CN110296687B - 一种基于定点视频监控中预置点最优布设的目标定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于定点视频监控中预置点最优布设的目标定位方法，包括如下步骤：S1：确定出监控场地中监控设备在每个监控圈中所对应的垂直倾角；S2：根据监控圈的垂直视场角和水平视场角，获取每个监控圈视场所对应的地面面积，确定出监控场地中每个监控圈中所有的监控预置点；S3：将每个监控预置点对应的垂直视场角、水平视场角和垂直倾角进行编号，并存储在预置点信息库中；S4：通过预置点信息库，确定出监控目标在监控场地中的具体位置。本发明解决了利用定点监控系统获取待测图像时预置点人工布设复杂、困难的问题，确定了目标相对摄像机的位置，提高了在检测后人工核对目标的效率，实现了定点视频监控的闭环检测。

Description

一种基于定点视频监控中预置点最优布设的目标定位方法

技术领域

本发明涉及目标定位技术领域，尤其涉及一种基于定点视频监控中预置点最优布设的目标定位方法。

背景技术

当今社会，土地是人类赖以生存和发展的宝贵自然资源，土地资源的可持续利用是人类社会持续发展的基石。在人口日益膨胀的今天，尤其是在我国，土地承受着巨大的压力，人地关系日趋紧张，愈发需要合理的监管体系对土地利用现状进行监管。而随着近年来视频监控设备的大量普及和视频监控图像处理技术的极大提升，定点视频监控已成为土地违法占用现状监管的一大重要方法。

定点视频监控是指派遣执法人员人工监控视频画面，以获得土地使用情况。但是随着视频数据的增多、巡查范围变广，致使工作难度变大，上百路监控摄像机预置点布设和现场审核花费的时间也更多，并且不可避免地会有疏漏的地方，难以实现对土地违法用地的实时监察。特别是如今建设水平的创新及材料的普及，部分违章建筑安装变得十分简单，几个小时便可建好一座大棚等简易建筑，而一旦违章建筑物没能及时发现，建成后的拆除将变得更加困难，额外增大了土地执法的各方面成本。也即人工监控视频方式使得漏检率和监控成本同时增加，所以传统的监控方式渐渐地被取代。针对于上述问题，结合摄像机分辨率优先的无死角预置点布设要求，急需进行预置点高分辨布设的方案研究和监控图像中目标的自动定位研究。

发明内容

发明目的：针对现有视频监控中预置点布设复杂、困难的问题，本发明提出一种基于定点视频监控中预置点最优布设的目标定位方法。

技术方案：为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：

一种基于定点视频监控中预置点最优布设的目标定位方法，所述方法具体包括如下步骤：

S1：根据监控设备的位置和焦距，获取监控设备在对每个监控圈进行监控时，监控设备的镜头与垂直方向之间的夹角，将所述夹角作为监控场地中监控设备在每个监控圈中所对应的垂直倾角，其中以所述监控设备为圆心，所述监控设备在以垂直倾角对监控场地进行监控时，在所述监控场地中所能监控到的最远距离为半径画圆，所述圆为监控场地中的监控圈，所述监控设备的垂直倾角发生变化时，所述监控设备在监控场地中所能监控到的最远距离也发生变化，从而能够获取多个监控圈；

S2：根据监控圈的垂直视场角和水平视场角，获取每个监控圈视场所对应的地面面积，同时确定出监控场地中每个监控圈中所有的监控预置点；

S3：通过监控圈的垂直视场角和水平视场角、所述监控设备在每个监控圈中所对应的垂直倾角，确定出每个监控预置点对应的垂直视场角、水平视场角和垂直倾角，将每个所述监控预置点对应的垂直视场角、水平视场角和垂直倾角进行编号，并将所述编号的数据存储在同一个信息库中，所述信息库作为预置点信息库；

S4：监控图像通过所述预置点信息库，确定出监控目标在所述监控场地中的具体位置。

进一步地讲，所述步骤S1将夹角作为监控场地中监控设备在每个监控圈中所对应的垂直倾角，具体如下：

S1.1：根据监控设备的位置和焦距的最高倍率，获取在监控场地中第一个监控圈处，监控设备的视场上界和垂直方向之间的角度，具体为：

其中：κ为在第一个监控圈处监控设备的视场上界和垂直方向之间的角度，L为第一个监控圈与监控设备之间的水平距离，H为监控设备离地面的高度；

S1.2：根据监控设备靶面的水平尺寸和垂直尺寸，获取每个监控圈的垂直视场角和水平视场角，具体为：

其中：α_i为第i个监控圈的水平视场角，β_i为第i个监控圈的垂直视场角，u为监控设备靶面的水平尺寸，v为监控设备靶面的垂直尺寸，f为监控设备的焦距，Q_i为第i个监控圈中监控设备焦距的放大倍率；

