CN112394347A - 一种目标检测方法、装置及设备 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种目标检测方法、装置及设备，该方法包括：获取雷达探测到的触发预报警的目标的雷达坐标；根据雷达坐标和最新的雷达坐标与球机PTZ参数之间的映射关系，确定与雷达坐标匹配的球机PTZ参数；将球机的PTZ参数进行调整，使调整后的球机PTZ参数为与雷达坐标匹配的球机PTZ参数，以使球机对目标进行拍摄时将目标置于球机所拍摄图像的视野中心；获取并根据雷达探测到的目标的目标距离信息，控制球机快速对焦并对目标进行拍摄；根据球机的拍摄图像对目标进行检测，当检测到目标为防区报警目标时，触发报警。通过本申请的技术方案，在水域应用场景中，可以自动对雷达和球机进行联合标定，实现全自动标定，提高了标定效率。

Description

一种目标检测方法、装置及设备
技术领域
本申请涉及监控领域，尤其是涉及一种目标检测方法、装置及设备。
背景技术
雷达是利用电磁波探测目标对象的传感器，雷达发射电磁波对目标对象进行照射，并接收该目标对象的回波，由此能够获得该目标对象至电磁波发射点的距离，距离变化率(径向速度)，方位，高度等信息。
球机是采集目标对象的视频图像的传感器，视频图像能够提供形貌、颜色、纹理等信息，视频图像是利用成像器件对固定视场进行曝光获得。
随着探测准确度要求的提高，在环境感知、目标探测等应用场景，需要对雷达获取的探测数据与球机采集的视频图像进行融合，如根据该探测数据和该视频图像得到信息更丰富的图像，从而基于融合结果进行目标检测。
为了对同一目标对象的探测数据与视频图像进行融合，需要对雷达坐标系(雷达获取的探测数据的坐标系)与球机坐标系(球机采集的视频图像的坐标系)的映射关系进行标定，即，人工标定雷达坐标系与球机坐标系的映射关系。
但是，上述方式需要人工标定雷达坐标系与球机坐标系的映射关系，在某些应用场景下，可能无法完成映射关系的人工标定，且存在一定的人力成本。
发明内容
第一方面，本申请提供一种目标检测方法，所述方法应用于雷球联动设备，所述雷球联动设备至少包括雷达和球机构成的一体机，所述雷达用于对水域中的目标进行位置和距离探测，所述球机用于对所述水域中的目标进行检测和报警复核，所述方法包括：
获取所述雷达探测到的触发预报警的目标的雷达坐标；
根据所述雷达坐标和最新的雷达坐标与球机PTZ参数之间的映射关系，确定与所述雷达坐标匹配的球机PTZ参数；
将所述球机的PTZ参数进行调整，使调整后的球机PTZ参数为与所述雷达坐标匹配的球机PTZ参数，以使所述球机对所述目标进行拍摄时将所述目标置于所述球机所拍摄图像的视野中心；
获取并根据所述雷达探测到的所述目标的目标距离信息，控制所述球机快速对焦并对所述目标进行拍摄；
根据所述球机的拍摄图像对所述目标进行检测，当检测到所述目标为防区报警目标时，触发报警；
其中，所述雷达坐标为雷达极坐标，所述映射关系为雷达极坐标与球机PTZ参数之间的标定矩阵；所述标定矩阵的获取过程包括：
获取更新的测量参数集，所述测量参数集包括：(1)水尺的水位测量数据，所述水位测量数据是用于对当前水域进行水位测量的水尺所呈现的测量数据；(2)所述球机到水尺上固定位置的高度差；(3)姿态传感器对所述球机测量的球机姿态数据，所述球机姿态数据至少包括所述球机与水平地面的倾斜角度γ；(4)所述雷达与所述球机的相对高度Δh；(5)所述雷达的天线阵列平面与安装支架的垂直方向夹角β；(6)所述球机水平方向零度视场角与所述雷达的零度视场角的夹角η；
根据所述测量参数集，确定更新的所述球机与水平地面的实际高度差hc，更新的所述雷达与水平地面的实际高度差hr；及所述雷达的垂直俯仰角度α；
根据更新的所述球机与水平地面的实际高度差hc，更新的所述雷达与水平地面的实际高度差hr，所述雷达的垂直俯仰角度α和所述球机水平方向零度视场角与所述雷达的零度视场角的夹角η，确定更新的所述标定矩阵。
