CN110211177A - 摄像画面线性目标指北方法、电子设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了摄像画面线性目标指北方法，选取视频画面中任意一个线性目标，在线性目标上任意选取两点，计算得到该两点的坐标，摄像机的视频画面投射到地面形成投射画面，上述两点在投射画面中为A和B，A和B垂直地表中线的点分别为At和Bt,计算得到At和Bt分别与O之间的距离，以及计算A和B分别到地表中线的距离；计算与屏幕中线的方向夹角，该方向夹角为线性目标与正北方向的夹角。本发明只需记录摄像机的实际经纬度和高度，获取摄像机的当前参数，就可以实现对画面中线性目标的空间计算，或者指北方向的角度，从而能够对线性目标在视频画面中指北，方便与用户交互，使用户通过视频直观得到关键信息。
Description
技术领域
本发明涉及摄像机显示技术领域，尤其涉及摄像画面线性目标指北方向、电子设备及存储介质。
背景技术
目前在视频监控领域，云台摄像机已经有很大规模应用；但是摄像机画面中对真实的画面，往往使用者仍有一些不够便利；比如，在云台摄像机画面中一个实际的道路，视频观看者往往不能很快就看出道路的方向，简单的说就是当前的东西南北方向。这种情况特别是容易发生在高速公路监控中，摄像机一转动，两个方向的画面往往很相似，使用者需要再认真分辨，通过画面中一些固定的建筑物和标志性物体才能够分清楚道路方向。因此，如果能在视频画面中很轻易就能得到当前的方向，将能够大大提高使用者的方便性。
在视频画面中确定道路的方向，目前并没有较好的实现方法。一般都是通过结合电子地图的方式，由使用者自己依据视频的内容进行空间想象，这实际上对观察视频的使用者有较高的要求。同时，在监控系统中增加电子地图，虽然能够一定程度带来方便性，但同时也带来了系统的复杂性和建设成本，而且电子地图和视频融合也是一个难点。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供摄像画面线性目标指北方法，其能解决现有技术中电子地图与视频融合难，难以在视频画面中指北的问题。
本发明的目的之二在于提供一种电子设备，其能解决现有技术中电子地图与视频融合难，难以在视频画面中指北的问题。
本发明的目的之三在于提供一种存储介质，其能解决现有技术中电子地图与视频融合难，难以在视频画面中指北的问题。
本发明的目的之一采用以下技术方案实现：
摄像画面线性目标指北方法，包括如下步骤：
选取步骤：选取视频画面中任意一个线性目标，在线性目标上任意选取两点，定义该两点分别为A1和B1；
定义步骤：定义摄像机屏幕的其中两条相邻边的交点为原点，根据所述原点可计算得到A1和B1的坐标分别为(Ax，Ay)和(Bx，By)；
投射步骤：将摄像机的视频画面投射到地面形成投射画面，定义视频画面中的A1和B1在投射画面中对应的点为A和B，A和B垂直地表中线的点分别为At和Bt,定义摄像机垂直投射到地面上的位置记为O；
第一计算步骤：根据摄像机的水平视场角、垂直视场角、水平移动角度、垂直移动角度和摄像机安装高度，计算得到At和Bt分别与O之间的距离，以及计算A和B分别到地表中线的距离；记AtO之间的距离为LinQAt，记BtO之间的距离LinQBt，记A到地表中线的距离为LinQAp，记B到地表中线的距离为LinQBp；
第二计算步骤：根据水平视场角、垂直视场角、水平移动角度、垂直移动角度、摄像机安装高度和经纬度，计算获取A、B分别与屏幕中线的方向夹角，该方向夹角为线性目标与正北方向的夹角。
优选的，定义步骤中，所述原点为摄像机屏幕左上角的交点。
优选的，在第一计算步骤中，具体包括如下子步骤：
Sa1：将原点与At、原点与Bt分别连线为L1和L2，所述L1和L2与地表之间的夹角分别为∠QAt和∠QBt，则∠QAt＝90-T+arctan((QAy-540)*tan(vt/2)/540)，∠QBt＝90-T+arctan((QBy-540)*tan(vt/2)/540)；
Sa2：根据摄像机的安装高度，计算得到LinQAt＝tan(∠QAt)*H，LinQBt＝tan(∠QBt)*H；LinQAp＝tan(p)*H/cos(∠Qt)，LinQBp＝tan(p)*H/cos(∠Qt)，H为摄像机的安装高度。
优选的，在第二计算步骤中，根据平视场角、垂直视场角、水平移动角度、垂直移动角度、摄像机安装高度和经纬度，通过公式p＝arctan(Abs((Qx-960))*tan(vp/2)/960)计算摄像机的初始安装偏移角度，p为所述初始安装偏移角度，并根据公式J＝360-p计算A、B分别与屏幕中线的方向夹角。