S1.3：通过所述监控圈的垂直视场角，确定出所述监控设备在每个监控圈中所对应的垂直倾角，具体为：

其中：θ₁为监控设备在第一个监控圈中所对应的垂直倾角，θ_i为监控设备在第i个监控圈中所对应的垂直倾角，β₁为第一个监控圈的垂直视场角，β_i为第i个监控圈的垂直视场角，κ为在第一个监控圈处监控设备的视场上界和垂直方向之间的角度，n为监控圈的个数。

进一步地讲，所述步骤S2确定出监控场地中每个监控圈中所有的监控预置点，具体如下：

S2.1：根据监控圈的垂直视场角和水平视场角，获取每个监控圈与监控设备之间的水平距离、每个监控圈视场上界的水平视场角在监控场地中对应的实际宽度，具体为：

其中：L_i为第i个监控圈与监控设备之间的水平距离，L₁为第一个监控圈与监控设备之间的水平距离，W_i为第i个监控圈视场上界的水平视场角在监控场地中对应的实际宽度，W₁为第一个监控圈视场上界的水平视场角在监控场地中对应的实际宽度，H为监控设备离地面的高度，κ为在第一个监控圈处监控设备的视场上界和垂直方向之间的角度，α_i为第i个监控圈的水平视场角，β_i为第i个监控圈的垂直视场角，n为监控圈的个数；

S2.2：通过所述每个监控圈与监控设备之间的水平距离、每个监控圈视场上界的水平视场角在监控场地中对应的实际宽度，确定出每个监控圈视场所对应的地面面积，具体为：

其中：S_i为第i个监控圈视场所对应的地面面积，L_i为第i个监控圈与监控设备之间的水平距离，W_i为第i个监控圈视场上界的水平视场角在监控场地中对应的实际宽度；

S2.3：将第一个监控圈中监控设备焦距的倍率设置为监控设备焦距的最大倍率，通过第一个监控圈视场所对应的地面面积、第i个监控圈视场所对应的地面面积，将在第i个监控圈中监控设备每平方米显示的像素个数、在第一个监控圈中监控设备每平方米显示的像素个数进行比较，确定出每个监控圈中监控设备焦距的最小倍率；

S2.4：通过所述监控圈中监控设备焦距的最小倍率，获取所述监控圈视场所对应的地面面积，在监控圈中任意位置设置第一个监控预置点，以所述监控圈视场所对应的地面面积为相邻监控预置点之间的间隔距离，在所述监控圈中以第一个监控预置点为起点逆时针设置其他监控预置点，直至逆时针设置的最后一个监控预置点到监控设备的直线、和第一个监控预置点到监控设备的直线组成的角，小于该监控圈的水平视场角，停止逆时针设置监控预置点；

在逆时针设置的最后一个监控预置点和第一个监控预置点的中间位置处，设置所述监控圈中的最后一个监控预置点，确定出所述监控场地中每个监控圈中所有的监控预置点。

进一步地讲，所述步骤S2.3确定出每个监控圈中监控设备焦距的最小倍率，具体如下：

S2.3.1：将监控设备焦距的最大倍率设置为所述第一个监控圈中监控设备焦距的最小倍率，根据所述第一个监控圈视场所对应的地面面积，获取在第一个监控圈中监控设备每平方米显示的像素个数，具体为：

其中：P₁为在第一个监控圈中监控设备每平方米显示的像素个数，S₁为第一个监控圈视场所对应的地面面积，g₁为在第一个监控圈中监控图像的分辨率；

S2.3.2：将所述监控设备焦距的最大倍率缩小一倍，并将缩小后的倍率作为第i个监控圈中监控设备焦距的倍率，根据所述第i个监控圈视场所对应的地面面积，获取在第i个监控圈中监控设备每平方米显示的像素个数，具体为：

其中：P_i为在第i个监控圈中监控设备每平方米显示的像素个数，S_i为第i个监控圈视场所对应的地面面积，g_i为在第i个监控圈中监控图像的分辨率；

S2.3.3：将所述在第i个监控圈中监控设备每平方米显示的像素个数P_i、在第一个监控圈中监控设备每平方米显示的像素个数P₁进行比较，当P_i<P₁,2≤i≤n时，所述缩小一倍后的倍率为第i个监控圈中监控设备焦距的最小倍率；