第二方面，本申请提供一种目标检测装置，所述装置应用于雷球联动设备，所述雷球联动设备至少包括雷达和球机构成的一体机，所述雷达用于对水域中的目标进行位置和距离探测，所述球机用于对所述水域中的目标进行检测和报警复核，所述装置包括：
获取模块，用于获取所述雷达探测到的触发预报警的目标的雷达坐标；
确定模块，用于根据所述雷达坐标和最新的雷达坐标与球机PTZ参数之间的映射关系，确定与所述雷达坐标匹配的球机PTZ参数；
处理模块，用于将所述球机的PTZ参数进行调整，使调整后的球机PTZ参数为与所述雷达坐标匹配的球机PTZ参数，以使所述球机对所述目标进行拍摄时将所述目标置于所述球机所拍摄图像的视野中心；
控制模块，用于获取并根据所述雷达探测到的所述目标的目标距离信息，控制所述球机快速对焦并对所述目标进行拍摄；
检测模块，用于根据所述球机的拍摄图像对所述目标进行检测，当检测到所述目标为防区报警目标时，触发报警；
其中，所述雷达坐标为雷达极坐标，所述映射关系为雷达极坐标与球机PTZ参数之间的标定矩阵；所述获取模块用于获取所述标定矩阵，具体用于：
获取更新的测量参数集，所述测量参数集包括：(1)水尺的水位测量数据，所述水位测量数据是用于对当前水域进行水位测量的水尺所呈现的测量数据；(2)所述球机到水尺上固定位置的高度差；(3)姿态传感器对所述球机测量的球机姿态数据，所述球机姿态数据至少包括所述球机与水平地面的倾斜角度γ；(4)所述雷达与所述球机的相对高度Δh；(5)所述雷达的天线阵列平面与安装支架的垂直方向夹角β；(6)所述球机水平方向零度视场角与所述雷达的零度视场角的夹角η；
根据所述测量参数集，确定更新的所述球机与水平地面的实际高度差hc，更新的所述雷达与水平地面的实际高度差hr；及所述雷达的垂直俯仰角度α；
根据更新的所述球机与水平地面的实际高度差hc，更新的所述雷达与水平地面的实际高度差hr，所述雷达的垂直俯仰角度α和所述球机水平方向零度视场角与所述雷达的零度视场角的夹角η，确定更新的所述标定矩阵。
第三方面，本申请提供一种雷球联动设备，所述雷球联动设备至少包括雷达和球机构成的一体机，所述雷达用于对水域中的目标进行位置和距离探测，所述球机用于对所述水域中的目标进行检测和报警复核，所述雷球联动设备还包括：处理器和机器可读存储介质，所述机器可读存储介质存储有能够被所述处理器执行的机器可执行指令；
所述处理器用于执行机器可执行指令，以实现如下步骤：
获取所述雷达探测到的触发预报警的目标的雷达坐标；
根据所述雷达坐标和最新的雷达坐标与球机PTZ参数之间的映射关系，确定与所述雷达坐标匹配的球机PTZ参数；
将所述球机的PTZ参数进行调整，使调整后的球机PTZ参数为与所述雷达坐标匹配的球机PTZ参数，以使所述球机对所述目标进行拍摄时将所述目标置于所述球机所拍摄图像的视野中心；
获取并根据所述雷达探测到的所述目标的目标距离信息，控制所述球机快速对焦并对所述目标进行拍摄；
根据所述球机的拍摄图像对所述目标进行检测，当检测到所述目标为防区报警目标时，触发报警；
其中，所述雷达坐标为雷达极坐标，所述映射关系为雷达极坐标与球机PTZ参数之间的标定矩阵；所述标定矩阵的获取过程包括：
获取更新的测量参数集，所述测量参数集包括：(1)水尺的水位测量数据，所述水位测量数据是用于对当前水域进行水位测量的水尺所呈现的测量数据；(2)所述球机到水尺上固定位置的高度差；(3)姿态传感器对所述球机测量的球机姿态数据，所述球机姿态数据至少包括所述球机与水平地面的倾斜角度γ；(4)所述雷达与所述球机的相对高度Δh；(5)所述雷达的天线阵列平面与安装支架的垂直方向夹角β；(6)所述球机水平方向零度视场角与所述雷达的零度视场角的夹角η；
根据所述测量参数集，确定更新的所述球机与水平地面的实际高度差hc，更新的所述雷达与水平地面的实际高度差hr；及所述雷达的垂直俯仰角度α；
根据更新的所述球机与水平地面的实际高度差hc，更新的所述雷达与水平地面的实际高度差hr，所述雷达的垂直俯仰角度α和所述球机水平方向零度视场角与所述雷达的零度视场角的夹角η，确定更新的所述标定矩阵。