本发明的目的之二采用以下技术方案实现：
一种电子设备，包括处理器、存储器以及存储在存储器上，并可被处理器执行的计算机程序，所述计算机程度被处理器执行时实现如下步骤：
选取步骤：选取视频画面中任意一个线性目标，在线性目标上任意选取两点，定义该两点分别为A1和B1；
定义步骤：定义摄像机屏幕的其中两条相邻边的交点为原点，根据所述原点可计算得到A1和B1的坐标分别为(Ax，Ay)和(Bx，By)；
投射步骤：将摄像机的视频画面投射到地面形成投射画面，定义视频画面中的A1和B1在投射画面中对应的点为A和B，A和B垂直地表中线的点分别为At和Bt,定义摄像机垂直投射到地面上的位置记为O；
第一计算步骤：根据摄像机的水平视场角、垂直视场角、水平移动角度、垂直移动角度和摄像机安装高度，计算得到At和Bt分别与O之间的距离，以及计算A和B分别到地表中线的距离；记AtO之间的距离为LinQAt，记BtO之间的距离LinQBt，记A到地表中线的距离为LinQAp，记B到地表中线的距离为LinQBp；
第二计算步骤：根据水平视场角、垂直视场角、水平移动角度、垂直移动角度、摄像机安装高度和经纬度，计算获取A、B分别与屏幕中线的方向夹角，该方向夹角为线性目标与正北方向的夹角。
优选的，定义步骤中，所述原点为摄像机屏幕左上角的交点。
优选的，在第一计算步骤中，具体包括如下子步骤：
Sa1：将原点与At、原点与Bt分别连线为L1和L2，所述L1和L2与地表之间的夹角分别为∠QAt和∠QBt，则∠QAt＝90-T+arctan((Qy-540)*tan(vt/2)/540)，∠QBt＝90-T+arctan((Qy-540)*tan(vt/2)/540)；
Sa2：根据摄像机的安装高度，计算得到LinQAt＝tan(∠QAt)*H，LinQBt＝tan(∠QBt)*H；LinQAp＝tan(p)*H/cos(∠Qt)，LinQBp＝tan(p)*H/cos(∠Qt)，H为摄像机的安装高度。
优选的，在第二计算步骤中，根据平视场角、垂直视场角、水平移动角度、垂直移动角度、摄像机安装高度和经纬度，通过公式p＝arctan(Abs((Qx-960))*tan(vp/2)/960)计算摄像机的初始安装偏移角度，p为所述初始安装偏移角度，并根据公式J＝360-p计算A、B分别与屏幕中线的方向夹角。
本发明的目的之三采用以下技术方案实现：
一种存储介质，其上存储有可被处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现所述摄像画面线性目标指北方法。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明只需记录摄像机的实际经纬度和高度，获取摄像机的当前参数，就可以实现对画面中线性目标的空间计算，或者指北方向的角度，从而能够对线性目标在视频画面中指北，方便与用户交互，使用户通过视频直观得到关键信息。
附图说明
图1为本发明的摄像画面线性目标指北方法的流程图；
图2为本发明的摄像机视频画面投射示意图。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：
如图1所示，本发明提供摄像画面线性目标指北方法，包括如下步骤：
S1：选取视频画面中任意一个线性目标，在线性目标上任意选取两点，定义该两点分别为A1和B1；
S2：定义摄像机屏幕的其中两条相邻边的交点为原点，根据所述原点可计算得到A1和B1的坐标分别为(Ax，Ay)和(Bx，By)；本步骤中，优选原点为摄像机屏幕左上角的交点。而假设屏幕的像素为1920*1080，则屏幕的中心点为960*540。
S3：将摄像机的视频画面投射到地面形成投射画面，定义视频画面中的A1和B1在投射画面中对应的点为A和B，A和B垂直地表中线的点分别为At和Bt,定义摄像机垂直投射到地面上的位置记为O；
S4：根据摄像机的水平视场角、垂直视场角、水平移动角度、垂直移动角度和摄像机安装高度，计算得到At和Bt分别与O之间的距离，以及计算A和B分别到地表中线的距离；记AtO之间的距离为LinQAt，记BtO之间的距离LinQBt，记A到地表中线的距离为LinQAp，记B到地表中线的距离为LinQBp；
无论A1还是B1，都是属于屏幕中任意一点Q，也就是可以得到Q点的坐标为(Qx，Qy)，根据f(Qx，Qy，vp，vt，P，T，H)可以计算LinQt,lineQp。Vp为水平视场角，vt为垂直视场角，P值为摄像机的左右移动角度，通常是0-360度，T是摄像机的上下移动角度，通常是0-90度，H是摄像机的安装高度。