当P_i≥P₁,2≤i≤n时，将所述缩小一倍后的倍率再缩小一倍，并将重新缩小后的倍率作为第i个监控圈中监控设备焦距的倍率，重复步骤S2.3.2-步骤S2.3.3，直至P_i<P₁,2≤i≤n，将所述在第i个监控圈中监控设备每平方米显示的像素个数P_i对应的监控设备的焦距倍率，作为第i个监控圈中监控设备焦距的最小倍率。

进一步地讲，所述预置点信息库中还存储有监控设备离地面的高度、在第一个监控圈处监控设备的视场上界和垂直方向之间的角度。

进一步地讲，所述步骤S4确定出监控目标在监控场地中的具体位置，具体如下：

S4.1：通过监控图像的分辨率，确定出监控图像中监控目标的长和宽，同时通过所述预置点信息库，确定出所述监控设备离地面的高度、各监控预置点对应的垂直视场角、水平视场角和垂直倾角；

S4.2：以所述监控图像的左上角为原点、水平方向为x轴、垂直方向为y轴建立直角坐标系，确定出在所述直角坐标系中监控目标的像素点坐标；

S4.3：根据勾股定理，将所述监控目标的位置沿着垂直监控设备的角度和平行监控设备的角度进行分解，获取所述监控目标位置的水平分解量和垂直分解量，具体为：

其中：x_i为在第i个监控圈中监控到的监控目标位置的水平分解量，y_i为在第i个监控圈中监控到的监控目标位置的垂直分解量，x₁为在第一个监控圈中监控到的监控目标位置的水平分解量，y₁为在第一个监控圈中监控到的监控目标位置的垂直分解量，α_i为第i个监控圈的水平视场角，β_i为第i个监控圈的垂直视场角，H为监控设备离地面的高度，κ为在第一个监控圈处监控设备的视场上界和垂直方向之间的角度，n为监控圈的个数，h为监控图像中监控目标的宽，w为监控图像中监控目标的长，x为监控目标的像素点在直角坐标系中的x轴坐标，y为监控目标的像素点在直角坐标系中的y轴坐标，n为监控圈的个数；

S4.4：通过所述监控目标位置的水平分解量和垂直分解量，获取监控目标距离监控设备的距离和偏离监控设备水平视场角中线的角度，确定出所述监控目标在监控场地中的具体位置，其中所述监控目标距离监控设备的距离和偏离监控设备水平视场角中线的角度，具体为：

其中：Z为监控目标距离监控设备的距离，

为监控目标偏离监控设备水平视场角中线的角度，x_i为监控目标位置的水平分解量，y_i为监控目标位置的垂直分解量。

有益效果：与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益技术效果：

(1)本发明针对监控预置点布设的全覆盖和高分辨率要求，从监控范围最外圈以最高分辨率依次由外向内进行预置点布设，在向内圈布设的过程中，计算每圈视场角实际涵盖的地面面积，并依次调整放大倍率，使得内圈的分辨率始终高于外圈，实现了在监控要求距离L内的分辨率优先的全覆盖预置点布设方案，同时还可调用程序自动对监控设备的监控预置点进行布设，提高了监控预置点布设的效率和性能，节省了人力资源和成本；

(2)本发明通过监控目标在监控图像中的位置，并根据监控设备离地面的高度和监控预置点布设方案中各个监控预置点的分布情况，计算出监控目标在实际中距离监控设备的方位和距离，实现了定点监控过程中监控目标位置的自动确认，省去了人眼的场景比对和核实，简化了人工确认的步骤，提高了核实的效率，实现了定点监控中监控目标的闭环处理；

(3)通过对摄像机监控特点分析和研究，实现了L公里内的无死角高分辨监控，无需人工逐一对每路摄像机预置点进行设定，大大降低了人力和土地违法监控成本，提高了相关部门监控工作的效率；

(4)通过引入定点监控中网络摄像机预置点的高分辨率全覆盖布设，可以更好得利用监控视频中预置点信息，提高检测的效率和鲁棒性；

(5)在目标核实过程中，省去了人工进行场景比较和识别的过程，直接将目标的距离和方向输出给审核人员，大大提高了定点监控的核对效率，简化了定点监控场景下目标检测的流程。

附图说明

图1是本发明的定点监控目标定位方法的流程示意图；

图2是本发明的水平视场角和垂直视场角示意图；

图3是本发明的监控预置点的布设俯视图；

图4是本发明的监控预置点的布设侧视图；

图5是本发明的监控目标在监控图像中的位置示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。其中，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。