第四方面，本申请提供一种机器可读存储介质，所述机器可读存储介质上存储有若干计算机指令，计算机指令被处理器执行时，实现上述目标检测方法。
由以上技术方案可见，本申请实施例中，在水域应用场景中，雷达用于对水域中的目标对象进行监控，且球机用于对水域中的目标对象进行监控，可以根据球机与水平地面的实际高度差hc，雷达与水平地面的实际高度差hr，雷达的垂直俯仰角度α和球机水平方向零度视场角与雷达的零度视场角的夹角η，确定标定矩阵。上述方式可以自动对雷达和球机进行联合标定，实现全自动标定，避免人工多次采集数据进行联合标定，提高了标定效率，实现去人工标定的目的，能够自适应水域潮汐变化带来的影响，标定效果更为精准。
附图说明
为了更加清楚地说明本申请实施例或者现有技术中的技术方案，下面将对本申请实施例或者现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据本申请实施例的这些附图获得其他的附图。
图1是本申请一种实施方式中的目标检测方法的流程示意图；
图2是本申请一种实施方式中的雷球联动设备的结构示意图；
图3是本申请一种实施方式中的目标检测方法的流程示意图；
图4A和图4B是本申请一种实施方式中的应用场景示意图；
图5是本申请一种实施方式中的目标检测装置的结构示意图；
图6是本申请一种实施方式中的雷球联动设备的硬件结构图。
具体实施方式
在本申请实施例使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的，而非限制本申请。本申请和权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其它含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
应当理解，尽管在本申请实施例可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，此外，所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。
本申请实施例提出一种目标检测方法，用于确定雷达极坐标与球机PTZ参数之间的标定矩阵，该方法应用于雷球联动设备，该雷球联动设备至少包括雷达和球机构成的一体机。雷达可以是利用电磁波探测目标对象的传感器，雷达发射电磁波对目标对象进行照射，并接收该目标对象的回波，由此获得该目标对象至电磁波发射点的距离，距离变化率(径向速度)，方位，高度等探测数据。球机可以是采集目标对象的图像数据的传感器，图像数据能够提供形貌、颜色、纹理等信息，图像数据是球机利用成像器件对固定视场进行曝光获得。
雷达可以为毫米波雷达(工作在毫米波波段的雷达)或者激光雷达(以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达)，对此雷达的类型不做限制。雷达的数量可以为一个，也可以为至少两个，当雷达的数量为至少两个时，则可以确定每个雷达的雷达极坐标与球机PTZ参数之间的标定矩阵。
球机具有云台等机械结构，是可以进行PTZ(Pan Tilt Zoom，云台变焦，代表云台全方位(左右/上下)移动及镜头变倍、变焦控制)变化的大范围监控摄像机，能够兼顾监控场景的全景信息和细节信息。P(Pan的简称)表示球机的水平角，T(Tilt的简称)表示球机的俯仰角，Z(Zoom的简称)表示球机的缩放比例因子。借助于云台控制结构，该球机可覆盖的水平方向为360度，垂直方向大于90度。球机的数量可以为一个，也可以为至少两个，当球机的数量为至少两个时，则确定每个球机的球机PTZ参数与雷达极坐标之间的标定矩阵。
比如说，若雷球联动设备包括球机1、球机2、雷达1和雷达2，则确定球机1的球机PTZ参数与雷达1的雷达极坐标之间的标定矩阵，确定球机2的球机PTZ参数与雷达1的雷达极坐标之间的标定矩阵，确定球机1的球机PTZ参数与雷达2的雷达极坐标之间的标定矩阵，确定球机2的球机PTZ参数与雷达2的雷达极坐标之间的标定矩阵。为方便描述，后续以一个雷达和一个球机为例。
