CN112069568B - 一种基于空间可见性分析的视频监控覆盖效果仿真方法 - Google Patents

一种基于空间可见性分析的视频监控覆盖效果仿真方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种基于空间可见性分析的视频监控覆盖效果仿真方法，包括：接收目标覆盖区域的地形高程数据、目标覆盖区域的基础信息、视频监控设备选型参数以及存量铁塔站点信息；根据所述地形高程数据和所述基础信息获得所述目标覆盖区域实际的高程数据；基于所述实际的高程数据、所述视频监控设备选型参数以及所述存量铁塔站点信息，采用空间可见性算法进行仿真，获得基于所述存量铁塔站点以及所述视频监控设备的覆盖效果仿真结果。本发明实施例监控覆盖效果更接近于实际，能够提供给规划人员作为参考以快速优化监控覆盖方案，获得更好的覆盖效果以及更准确的覆盖率。

Description

一种基于空间可见性分析的视频监控覆盖效果仿真方法
技术领域
本发明涉及计算机技术领域，尤其涉及一种基于空间可见性分析的视频监控覆盖效果仿真方法。
背景技术
目前，综合视频监控类项目在技术层面上已具备成熟的商用技术和应用环境，但是，从工程规划的角度出发，现有大多数监控项目规划直接使用监控设备的可视半径缓冲区作为覆盖面积，由于监控设备的技术能力以及监控环境的复杂性，由此计算出来的覆盖率较为粗犷，不够准确。在目前的监控类项目规划中，没有很好的监控覆盖效果仿真方法提供给规划人员作为参考以快速优化监控覆盖方案，获得更好的覆盖效果以及更准确的覆盖率。
发明内容
本发明实施例提供一种基于空间可见性分析的视频监控覆盖效果仿真方法，以提供给规划人员作为参考以快速优化监控覆盖方案，获得更好的覆盖效果以及更准确的覆盖率。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供一种基于空间可见性分析的视频监控覆盖效果仿真方法，包括：
接收目标覆盖区域的地形高程数据、目标覆盖区域的基础信息、视频监控设备选型参数以及存量铁塔站点信息；
根据所述地形高程数据和所述基础信息，经过数据校正后获得所述目标覆盖区域实际的高程数据；
基于所述实际的高程数据、所述视频监控设备选型参数以及所述存量铁塔站点信息，采用空间可见性算法进行仿真，获得基于所述存量铁塔站点以及所述视频监控设备的覆盖效果仿真结果。
进一步地，所述的基于空间可见性分析的视频监控覆盖效果仿真方法，还包括：
将所述覆盖效果仿真结果矢量化，并与所述目标覆盖区域矢量进行相交处理，获得相交面积；
根据所述相交面积与所述目标覆盖区域的总面积获得覆盖率。
进一步地，所述的基于空间可见性分析的视频监控覆盖效果仿真方法，还包括当所述覆盖率低于期望值时，通过视域分析工具筛选出铁塔站点中覆盖半径重合度高的铁塔站点，以剔除所述覆盖半径重合度高的铁塔站点。
接收新增铁塔站点后的目标覆盖区域的地形高程数据、目标覆盖区域的基础信息、监控设备选型参数以及铁塔站点信息，并采用空间可见性算法进行仿真，获得优化后的覆盖效果仿真结果；其中，所述新增的铁塔站点在剔除覆盖半径重合度高的存量站点后，根据预设的要求规划新增铁塔站点后得到。
进一步地，所述基于空间可见性分析的视频监控覆盖效果仿真系方法，还包括：
接收经过现场勘察校正后的数据，并根据所述校正后的数据，采用所述空间可见性算法进行仿真，获得最终的覆盖效果仿真结果。
进一步地，所述地形高程数据包括含有所述地形高程数据的地形图。
进一步地，所述目标覆盖区域的基础信息包括：目标覆盖区域的被监控物高度信息
进一步地，所述视频监控设备的选型参数包括：摄像机挂高、扫描的水平范围、扫描的垂直范围以及覆盖半径。
进一步地，所述铁塔站点信息包括：铁塔经纬度信息、铁塔高度信息。