实施例1

参考图1，为了合理有效地在监控场地中选取监控预置点，本实施例提供了一种基于定点视频监控中预置点最优布设的目标定位方法。其中在设置监控预置点时，以监控设备为圆心，监控设备在以垂直倾角θ_n对监控场地进行监控时，在监控场地中所能监控的最远距离为半径画圆，此时所画的圆为监控场地中的监控圈。同时监控设备在监控场地中所能监控到的最远距离，是随着监控设备的垂直倾角的变化而变化的。

将监控场地中所有的监控圈依次进行编号，其中最外层的监控圈为第一个监控圈，最内层的监控圈为最后一个监控圈。

在本实施例中，监控设备设置在离地面高H米的高塔上，同时该监控设备的最大监控范围为L公里。本目标定位方法具体包括如下步骤：

步骤S1：通过监控设备离地面的高度和该监控设备自身的焦距，获取监控设备在对每个监控圈进行监控时，监控设备的镜头与垂直方向之间的夹角，将该夹角作为监控场地中监控设备在每个监控圈中所对应的垂直倾角，具体如下：

步骤S1.1：根据监控设备离地面的高度H米、最大监控范围L公里，获取在监控场地中第一个监控圈处，监控设备的视场上界和垂直方向之间的角度，具体为：

其中：κ为在第一个监控圈处监控设备的视场上界和垂直方向之间的角度，L为第一个监控圈与监控设备之间的水平距离，H为监控设备离地面的高度。

步骤S1.2：通过监控设备靶面的水平尺寸和垂直尺寸，确定出监控场地中每个监控圈的水平视场角和垂直视场角，具体为：

其中：α_i为第i个监控圈的水平视场角，β_i为第i个监控圈的垂直视场角，u为监控设备靶面的水平尺寸，v为监控设备靶面的垂直尺寸，f为监控设备的焦距，Q_i为第i个监控圈中监控设备焦距的放大倍率。

参考图2，其中O为监控设备的镜头位置，监控设备视场中水平边界点为A，监控设备视场中垂直边界点为C，其中点B为监控设备视场中水平边界和监控设备视场中垂直边界的交点，从而点B既可以为监控设备视场中水平边界点，也可以为监控设备视场中垂直边界点。

AB为监控设备视场中水平长度，由监控设备视场中水平边界点A和监控设备的镜头位置O组成的直线AO、与监控设备视场中水平边界点B和监控设备的镜头位置O组成的直线BO，组成的角∠AOB为监控场地中第i个监控圈的水平视场角α_i。

BC为监控设备视场中的垂直长度，由监控设备视场中垂直边界点B和监控设备的镜头位置O组成的直线BO、与监控设备视场中垂直边界点为C和监控设备的镜头位置O组成的直线CO，组成的角∠BOC为监控场地中第i个监控圈的垂直视场角β_i。

在本实施例中，以定点监控设备1/2.9英寸的CMOS成像尺寸，具体描述监控设备靶面的水平尺寸和垂直尺寸，具体为：

u*v＝4.41mm*3.31mm

其中：u为监控设备靶面的水平尺寸，v为监控设备靶面的垂直尺寸。

步骤S1.3：根据步骤S1.2获取得到的监控场地中每个监控圈的垂直视场角，通过每个监控圈的垂直视场角，确定出监控场地中监控设备在每个监控圈中所对应的垂直倾角，具体为：

其中：θ₁为监控设备在第一个监控圈中所对应的垂直倾角，θ_i为监控设备在第i个监控圈中所对应的垂直倾角，β₁为第一个监控圈的垂直视场角，β_i为第i个监控圈的垂直视场角，κ为在第一个监控圈处监控设备的视场上界和垂直方向之间的角度，n为监控圈的个数。

步骤S2：参考图3和图4，通过步骤S1.2可以获取监控场地中每个监控圈的水平视场角和垂直视场角，从而可以确定出每个监控圈视场所对应的地面面积。之后根据每个监控圈视场所对应的地面面积，可以确定出监控场地中每个监控圈中所有的监控预置点，具体如下：

步骤S2.1：通过步骤S1.2可以获取得到监控场地中每个监控圈的水平视场角和垂直视场角，从而可以确定出每个监控圈与监控设备之间的水平距离、监控圈视场上界的水平视场角在监控场地中对应的实际宽度，具体为：