在相关技术中，为了确定球机PTZ参数与雷达极坐标之间的标定矩阵，可以人工标定球机PTZ参数与雷达极坐标之间的标定矩阵。比如说，在雷达和球机的重叠视场，针对不同距离和方位上的同一目标对象进行探测，同步采集多组雷达坐标和球机坐标，根据这些雷达坐标和这些球机坐标计算该标定矩阵。
但是，上述方式受限于雷球联动设备的安装场景，仍然需要借助“目标”的数据进行标定，若在雷达无法探测目标的场景(如监测水面场景时动物目标无法行走)，或者，在球机无法探测目标的场景(如较黑暗环境下无法探测到目标)，则上述标定方法失效，无法采集同一个目标的多组雷达坐标和球机坐标。上述方式有一定的人力成本，仍然需要人工参与标定。
针对上述发现，本申请实施例中，在水域应用场景中，可以根据球机与水平地面的实际高度差，雷达与水平地面的实际高度差，雷达的垂直俯仰角度和球机水平方向零度视场角与雷达的零度视场角的夹角，确定标定矩阵，不需要人工标定球机PTZ参数与雷达极坐标之间的标定矩阵，不需要用户参与标定过程，从而实现标定矩阵的自动标定，可以实现免人工标定，节省人力成本。
示例性的，航运经济的快速发展，使得迫切需要加强对水域的监控，雷达与球机相结合，为水域监控提供了新的解决方案。雷达具有全天候全天时工作的特点，球机能够兼顾监控场景的全景信息和细节信息。通过雷达和球机的联合监控，可以提高球机在弱光和恶劣天气下的监控性能，同时也能降低雷达的误检率，进而成为一种高灵敏度、高可靠性的高端安防监控产品。
在雷达和球机联合监控时，为了实现雷达和球机对同一目标的探测，需要进行标定处理，以实现同一目标在雷达坐标系和球机坐标系之间的相互转换，即标定球机PTZ参数与雷达极坐标之间的标定矩阵，这个标定过程也称为联合标定或雷球标定，是指确定雷达与球机在不同坐标系下的转换关系，或者说，确定雷达和球机的参数间的转换关系，以达到对目标对象的一致性描述。
以下结合具体实施例，对本申请实施例的技术方案进行说明。
参见图1所示，为目标检测方法的流程示意图，该方法可以应用于雷球联动设备，雷球联动设备至少包括雷达和球机构成的一体机，雷达用于对水域中的目标(即目标对象)进行位置和距离探测，球机用于对水域中的目标进行检测和报警复核。示例性的，雷达和球机探测的空间范围有重叠，即，雷达和球机能够对同一个目标进行监控，该目标检测方法可以包括以下步骤：
步骤101，获取雷达探测到的触发预报警的目标的雷达坐标。
步骤102，根据雷达坐标和最新的雷达坐标与球机PTZ参数之间的映射关系，确定与该雷达坐标匹配的球机PTZ参数。示例性的，该雷达坐标可以为雷达极坐标，该映射关系可以为雷达极坐标与球机PTZ参数之间的标定矩阵。
步骤103，将球机的PTZ参数进行调整，使调整后的球机PTZ参数为与该雷达坐标匹配的球机PTZ参数(如球机的水平角和球机的俯仰角)，以使球机对目标进行拍摄时将目标置于球机所拍摄图像的视野中心。
步骤104，获取并根据雷达探测到的目标的目标距离信息(即目标与雷达之间的距离)，控制球机快速对焦并对目标进行拍摄。
步骤105，在调整球机PTZ参数并对球机快速对焦后，根据球机的拍摄图像对目标进行检测，当检测到目标为防区报警目标时，触发报警。
示例性的，该雷达坐标可以包括目标与雷达之间的距离，雷达的探测角度，基于标定矩阵，将目标与雷达之间的距离和雷达的探测角度转换为球机PTZ参数，该球机PTZ参数可以包括球机的水平角和俯仰角。然后，控制球机转动到与该水平角和该俯仰角匹配的位置，并基于雷达探测到的目标的目标距离信息进行球机的镜头聚焦。在此基础上，控制球机采集目标的图像数据。显然，由于球机已经转动到与该水平角和该俯仰角匹配的位置，因此，球机探测到的目标与雷达探测的目标为同一目标。通过球机采集到目标的抓拍图像后，根据抓拍图像对雷达的探测结果进行复核，以确定是否有真实的目标存在，并决策输出复核结果。当复核后确定存在真实的目标(即检测到目标为防区报警目标)时，还可以进行报警提示，触发报警过程，对此过程不做限制。
