G-B和C-Y-G-M两种排列方式。这两种排列方式成像的原理都是一样的。在记录照片的过程中，摄像头内部的微处理器从每个像素获得信号，将相邻的四个点合成为一个像素点。
步骤S03，根据公式：计算出当前隐私区域的所有的顶点坐标，其中Px为新顶点的水平坐标与可视化区域的水平长度之比，Py为新顶点的垂直坐标与可视化区域的垂直长度之比。
步骤S04，将所有的所述顶点坐标依次连接起来，以标定出当前隐私区域，并对所述当前隐私区域进行模糊处理。
上述的云台摄像头遮蔽隐私区域的方法，用户通过摄像头自带的web管理界面或者网络硬盘录像机等可视化的方式来标定隐私区域，并获得所述初始隐私区域的初始坐标参数，然后通过计算模块计算出初始坐标参数的旋转逆矩阵，当摄像头发生转动时，通过坐标参数获取模块获取摄像头的当前坐标参数，再通过计算模块根据所述当前坐标参数计算出当前坐标参数的旋转矩阵、矩阵以及动态矩阵，以根据公式： 计算出当前隐私区域的所有的顶点坐标，然后将所有的所述顶点坐标依次连接起来，以标定出当前隐私区域，并通过模糊处理模块对所述当前隐私区域进行模糊处理，实现实时对隐私区域进行模糊处理，其中，因为通过计算所有的顶点坐标的方式确定当前隐私区域的边界，能够给出准确的边界，使当前隐私区域的遮蔽范围更精确。
其中，其中矩阵A和矩阵D只需要在设置隐私区域或者开机时计算一次即可，矩阵B和矩阵C在摄像头参数发生改变时均需要计算，计算顺序实行右结合的原则。通过上述计算方式，公式为数学里面较为基础的矩阵的运输，较为简单，公式简单就能够大大减少资源(CPU和内存)的消耗，从而保证计算量小，运算时间短，使云台摄像头能够随着摄像头的移动实时的对隐私区域进行遮蔽。
以下是矩阵由来，坐标系绕X轴转动α，此时旋转矩阵为即垂直方向上的夹角为α坐标系绕Y轴转动β，此时旋转矩阵为即水平方向上的夹角为β，坐标系绕Z轴转动γ，此时旋转矩阵为
当γ＝0此时
则
图像坐标系x-y的原点是O1，假设(u0，v0)为像素坐标系的中点，代表O1在u-v坐标系下的坐标，dx和dy分别表示每个像素在横轴x和纵轴y的物理尺寸；假设物理坐标系中的单位为毫米，那么dx的单位为毫米/像素。那么x/dx的单位就是像素了，即和u的单位一样。则图像坐标系和像素坐标系的关系如下：
用矩阵表示
由于摄像头一般没有平移和尺度放缩变换故R＝RαRβ则
为真实世界的三维坐标。
具体的，我们建立世界坐标系(左手坐标系)，垂直纸面向外为Z轴正方向，垂直向下为Y轴正方向，水平方向为X轴；在旋转的过程，我们始终先旋转水平方向角度，再转动垂直方向，即坐标系先绕Y轴旋转，再绕新的X轴旋转。
注意：计算时若先旋转垂直方向角度，再转动水平方向，则当旋转垂直方向角度后，水平方向旋转时，则该向量不再是绕坐标轴旋转。
为摄像头的传感器的内参矩阵。其中F代表摄像头的焦距，而dx代表一个像素点水平方向的长度，dy代表一个像素点垂直方向的长度。R为旋转矩阵，在世界坐标下，一个点的坐标可以表示为(Xw Yw Zw)，而在图像平面理想坐标下，一个点的坐标表示为(u v)。
Wx为传感器板水平方向有效成像的长度，即Wx＝Nxdx＝水平方向上像素点大小*水平方向上像素点个数，而Wy为传感器板垂直方向有效成像的长度，即Wy＝Nydy＝垂直方向上像素点大小*垂直方向上像素点个数，而
最终三维坐标的对应关系如下：
而
即
对上述公式进行简化，当用户绘制第一个隐私遮蔽区域时，假设此时水平夹角为β0，垂直夹角为α0，焦距为F0
当用户将旋转云台后，假设此时水平夹角为β，垂直夹角为α，焦距为F1
而则
综上待求可得：
而
代入得：
即当用户只旋转云台时，点的位置变换公式为：
则
其中矩阵A和矩阵D只需要在设置隐私区域或者开机时计算一次即可，矩阵B和矩阵C在摄像头参数发生改变时均需要计算，计算顺序实行右结合的原则。
其中，Px为摄相机参数变化后新顶点的水平坐标与可视化区域的水平长度之比，VPx为隐私区域某一个顶点到可视化区域中心点的水平距离与可视化区域的水平长度之比。
其中，Py为摄相机参数变化后新顶点的垂直坐标与可视化区域的垂直长度之比，VPy为该顶点到可视化区域中心点的垂直距离与可视化区域的垂直长度之比。
其中，Wx为感光器件板水平方向有效成像的长度，即Wx＝Nxdx＝水平方向上像素点大小*水平方向上像素点个数。
其中，Wy为感光器件板垂直方向有效成像的长度，即Wy＝Nydy＝垂直方向上像素点大小*垂直方向上像素点个数。F为摄像头参数变化后的焦距的长度，F0为设置隐私区域时焦距的长度。α为摄像头参数变化后的遥射角，α0为设置隐私区域时的遥射角。β为摄像头参数变化后的倾斜角，β0为设置隐私区域时的倾斜角。
实施例2，请参阅图2所示，本发明第二实施例提供的一种云台摄像头遮蔽隐私区域的系统，包括设于摄像头内的隐私区域标定模块10、计算模块20、坐标参数获取模块30，以及模糊处理模块40。