其中：L_i为第i个监控圈与监控设备之间的水平距离，L₁为第一个监控圈与监控设备之间的水平距离，W_i为第i个监控圈视场上界的水平视场角在监控场地中对应的实际宽度，W₁为第一个监控圈视场上界的水平视场角在监控场地中对应的实际宽度，H为监控设备离地面的高度，κ为在第一个监控圈处监控设备的视场上界和垂直方向之间的角度，α_i为第i个监控圈的水平视场角，β_i为第i个监控圈的垂直视场角，n为监控圈的个数。

步骤S2.2：根据步骤S2.1中每个监控圈与监控设备之间的水平距离、监控圈视场上界的水平视场角在监控场地中对应的实际宽度，确定出每个监控圈视场所对应的地面面积，具体为：

其中：S_i为第i个监控圈视场所对应的地面面积，L_i为第i个监控圈与监控设备之间的水平距离，W_i为第i个监控圈视场上界的水平视场角在监控场地中对应的实际宽度。

步骤S2.3：为了在监控设备监控的过程中，能够保证每个监控画面的清晰度，将监控场地中监控设备在第一个监控圈中所对应的焦距最小倍率设置为该监控设备焦距的最大倍率。

通过第一个监控圈视场所对应的地面面积S₁、第i个监控圈视场所对应的地面面积S_i，获取在第一个监控圈中监控设备每平方米显示的像素个数P₁、在第i个监控圈监控设备每平方米显示的像素个数P_i。其中每个监控圈监控设备每平方米显示的像素个数，具体为：

其中：P_i为在第i个监控圈中监控设备每平方米显示的像素个数，S_i为第i个监控圈视场所对应的地面面积，g_i为在第i个监控圈中监控图像的分辨率。

将在第i个监控圈监控设备每平方米显示的像素个数P_i、在第一个监控圈中监控设备每平方米显示的像素个数P₁进行比较，确定出每个监控圈中监控设备焦距的最小倍率，具体如下：

步骤S2.3.1：为了在监控设备监控的过程中，能够保证每个监控画面的清晰度，将监控场地中监控设备在第一个监控圈中所对应的焦距最小倍率设置为该监控设备焦距的最大倍率。

根据第一个监控圈视场所对应的地面面积S₁，获取在第一个监控圈中监控设备每平方米显示的像素个数，具体为：

其中：P₁为在第一个监控圈中监控设备每平方米显示的像素个数，S₁为第一个监控圈视场所对应的地面面积，g₁为在第一个监控圈中监控图像的分辨率。

步骤S2.3.2：将监控设备焦距的最大倍率缩小一倍，并将缩小后的倍率作为第i个监控圈中监控设备焦距的倍率。

根据第i个监控圈视场所对应的地面面积S_i，获取在第i个监控圈中监控设备每平方米显示的像素个数，具体为：

其中：P_i为在第i个监控圈中监控设备每平方米显示的像素个数，S_i为第i个监控圈视场所对应的地面面积，g_i为在第i个监控圈中监控图像的分辨率。

步骤S2.3.3：根据步骤S2.3.1中获取得到的在第一个监控圈中监控设备每平方米显示的像素个数P₁、步骤S2.3.2中获取得到的在第i个监控圈中监控设备每平方米显示的像素个数P_i，将在第一个监控圈中监控设备每平方米显示的像素个数P₁、在第i个监控圈中监控设备每平方米显示的像素个数P_i进行比较。

当P_i<P₁,2≤i≤n时，监控设备焦距的最大倍率缩小一倍后得到的倍率，即为第i个监控圈中监控设备焦距的最小倍率。

当P_i≥P₁,2≤i≤n时，将监控设备焦距的最大倍率缩小一倍后得到的倍率再缩小一倍，并将重新缩小后的倍率作为第i个监控圈中监控设备焦距的倍率。重复步骤S2.3.2-步骤S2.3.3，直至P_i<P₁,2≤i≤n，此时在第i个监控圈中监控设备每平方米显示的像素个数P_i对应的监控设备的焦距倍率，即为第i个监控圈中监控设备焦距的最小倍率。

步骤S2.4：通过监控圈中监控设备焦距的最小倍率，可以确定出该监控圈视场所对应的地面面积。由步骤S1.2中第i个监控圈的水平视场角α_i、第i个监控圈的垂直视场角β_i可知，只有获取监控圈中监控设备焦距的放大倍率，才能获取得到第i个监控圈的水平视场角α_i、第i个监控圈的垂直视场角β_i，从而才能够获取得到第i个监控圈与监控设备之间的水平距离L_i、第i个监控圈视场上界的水平视场角在监控场地中对应的实际宽度W_i，进而确定出第i个监控圈视场所对应的地面面积S_i。