在一种可能的实施方式中，标定矩阵的获取过程可以包括但不限于：
获取更新的测量参数集，测量参数集包括：(1)水尺的水位测量数据，该水位测量数据是用于对当前水域进行水位测量的水尺所呈现的测量数据；(2)球机到水尺上固定位置的高度差；(3)姿态传感器对球机测量的球机姿态数据，球机姿态数据至少包括球机与水平地面的倾斜角度γ；(4)雷达与球机的相对高度Δh；(5)雷达的天线阵列平面与安装支架的垂直方向夹角β；(6)球机水平方向零度视场角与雷达的零度视场角的夹角η。
根据测量参数集，确定更新的球机与水平地面的实际高度差hc，更新的雷达与水平地面的实际高度差hr；及雷达的垂直俯仰角度α。
根据更新的球机与水平地面的实际高度差hc，更新的雷达与水平地面的实际高度差hr，雷达的垂直俯仰角度α和球机水平方向零度视场角与雷达的零度视场角的夹角η，确定更新的雷达极坐标与球机PTZ参数之间的标定矩阵。
示例性的，可以根据测量参数集中的(1)和(2)确定更新的球机与水平地面的实际高度差hc；根据更新的球机与水平地面的实际高度差hc，测量参数集中的(3)和(4)，确定更新的雷达与水平地面的实际高度差hr，hr＝hc+Δh×cosγ。根据测量参数集中的(3)和(5)确定雷达的垂直俯仰角度α，α＝β+γ。
以下结合具体应用场景，对本申请实施例的上述技术方案进行说明。
参见图2所示，为雷球联动设备的结构示意图，该雷球联动设备至少可以包括雷达(如毫米波雷达)，球机(如高速球形摄像机)，姿态探测模块和中央控制模块，关于姿态探测模块和中央控制模块，在图2中并未示出。
雷球联动设备可以安装一个或多个雷达(如毫米波雷达或激光雷达)，当雷达的数量为多个时，每个雷达可以对应不同的探测方位或探测距离，使用多个雷达时可以进行雷达目标匹配，以免造成目标失配导致判断错误。雷达可以配置有雷达天线阵列，从而通过该雷达天线阵列对目标进行探测。雷球联动设备可以安装一个或多个球机，该球机可以为高速球形的摄像机，如光感相机、热成像相机或红外相机等，球机可以借助云台控制结构进行旋转拍摄，比如说，球机可覆盖的指向为水平方向360度，垂直方向大于90度。
在雷球联动设备安装完成后，姿态探测模块用于获取球机姿态数据，球机姿态数据至少包括球机与水平地面的倾斜角度γ。中央控制模块用于获取雷达坐标与球机PTZ参数之间的标定矩阵。以及，根据标定矩阵完成雷达与球机的坐标转换，实现雷达和球机对同一目标的检测，该检测过程参见图1所示。
中央控制模块用于控制各个模块的协调运行，中央控制模块可以置于雷达中，也可以置于球机中，也可以单独成为一个模块，对此不做限制。中央控制模块可以通过有线或者无线等方式与其它模块进行相互通信。
参见图2所示，雷球联动设备可以包括安装支架和防护罩，防护罩保护雷球联动设备的内部电路，安装支架将雷球联动设备固定在测量杆或底座上。防护罩可以对球机和雷达起到防护作用，以防止球机和雷达受到磨损，从而延长雷达和球机的使用寿命。为了不影响球机的正常拍摄，该防护罩可以为透明状。
在一种可能的实施方式中，可以由中央控制模块获取标定矩阵。比如说，在雷球联动设备的安装过程中，若雷球联动设备已安装完成，则可以由中央控制模块获取标定矩阵。或者，在雷球联动设备已安装完成后，每隔预设周期就可以由中央控制模块获取标定矩阵。例如，考虑到水域的水位会发生变化，导致球机与水面的实际高度会发生变化，因此，可以配置预设周期，从而定期启动自动标定功能，每次启动自动标定功能时，需要重新确定该标定矩阵。该预设周期可以是根据经验配置的固定值，如1小时等，该预设周期也可以参照水域的水位变化规律进行设置，比如说，若水位变化规律为稳定，则预设周期可适当长一些，如2小时，若水位变化规律为变化较快，则预设周期可适当短一些，如30分钟，当然，上述数值均是示例，对此预设周不做限制。
在一种可能的实施方式中，参见图3所示，采用如下步骤获取标定矩阵。
步骤301，获取水尺的水位测量数据，该水位测量数据是用于对当前水域进行水位测量的水尺所呈现的测量数据，如可以是水尺与水平地面的实际高度。