S5：根据水平视场角、垂直视场角、水平移动角度、垂直移动角度、摄像机安装高度和经纬度，计算获取A、B分别与屏幕中线的方向夹角，该方向夹角为线性目标与正北方向的夹角。
计算过程结合图2，在S4中，具体如下，将原点与At、原点与Bt分别连线为L1和L2，所述L1和L2与地表之间的夹角分别为∠QAt和∠QBt，则∠QAt＝90-T+arctan((Qy-540)*tan(vt/2)/540)，∠QBt＝90-T+arctan((Qy-540)*tan(vt/2)/540)；根据摄像机的安装高度，计算得到LinQAt＝tan(∠QAt)*H，LinQBt＝tan(∠QBt)*H；LinQAp＝tan(p)*H/cos(∠Qt)，LinQBp＝tan(p)*H/cos(∠Qt)，H为摄像机的安装高度。在S5中，根据水平视场角、垂直视场角、水平移动角度、垂直移动角度、摄像机安装高度和经纬度，通过公式p＝arctan(Abs((Qx-960))*tan(vp/2)/960)计算摄像机的初始安装偏移角度，p为所述初始安装偏移角度，并根据公式J＝360-p计算A、B分别与屏幕中线的方向夹角。水平视场角和垂直视场角的作用在于计算摄像机画面的能够覆盖的范围，随着摄像机焦距的不同，其画面能观察到的范围是不同的。本技术的水平视场角和垂直视场角，是记录在存储模块中的基本参数。
另外，本发明还提供一种电子设备，包括处理器、存储器以及存储在存储器上，并可被处理器执行的计算机程序，计算机程度被处理器执行时实现如下步骤：
选取步骤：选取视频画面中任意一个线性目标，在线性目标上任意选取两点，定义该两点分别为A1和B1；
定义步骤：定义摄像机屏幕的其中两条相邻边的交点为原点，根据所述原点可计算得到A1和B1的坐标分别为(Ax，Ay)和(Bx，By)；
投射步骤：将摄像机的视频画面投射到地面形成投射画面，定义视频画面中的A1和B1在投射画面中对应的点为A和B，A和B垂直地表中线的点分别为At和Bt,定义摄像机垂直投射到地面上的位置记为O；
第一计算步骤：根据摄像机的水平视场角、垂直视场角、水平移动角度、垂直移动角度和摄像机安装高度，计算得到At和Bt分别与O之间的距离，以及计算A和B分别到地表中线的距离；记AtO之间的距离为LinQAt，记BtO之间的距离LinQBt，记A到地表中线的距离为LinQAp，记B到地表中线的距离为LinQBp；
第二计算步骤：根据水平视场角、垂直视场角、水平移动角度、垂直移动角度、摄像机安装高度和经纬度，计算获取A、B分别与屏幕中线的方向夹角，该方向夹角为线性目标与正北方向的夹角。
第一计算步骤中，具体包括如下子步骤：
Sa1：将原点与At、原点与Bt分别连线为L1和L2，所述L1和L2与地表之间的夹角分别为∠QAt和∠QBt，则∠QAt＝90-T+arctan((QAy-540)*tan(vt/2)/540)，∠QBt＝90-T+arctan((QBy-540)*tan(vt/2)/540)；
Sa2：根据摄像机的安装高度，计算得到LinQAt＝tan(∠QAt)*H，LinQBt＝tan(∠QBt)*H；LinQAp＝tan(p)*H/cos(∠Qt)，LinQBp＝tan(p)*H/cos(∠Qt)，H为摄像机的安装高度。
在第二计算步骤中，根据水平视场角、垂直视场角、水平移动角度、垂直移动角度、摄像机安装高度和经纬度，通过公式p＝arctan(Abs((Qx-960))*tan(vp/2)/960)计算摄像机的初始安装偏移角度，p为所述初始安装偏移角度，并根据公式J＝360-p计算A、B分别与屏幕中线的方向夹角。这个公式计算了安装位置时初始摄像机与正北方向的初始角度，与摄像机画面中线性目标的方向正好相减得到。
本发明还对应提供一种存储介质，其上存储有可被处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现本发明所述的摄像画面线性目标指北方法。
对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (9)
1.摄像画面线性目标指北方法，其特征在于，包括如下步骤：
选取步骤：选取视频画面中任意一个线性目标，在线性目标上任意选取两点，定义该两点分别为A1和B1；
定义步骤：定义摄像机屏幕的其中两条相邻边的交点为原点，根据所述原点可计算得到A1和B1的坐标分别为(Ax，Ay)和(Bx，By)；
投射步骤：将摄像机的视频画面投射到地面形成投射画面，定义视频画面中的A1和B1在投射画面中对应的点为A和B，A和B垂直地表中线的点分别为At和Bt,定义摄像机垂直投射到地面上的位置记为O；