在监控圈中任意位置设置第一个监控预置点，将该监控圈视场所对应的地面面积作为相邻监控预置点之间的间隔距离，在监控圈中以第一个监控预置点为起点，逆时针设置其他预置点，直至该监控圈中未设置监控预置点的位置所对应的角度小于该监控圈的水平视场角。在该监控圈中未设置监控预置点的位置所对应的角度的中间位置处，设置该监控圈中的最后一个监控预置点，从而即可确定出监控圈中所有的监控预置点。

步骤S3：根据每个监控圈的垂直视场角和水平视场角、监控设备在监控圈中所对应的垂直倾角，可以确定出每个监控预置点对应的垂直视场角、水平视场角和垂直倾角。将每个监控预置点对应的垂直视场角、水平视场角和垂直倾角进行编号，并将编号后的数据存在同一个信息库中，同时将该信息库作为预置点信息库。

在本实施例中，预置点信息库中还存储有监控设备离地面的高度H、在第一个监控圈处监控设备的视场上界和垂直方向之间的角度κ。

步骤S4：参考图5，监控设备中的监控图像通过步骤S3中的预置点信息库，确定出监控图像中监控目标在监控场地中的具体位置，具体如下：

步骤S4.1：通过监控目标所在的监控图像的分辨率，确定出监控图像中监控目标的长w和监控目标的宽h。

根据监控图像中监控目标对应的监控设备，通过步骤S3中的预置点信息库，可以知道监控设备离地面的高度H、各监控预置点对应的垂直视场角、水平视场角、垂直倾角以及在第一个监控圈处该监控设备的视场上界和垂直方向之间的角度κ。其中各监控预置点对应的垂直视场角、水平视场角和垂直倾角，也就是监控预置点所在的监控圈的垂直视场角、水平视场角、垂直倾角和在第一个监控圈处该监控设备的视场上界和垂直方向之间的角度κ。

步骤S4.2：在定点监控图像中，以图像的左上角为原点，图像的水平方向为x轴，图像的垂直方向为y轴，对监控目标建立直角坐标系，并在直角坐标系中获取监控目标的图形像素点坐标，在本实施例中，具体地讲，监控目标在直角坐标系中的图形像素点坐标为(x,y)。

步骤S4.3：根据勾股定理，将监控目标的位置沿着垂直监控设备的角度和平行监控设备的角度进行分解，获取监控目标位置的水平分解量和垂直分解量，具体为：

其中：x_i为在第i个监控圈中监控到的监控目标位置的水平分解量，y_i为在第i个监控圈中监控到的监控目标位置的垂直分解量，x₁为在第一个监控圈中监控到的监控目标位置的水平分解量，y₁为在第一个监控圈中监控到的监控目标位置的垂直分解量，α_i为第i个监控圈的水平视场角，β_i为第i个监控圈的垂直视场角，H为监控设备离地面的高度，κ为在第一个监控圈处监控设备的视场上界和垂直方向之间的角度，n为监控圈的个数，h为监控图像中监控目标的宽，w为监控图像中监控目标的长，x为监控目标的像素点在直角坐标系中的x轴坐标，y为监控目标的像素点在直角坐标系中的y轴坐标，i为监控圈的个数；

步骤S4.4：通过监控目标位置的水平分解量和垂直分解量，获取监控目标距离监控设备的距离和偏离监控设备水平视场角中线的角度，从而可以确定出监控目标在监控场地中的具体位置。

在本实施例中，监控目标距离监控设备的距离和偏离监控设备水平视场角中线的角度，具体为：

其中：Z为监控目标距离监控设备的距离，

为监控目标偏离监控设备水平视场角中线的角度，x_i为在第i个监控圈中监控到的监控目标位置的水平分解量，y_i为在第i个监控圈中监控到的监控目标位置的垂直分解量。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构和方法并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于定点视频监控中预置点最优布设的目标定位方法，其特征在于，所述方法具体包括如下步骤：

S1：根据监控设备的位置和焦距，获取监控设备在对每个监控圈进行监控时，监控设备的镜头与垂直方向之间的夹角，将所述夹角作为监控场地中监控设备在每个监控圈中所对应的垂直倾角，其中以所述监控设备为圆心，所述监控设备在以垂直倾角对监控场地进行监控时，在所述监控场地中所能监控到的最远距离为半径画圆，所述圆为监控场地中的监控圈，所述监控设备的垂直倾角发生变化时，所述监控设备在监控场地中所能监控到的最远距离也发生变化，从而能够获取多个监控圈；