相比于现有技术，本发明实施例的有益效果在于，
本发明实施例提供一种基于空间可见性分析的视频监控覆盖效果仿真方法，包括：接收目标覆盖区域的地形高程数据、目标覆盖区域的基础信息、视频监控设备选型参数以及存量铁塔站点信息；根据所述地形高程数据和所述基础信息，经过数据校正后获得所述目标覆盖区域实际的高程数据；基于所述实际的高程数据、所述视频监控设备选型参数以及所述存量铁塔站点信息，采用空间可见性算法进行仿真，获得基于所述存量铁塔站点以及所述视频监控设备的覆盖效果仿真结果。本发明实施例监控覆盖效果更接近与实际，能够提供给规划人员作为参考以快速优化监控覆盖方案，获得更好的覆盖效果以及更准确的覆盖率。
附图说明
图1是本发明实施例中的基于空间可见性分析的视频监控覆盖效果仿真方法的流程图；
图2是本发明其中一种优选实施例中的基于空间可见性分析的视频监控覆盖效果仿真方法示意图；
图3是空间可见性算法的参数展示图。
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作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。
请参阅图1，本发明实施例提供一种基于空间可见性分析的视频监控覆盖效果仿真方法，包括：
S1、接收目标覆盖区域的地形高程数据、目标覆盖区域的基础信息、视频监控设备选型参数以及存量铁塔站点信息；
S2、根据所述地形高程数据和所述基础信息，经过数据校正后获得所述目标覆盖区域实际的高程数据；
S3、基于所述实际的高程数据、所述视频监控设备选型参数以及所述存量铁塔站点信息，采用空间可见性算法进行仿真，获得基于所述存量铁塔站点以及所述视频监控设备的覆盖效果仿真结果。
在其中一种优选的实施例中，所述的基于空间可见性分析的视频监控覆盖效果仿真方法，还包括：
将所述覆盖效果仿真结果矢量化，并与所述目标覆盖区域矢量进行相交处理，获得相交面积；
当所述覆盖率低于期望值时，通过视域分析工具筛选出铁塔站点中覆盖半径重合度高的铁塔站点，以剔除所述覆盖半径重合度高的铁塔站点。
接收新增铁塔站点后的目标覆盖区域的地形高程数据、目标覆盖区域的基础信息、监控设备选型参数以及铁塔站点信息，并采用空间可见性算法进行仿真，获得优化后的覆盖效果仿真结果；其中，所述新增的铁塔站点在剔除覆盖半径重合度高的存量站点后，根据预设的要求规划新增铁塔站点后得到。
在本发明实施例中，可根据选址位置与覆盖目标的距离；选址位置高程情况；选址位置坡度情况；选址位置附近主干道路信息；选址位置周边环境是否适宜施工等，对目标覆盖区域进行新增铁塔站点规划。
在其中一种优选的实施例中，所述基于空间可见性分析的视频监控覆盖效果仿真方法，还包括：
接收经过现场勘察校正后的数据，并根据所述校正后的数据，采用所述空间可见性算法进行仿真，获得最终的覆盖效果仿真结果。
在其中一种优选的实施例中，所述地形高程数据包括含有所述地形高程数据的地形图。
在其中一种优选的实施例中，所述目标覆盖区域的基础信息包括：目标覆盖区域的被监控物高度信息。
在其中一种优选的实施例中，所述视频监控设备的选型参数包括：摄像机挂高、扫描的水平范围、扫描的垂直范围以及覆盖半径。
在其中一种优选的实施例中，所述铁塔站点信息包括：铁塔经纬度信息、铁塔高度信息。