第一计算步骤：根据摄像机的水平视场角、垂直视场角、水平移动角度、垂直移动角度和摄像机安装高度，计算得到At和Bt分别与O之间的距离，以及计算A和B分别到地表中线的距离；记AtO之间的距离为LinQAt，记BtO之间的距离LinQBt，记A到地表中线的距离为LinQAp，记B到地表中线的距离为LinQBp；
第二计算步骤：根据水平视场角、垂直视场角、水平移动角度、垂直移动角度、摄像机安装高度和经纬度，计算获取A、B分别与屏幕中线的方向夹角，该方向夹角为线性目标与正北方向的夹角。
2.如权利要求1所述的摄像画面线性目标指北方法，其特征在于，定义步骤中，所述原点为摄像机屏幕左上角的交点。
3.如权利要求1所述的摄像画面线性目标指北方法，其特征在于，在第一计算步骤中，具体包括如下子步骤：
Sa1：将原点与At、原点与Bt分别连线为L1和L2，所述L1和L2与地表之间的夹角分别为∠QAt和∠QBt，则∠QAt＝90-T+arctan((Qy-540)*tan(vt/2)/540)，∠QBt＝90-T+arctan((Qy-540)*tan(vt/2)/540)；
Sa2：根据摄像机的安装高度，计算得到LinQAt＝tan(∠QAt)*H，LinQBt＝tan(∠QBt)*H；LinQAp＝tan(p)*H/cos(∠Qt)，LinQBp＝tan(p)*H/cos(∠Qt)，H为摄像机的安装高度。
4.如权利要求3所述的摄像画面线性目标指北方法，其特征在于，在第二计算步骤中，根据平视场角、垂直视场角、水平移动角度、垂直移动角度、摄像机安装高度和经纬度，通过公式p＝arctan(Abs((Qx-960))*tan(vp/2)/960)计算摄像机的初始安装偏移角度，p为所述初始安装偏移角度，并根据公式J＝360-p计算A、B分别与屏幕中线的方向夹角。
5.一种电子设备，包括处理器、存储器以及存储在存储器上，并可被处理器执行的计算机程序，其特征在于，所述计算机程度被处理器执行时实现如下步骤：
选取步骤：选取视频画面中任意一个线性目标，在线性目标上任意选取两点，定义该两点分别为A1和B1；
定义步骤：定义摄像机屏幕的其中两条相邻边的交点为原点，根据所述原点可计算得到A1和B1的坐标分别为(Ax，Ay)和(Bx，By)；
投射步骤：将摄像机的视频画面投射到地面形成投射画面，定义视频画面中的A1和B1在投射画面中对应的点为A和B，A和B垂直地表中线的点分别为At和Bt,定义摄像机垂直投射到地面上的位置记为O；
第一计算步骤：根据摄像机的水平视场角、垂直视场角、水平移动角度、垂直移动角度和摄像机安装高度，计算得到At和Bt分别与O之间的距离，以及计算A和B分别到地表中线的距离；记AtO之间的距离为LinQAt，记BtO之间的距离LinQBt，记A到地表中线的距离为LinQAp，记B到地表中线的距离为LinQBp；
第二计算步骤：根据水平视场角、垂直视场角、水平移动角度、垂直移动角度、摄像机安装高度和经纬度，计算获取A、B分别与屏幕中线的方向夹角，该方向夹角为线性目标与正北方向的夹角。
6.如权利要求5所述的电子设备，其特征在于，定义步骤中，所述原点为摄像机屏幕左上角的交点。
7.如权利要求5所述的电子设备，其特征在于，在第一计算步骤中，具体包括如下子步骤：
Sa1：将原点与At、原点与Bt分别连线为L1和L2，所述L1和L2与地表之间的夹角分别为∠QAt和∠QBt，则∠QAt＝90-T+arctan((QAy-540)*tan(vt/2)/540)，∠QBt＝90-T+arctan((QBy-540)*tan(vt/2)/540)；
Sa2：根据摄像机的安装高度，计算得到LinQAt＝tan(∠QAt)*H，LinQBt＝tan(∠QBt)*H；LinQAp＝tan(p)*H/cos(∠Qt)，LinQBp＝tan(p)*H/cos(∠Qt)，H为摄像机的安装高度。
8.如权利要求7所述的电子设备，其特征在于，在第二计算步骤中，根据平视场角、垂直视场角、水平移动角度、垂直移动角度、摄像机安装高度和经纬度，通过公式p＝arctan(Abs((Qx-960))*tan(vp/2)/960)计算摄像机的初始安装偏移角度，p为所述初始安装偏移角度，并根据公式J＝360-p计算A、B分别与屏幕中线的方向夹角。
9.一种存储介质，其上存储有可被处理器执行的计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1-4任一项所述的摄像画面线性目标指北方法。
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