S2：根据监控圈的垂直视场角和水平视场角，获取每个监控圈视场所对应的地面面积，同时确定出监控场地中每个监控圈中所有的监控预置点；

S3：通过监控圈的垂直视场角和水平视场角、所述监控设备在每个监控圈中所对应的垂直倾角，确定出每个监控预置点对应的垂直视场角、水平视场角和垂直倾角，将每个所述监控预置点对应的垂直视场角、水平视场角和垂直倾角进行编号，并将所述编号的数据存储在同一个信息库中，所述信息库作为预置点信息库；

S4：监控图像通过所述预置点信息库，确定出监控目标在所述监控场地中的具体位置。

2.根据权利要求1所述的一种基于定点视频监控中预置点最优布设的目标定位方法，其特征在于，所述步骤S1将夹角作为监控场地中监控设备在每个监控圈中所对应的垂直倾角，具体如下：

S1.1：根据监控设备的位置和焦距的最高倍率，获取在监控场地中第一个监控圈处，监控设备的视场上界和垂直方向之间的角度，具体为：

其中：κ为在第一个监控圈处监控设备的视场上界和垂直方向之间的角度，L为第一个监控圈与监控设备之间的水平距离，H为监控设备离地面的高度；

S1.2：根据监控设备靶面的水平尺寸和垂直尺寸，获取每个监控圈的垂直视场角和水平视场角，具体为：

其中：α_i为第i个监控圈的水平视场角，β_i为第i个监控圈的垂直视场角，u为监控设备靶面的水平尺寸，v为监控设备靶面的垂直尺寸，f为监控设备的焦距，Q_i为第i个监控圈中监控设备焦距的放大倍率；

S1.3：通过所述监控圈的垂直视场角，确定出所述监控设备在每个监控圈中所对应的垂直倾角，具体为：

其中：θ₁为监控设备在第一个监控圈中所对应的垂直倾角，θ_i为监控设备在第i个监控圈中所对应的垂直倾角，β₁为第一个监控圈的垂直视场角，β_i为第i个监控圈的垂直视场角，κ为在第一个监控圈处监控设备的视场上界和垂直方向之间的角度，n为监控圈的个数。

3.根据权利要求2所述的一种基于定点视频监控中预置点最优布设的目标定位方法，其特征在于，所述步骤S2确定出监控场地中每个监控圈中所有的监控预置点，具体如下：

S2.1：根据监控圈的垂直视场角和水平视场角，获取每个监控圈与监控设备之间的水平距离、每个监控圈视场上界的水平视场角在监控场地中对应的实际宽度，具体为：

其中：L_i为第i个监控圈与监控设备之间的水平距离，L₁为第一个监控圈与监控设备之间的水平距离，W_i为第i个监控圈视场上界的水平视场角在监控场地中对应的实际宽度，W₁为第一个监控圈视场上界的水平视场角在监控场地中对应的实际宽度，H为监控设备离地面的高度，κ为在第一个监控圈处监控设备的视场上界和垂直方向之间的角度，α_i为第i个监控圈的水平视场角，β_i为第i个监控圈的垂直视场角，n为监控圈的个数；

S2.2：通过所述每个监控圈与监控设备之间的水平距离、每个监控圈视场上界的水平视场角在监控场地中对应的实际宽度，确定出每个监控圈视场所对应的地面面积，具体为：

其中：S_i为第i个监控圈视场所对应的地面面积，L_i为第i个监控圈与监控设备之间的水平距离，W_i为第i个监控圈视场上界的水平视场角在监控场地中对应的实际宽度；

S2.3：将第一个监控圈中监控设备焦距的倍率设置为监控设备焦距的最大倍率，通过第一个监控圈视场所对应的地面面积、第i个监控圈视场所对应的地面面积，将在第i个监控圈中监控设备每平方米显示的像素个数、在第一个监控圈中监控设备每平方米显示的像素个数进行比较，确定出每个监控圈中监控设备焦距的最小倍率；

S2.4：通过所述监控圈中监控设备焦距的最小倍率，获取所述监控圈视场所对应的地面面积，在监控圈中任意位置设置第一个监控预置点，以所述监控圈视场所对应的地面面积为相邻监控预置点之间的间隔距离，在所述监控圈中以第一个监控预置点为起点逆时针设置其他监控预置点，直至逆时针设置的最后一个监控预置点到监控设备的直线、和第一个监控预置点到监控设备的直线组成的角，小于该监控圈的水平视场角，停止逆时针设置监控预置点；