基于上述实施例，可获得监控项目铁塔站点最终的选址方案。在实际操作中，请参阅图2，在数据输入阶段，技术人员通过将目标覆盖区域的地形高程数据、目标覆盖区域的基础信息、视频监控设备选型参数以及存量铁塔站点信息输入到空间可见性分析模块，空间可见性分析模块通过空间可见性分析算法对输入的数据进行仿真，得出监控覆盖效果仿真结果。然后，通过空间数据计算可获得监控覆盖率，即通过将所述覆盖效果仿真结果矢量化，并与所述目标覆盖区域矢量进行相交处理，获得相交面积；根据所述相交面积与所述目标覆盖区域的总面积获得覆盖率。为了最终能够获得满足要求的选址方案，当所述覆盖率低于期望值时，通过视域分析工具筛选出铁塔站点中覆盖半径重合度高的铁塔站点，并剔除所述覆盖半径重合度高的铁塔站点，并根据预设的要求规划，即根据项目要求规划新增铁塔站点。在确定最终项目需要的站点后，将更新后的目标覆盖区域的地形高程数据、目标覆盖区域的基础信息、监控设备选型参数以及铁塔站点信息重新输入到空间可见性分析模块进行方案调试，重新评估覆盖率，假若覆盖率依然低于预设的阈值时，重复剔除铁塔站点和规划新增铁塔站点的工作，直至获得的覆盖率大于或等于预设的阈值，即通过不断地迭代优化，获得满足覆盖率要求的铁塔站点的选址方案。又由于实际环境中监控覆盖效果会受到铁塔上周边高大树木的遮挡、建筑物对于视线的遮挡等，因此，还需要到现场进行勘察，直至选址满足视通条件，得到最终的铁塔选址方案。
本发明上述的方法是通过借鉴城市规划中的景观规划方法来实现监控覆盖规划的，因此本发明方法可在Arcgis/Arcgs Pro平台实现。Arcgis平台是一款GIS应用平台。Arcgis中的可见性分析功能给用户提供以下9项控制参数，用户将该9项控制参数输入到可见性分析模块，可见性分析模块便能够基于该9项控制参数实现空间可见性的仿真。请参阅图3，该9项控制参数为：
SPOT项：观测点的表面高程；
OFFSETA项：观测点z值的垂直距离；
OFFSETB项：被观察点(像元)z值的垂直距离；
AZIMUTH1项：扫描水平起始角度；
AZIMUTH2项：扫描水平结束角度；其中，AZIMUTH2的值必须大于AZIMUTH1的值。
VERT1项：扫描的水平角上限；
VERT2项：扫描的水平角下限；其中，VERT2的值必须小于VERT1的值；RADIUS1项：可见性的起始距离；
RADIUS12项：可见性的结束距离。
在本发明实施例中，在确定扫描范围的起始角度，扫描范围的结束角度、扫描的水平角上限、扫描的水平角下限、可见性的起始距离、可见性的结束距离后，根据监控设备的技术参数选择监控设备。主流监控设备(摄像机)的技术参数如下：
表1主流监控设备的技术参数举例
在选择监控设备后，将监控设备相应的技术参数分别输入到上述的9个控制参数，可获得类似以下的参数配置示意表：
表2参数配置示意表
基于输入到空间可见性分析模块中的9个参数，空间可见性分析模块可进行监控覆盖效果仿真，并输出监控覆盖效果仿真结果。
以某片区森林防火监控项目规划为例，该项目由林场责任单位牵头，借助某通信基础设施服务公司提供的通信铁塔为载体，实现目标片区森林防火实时监控及预警功能。在项目规划阶段，通过Arcgis平台对指定的方案进行仿真，根据仿真结果修改方案，迭代循环，直至仿真结果显示此时的方案为最优。
以该某片区森林防火监控项目规划为例，输入到空间可见性分析模块的数据至少包括：
该林区含有地形高程数据的地形图、该林区的树木高度信息、该林区各铁塔站点信息(铁塔经纬度信息和铁塔高度信息)，拟投入该林区各视频监控设备的技术参数选型信息，即上述9个控制参数；
在算法迭代阶段，结合具体的实际情况，对输入的高程数据进行优化。对于该林区，考虑视频监控设备的视距特性，通过Arcgis将该林区域范围的树木高度信息以及原始的地形高程数据进行矢量叠加，得到优化后的高程数据，既实际的被观测对象的实际的高程数据，空间可见性分析模块基于该实际的高程数据、铁塔站点的信息(铁塔经纬度信息和铁塔高度信息)、监控设备的技术参数进行仿真，得到基于存量铁塔站点及拟采用监控设备的覆盖效果仿真结果。