具体的，隐私区域标定模块10，用于标定初始隐私区域，以获得所述初始隐私区域的初始坐标参数；计算模块20，用于计算出所述初始坐标参数的旋转逆矩阵；坐标参数获取模块30，用于获取摄像头的当前坐标参数；所述计算模块20还用于根据所述当前坐标参数计算出当前坐标参数的旋转矩阵、矩阵以及动态矩阵，并根据公式： 计算出当前隐私区域的所有的顶点坐标；模糊处理模块40，用于在标定出当前隐私区域之后，对所述当前隐私区域进行模糊处理。
具体的，所述坐标参数获取模块30包括焦距检测模块、遥射角检测模块以及倾斜角检测模块，以检测摄像头的焦距F0、遥射角α0、倾斜角β0。
所述系统还包括处理器50和可读存储器60，所述可读存储器60上存储有一个或多个应用程序，并由所述一个或多个所述处理器50执行，所述处理器50执行所述应用程序时，实现上述任意一种所述的云台摄像头遮蔽隐私区域的方法。
本发明通过上述的云台摄像头遮蔽隐私区域的系统，用户通过摄像头自带的web管理界面或者网络硬盘录像机(即隐私区域标定模块10)等可视化的方式来标定隐私区域，并获得所述初始隐私区域的初始坐标参数，然后通过计算模块20计算出初始坐标参数的旋转逆矩阵，当摄像头发生转动时，通过坐标参数获取模块30获取摄像头的当前坐标参数，再通过计算模块20根据所述当前坐标参数计算出当前坐标参数的旋转矩阵、矩阵以及动态矩阵，以根据公式：计算出当前隐私区域的所有的顶点坐标，然后将所有的所述顶点坐标依次连接起来，以标定出当前隐私区域，并通过模糊处理模块40对所述当前隐私区域进行模糊处理，实现实时对隐私区域进行模糊处理，其中，因为通过计算所有的顶点坐标的方式确定当前隐私区域的边界，能够给出准确的边界，使当前隐私区域的遮蔽范围更精确。
以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种云台摄像头遮蔽隐私区域的方法，其特征在于，所述方法包括：
标定初始隐私区域，以获得所述初始隐私区域的初始坐标参数，并计算出所述初始坐标参数的旋转逆矩阵；
获取摄像头的当前坐标参数，并根据所述当前坐标参数计算出当前坐标参数的旋转矩阵、矩阵以及动态矩阵；
根据公式：计算出当前隐私区域的所有的顶点坐标，其中Px为新顶点的水平坐标与可视化区域的水平长度之比，Py为新顶点的垂直坐标与可视化区域的垂直长度之比；
将所有的所述顶点坐标依次连接起来，以标定出当前隐私区域，并对所述当前隐私区域进行模糊处理。
2.根据权利要求1所述的云台摄像头遮蔽隐私区域的方法，其特征在于，所述初始坐标参数包括摄像头的焦距F0、遥射角α0、倾斜角β0，所述初始坐标参数的旋转逆矩阵计算公式为：其中A为旋转逆矩阵。
3.根据权利要求1所述的云台摄像头遮蔽隐私区域的方法，所述当前坐标参数包括摄像头的焦距F、遥射角α、倾斜角β，所述旋转矩阵的计算公式为：其中B为旋转矩阵。
4.根据权利要求3所述的云台摄像头遮蔽隐私区域的方法，所述矩阵的计算公式为：其中，C为矩阵，Wx为感光器件水平方向的长度，Wy为感光器件垂直方向的长度。
5.根据权利要求1所述的云台摄像头遮蔽隐私区域的方法，所述动态矩阵的计算公式为：其中D表示动态矩阵，Wx为感光器件水平方向的长度，Wy为感光器件垂直方向的长度，ΔPx为隐私区域某一个顶点到可视化区域中心点的水平距离与可视化区域的水平长度之比，ΔPY为该顶点到可视化区域中心点的垂直距离与可视化区域的垂直长度之比。
6.根据权利要求4所述的云台摄像头遮蔽隐私区域的方法，所述感光器件水平方向的长度的计算公式为：Wx＝水平方向上像素点大小*水平方向上像素点个数。
7.根据权利要求4所述的云台摄像头遮蔽隐私区域的方法，所述感光器件垂直方向的长度的计算公式为：Wy＝垂直方向上像素点大小*垂直方向上像素点个数。
8.一种云台摄像头遮蔽隐私区域的系统，其特征在于，包括：
隐私区域标定模块，用于标定初始隐私区域，以获得所述初始隐私区域的初始坐标参数；
计算模块，用于计算出所述初始坐标参数的旋转逆矩阵；
坐标参数获取模块，用于获取摄像头的当前坐标参数；
所述计算模块还用于根据所述当前坐标参数计算出当前坐标参数的旋转矩阵、矩阵以及动态矩阵，并根据公式： 计算出当前隐私区域的顶点坐标，其中Px为新顶点的水平坐标与可视化区域的水平长度之比，Py为新顶点的垂直坐标与可视化区域的垂直长度之比；
模糊处理模块，用于在标定出当前隐私区域之后，对所述当前隐私区域进行模糊处理。
9.根据权利要求8所述的云台摄像头遮蔽隐私区域的系统，所述坐标参数获取模块包括焦距检测模块、遥射角检测模块以及倾斜角检测模块。
10.根据权利要求8所述的云台摄像头遮蔽隐私区域的系统，所述系统还包括处理器和可读存储器，所述可读存储器上存储有一个或多个应用程序，并由所述一个或多个所述处理器执行，所述处理器执行所述应用程序时，实现权利要求1至7中任意一种所述的云台摄像头遮蔽隐私区域的方法。
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