在逆时针设置的最后一个监控预置点和第一个监控预置点的中间位置处，设置所述监控圈中的最后一个监控预置点，确定出所述监控场地中每个监控圈中所有的监控预置点。

4.根据权利要求3所述的一种基于定点视频监控中预置点最优布设的目标定位方法，其特征在于，所述步骤S2.3确定出每个监控圈中监控设备焦距的最小倍率，具体如下：

S2.3.1：将监控设备焦距的最大倍率设置为所述第一个监控圈中监控设备焦距的最小倍率，根据所述第一个监控圈视场所对应的地面面积，获取在第一个监控圈中监控设备每平方米显示的像素个数，具体为：

其中：P₁为在第一个监控圈中监控设备每平方米显示的像素个数，S₁为第一个监控圈视场所对应的地面面积，g₁为在第一个监控圈中监控图像的分辨率；

S2.3.2：将所述监控设备焦距的最大倍率缩小一倍，并将缩小后的倍率作为第i个监控圈中监控设备焦距的倍率，根据所述第i个监控圈视场所对应的地面面积，获取在第i个监控圈中监控设备每平方米显示的像素个数，具体为：

其中：P_i为在第i个监控圈中监控设备每平方米显示的像素个数，S_i为第i个监控圈视场所对应的地面面积，g_i为在第i个监控圈中监控图像的分辨率；

S2.3.3：将所述在第i个监控圈中监控设备每平方米显示的像素个数P_i、在第一个监控圈中监控设备每平方米显示的像素个数P₁进行比较，当P_i<P₁,2≤i≤n时，所述缩小一倍后的倍率为第i个监控圈中监控设备焦距的最小倍率；

当P_i≥P₁,2≤i≤n时，将所述缩小一倍后的倍率再缩小一倍，并将重新缩小后的倍率作为第i个监控圈中监控设备焦距的倍率，重复步骤S2.3.2-步骤S2.3.3，直至P_i<P₁,2≤i≤n，将所述在第i个监控圈中监控设备每平方米显示的像素个数P_i对应的监控设备的焦距倍率，作为第i个监控圈中监控设备焦距的最小倍率。

5.根据权利要求3所述的一种基于定点视频监控中预置点最优布设的目标定位方法，其特征在于，所述预置点信息库中还存储有监控设备离地面的高度、在第一个监控圈处监控设备的视场上界和垂直方向之间的角度。

6.根据权利要求3所述的一种基于定点视频监控中预置点最优布设的目标定位方法，其特征在于，所述步骤S4确定出监控目标在监控场地中的具体位置，具体如下：

S4.1：通过监控图像的分辨率，确定出监控图像中监控目标的长和宽，同时通过所述预置点信息库，确定出所述监控设备离地面的高度、各监控预置点对应的垂直视场角、水平视场角和垂直倾角；

S4.2：以所述监控图像的左上角为原点、水平方向为x轴、垂直方向为y轴建立直角坐标系，确定出在所述直角坐标系中监控目标的像素点坐标；

S4.3：根据勾股定理，将所述监控目标的位置沿着垂直监控设备的角度和平行监控设备的角度进行分解，获取所述监控目标位置的水平分解量和垂直分解量，具体为：

其中：x_i为在第i个监控圈中监控到的监控目标位置的水平分解量，y_i为在第i个监控圈中监控到的监控目标位置的垂直分解量，x₁为在第一个监控圈中监控到的监控目标位置的水平分解量，y₁为在第一个监控圈中监控到的监控目标位置的垂直分解量，α_i为第i个监控圈的水平视场角，β_i为第i个监控圈的垂直视场角，H为监控设备离地面的高度，κ为在第一个监控圈处监控设备的视场上界和垂直方向之间的角度，n为监控圈的个数，h为监控图像中监控目标的宽，w为监控图像中监控目标的长，x为监控目标的像素点在直角坐标系中的x轴坐标，y为监控目标的像素点在直角坐标系中的y轴坐标，n为监控圈的个数；

S4.4：通过所述监控目标位置的水平分解量和垂直分解量，获取监控目标距离监控设备的距离和偏离监控设备水平视场角中线的角度，确定出所述监控目标在监控场地中的具体位置，其中所述监控目标距离监控设备的距离和偏离监控设备水平视场角中线的角度，具体为：

其中：Z为监控目标距离监控设备的距离，

为监控目标偏离监控设备水平视场角中线的角度，x_i为监控目标位置的水平分解量，y_i为监控目标位置的垂直分解量。

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