在得到基于存量铁塔站点及拟采用监控设备的覆盖效果结果后，将该覆盖效果结果矢量化，与林场矢量覆盖范围进行相交处理，得到精确的相交面积，将相交面积除以林场覆盖面积，得到监控覆盖率。当当前监控覆盖率低于预期值时，通过视域分析工具筛选存量铁塔站点中覆盖半径重合度高的站点，并考虑结合项目特征设立多项铁塔站点新选址考虑因素，如：①与覆盖目标的距离；②选址位置高程情况；③选址位置坡度情况；④附近主干道路信息；⑤周边环境是否适宜施工等，对目标覆盖区域进行新增站址规划，再将相关参数重新输入到空间性分析模块，得到优化方案后的覆盖率，通过判断覆盖率是否达到预设的阈值进行迭代优化。
在勘察校正阶段，针对规划方案进行现场勘察，重点排查现场复杂的外界环境对于监控点位覆盖效果的影响，如铁塔周边高大树木、建筑物对于视线的遮挡。对于现场实勘不适合的站点进行替换或删除后，将校正后的站点信息再次输入空间可见性分析模块进行仿真，得到最终的仿真结果。
此外，可通过ArcScene的3D可视化能力，做方案优化前后的3D仿真效果对比。
本发明方法借鉴城市规划中的景观规划方法，将GIS系统中的空间可见性分析应用于监控项目覆盖效果仿真，相比于现有技术在拼盘监控布局点位的覆盖效果时，要素考虑不全、缺乏整体性，本发明方法考虑要素更加齐全，仿真效果与实际更加接近，能够提供给规划人员作为参考以快速优化监控覆盖方案，获得更好的覆盖效果以及更准确的覆盖率。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于空间可见性分析的视频监控覆盖效果仿真方法，其特征在于，包括：
接收目标覆盖区域的地形高程数据、目标覆盖区域的基础信息、视频监控设备选型参数以及存量铁塔站点信息；
根据所述地形高程数据和所述基础信息，经过数据校正后获得所述目标覆盖区域实际的高程数据；
基于所述实际的高程数据、所述视频监控设备选型参数以及所述存量铁塔站点信息，采用空间可见性算法进行仿真，获得基于所述存量铁塔站点以及所述视频监控设备的覆盖效果仿真结果；
将所述覆盖效果仿真结果矢量化，并与所述目标覆盖区域矢量进行相交处理，获得相交面积；
根据所述相交面积与所述目标覆盖区域的总面积获得覆盖率；
当所述覆盖率低于期望值时，通过视域分析工具筛选出铁塔站点中覆盖半径重合度高的铁塔站点，以剔除所述覆盖半径重合度高的铁塔站点；
接收新增铁塔站点后的目标覆盖区域的地形高程数据、目标覆盖区域的基础信息、监控设备选型参数以及铁塔站点信息，并采用空间可见性算法进行仿真，获得优化后的覆盖效果仿真结果；其中，所述新增的铁塔站点在剔除覆盖半径重合度高的存量站点后，根据预设的要求规划新增铁塔站点后得到。
2.根据权利要求1所述的基于空间可见性分析的视频监控覆盖效果仿真系方法，其特征在于，还包括：
接收经过现场勘察校正后的数据，并根据所述校正后的数据，采用所述空间可见性算法进行仿真，获得最终的覆盖效果仿真结果。
3.根据权利要求1~2任一项所述的基于空间可见性分析的视频监控覆盖效果仿真方法，其特征在于，所述地形高程数据包括含有所述地形高程数据的地形图。
4.根据权利要求1~2任一项所述的基于空间可见性分析的视频监控覆盖效果仿真方法，其特征在于，所述目标覆盖区域的基础信息包括：目标覆盖区域的被监控物高度信息。
5.根据权利要求1~2任一项所述的基于空间可见性分析的视频监控覆盖效果仿真方法，其特征在于，所述视频监控设备的选型参数包括：摄像机挂高、扫描的水平范围、扫描的垂直范围以及覆盖半径。
6.根据权利要求1~2任一项所述的基于空间可见性分析的视频监控覆盖效果仿真方法，其特征在于，所述铁塔站点信息包括：铁塔经纬度信息、铁塔高度信息。
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