示例性的，可以在待监控的水域中部署水尺，水尺用以观测待监控的水域的水位变化，通过水尺能够反映水尺与水平地面的实际高度，即水尺的固定位置与水平地面的实际高度。水尺的固定位置可以是水尺最下方的位置。
示例性的，可以为待监控的水域部署雷球联动设备，如在待监控的水域的岸边部署雷球联动设备，该雷球联动设备中的雷达用于对该水域中的目标进行监控，该雷球联动设备中的球机也用于对该水域中的目标进行监控。
在上述应用场景下，可以通过球机采集目标图像，该目标图像包括水域中的该水尺。由于目标图像包括水尺，且水尺用以观测水域的水位变化，通过水尺能够反映水尺与水平地面的实际高度，因此，可以基于该目标图像确定水尺与水平地面的实际高度(为区分方便，将水尺与水平地面之间的高度记为实际高度)，对此不做限制，只要能够得到水尺与水平地面的实际高度即可。
示例性的，水尺的水位测量数据可以包括水尺与水平地面的实际高度。
步骤302，获取球机到水尺上固定位置的高度差，即球机与水尺的初始高度。
示例性的，在雷球联动设备的安装过程中，可以预先配置球机到水尺上固定位置(水尺的固定位置可以是水尺最下方的位置)的高度差，即球机与水尺的初始高度，如在雷球联动设备人工输入球机与水尺的初始高度。
步骤303，获取姿态传感器对球机测量的球机姿态数据，该球机姿态数据至少可以包括球机与水平地面的倾斜角度，将该倾斜角度记为γ。
比如说，在雷球联动设备安装完成后，球机会存在一定的倾斜角度，姿态传感器与雷球联动设备连体设计或置于雷球联动设备内部，姿态探测模块可以通过姿态传感器获取球机姿态数据，并将该球机姿态数据发送给中央控制模块，使得中央控制模块得到该球机姿态数据，该球机姿态数据包括该倾斜角度γ。
步骤304，获取雷达与球机的相对高度，将该相对高度记为Δh。
示例性的，雷达与球机的相对高度是指雷达与球机在垂直方向上的相对高度，雷达与球机的相对高度固定且为已知，可以预先存储在雷球联动设备中，综上所述，中央控制模块可以得到雷达与球机的相对高度Δh。
步骤305，获取雷达的天线阵列平面与安装支架的垂直方向夹角。
示例性的，雷达的天线阵列平面与安装支架的垂直方向夹角固定且为已知，可以预先存储在雷球联动设备中，综上所述，中央控制模块可以得到雷达的天线阵列平面与安装支架的垂直方向夹角，可以将该夹角记为β。
步骤306，获取球机水平方向零度视场角与雷达的零度视场角的夹角η。
示例性的，球机水平方向零度视场角与雷达的零度视场角的夹角固定且为已知，该夹角预先存储在雷球联动设备中，中央控制模块可以得到该夹角，后续记为η。参见图4A所示，实线表示的坐标系为球机坐标系，虚线表示的坐标系为雷达坐标系。若Y轴方向为雷球联动设备安装的正前方，即为雷达的零度视场角方向，则球机的零度视场角方向为-η，即雷达的零度视场角与球机的零度视场角之间的夹角为-η。夹角η可以为0，也可以不为0。当夹角η为0时，表示雷达和球机的视场相同，雷达和球机的零度视场角重叠，理解为不存在夹角。
示例性的，当雷达的数量为多个时，该夹角的数量也相应地包括多个，即包括各个雷达的零度视场角与球机的零度视场角之间的夹角。
步骤307，获取球机与水平地面的实际高度差，将该实际高度差记为hc，例如，根据水位测量数据和球机到水尺上固定位置的高度差，获取实际高度差hc。
示例性的，水位测量数据可以是水尺与水平地面的实际高度，球机到水尺上固定位置的高度差可以是球机与水尺的初始高度，可以基于水尺与水平地面的实际高度，球机与水尺的初始高度确定球机与水平地面的实际高度差。
比如说，将球机与水尺的初始高度(在雷球联动设备的安装过程中，已经预先配置该初始高度，且该初始高度不发生变化)，与水尺与水平地面的实际高度之间的差值，作为球机与水平地面的实际高度差，即实际高度差hc。
步骤308，获取雷达与水平地面的实际高度差，将该实际高度差记为hr，例如，根据球机与水平地面的实际高度差hc，倾斜角度γ，相对高度Δh，确定雷达与水平地面的实际高度差hr，比如说，hr＝hc+Δh×cosγ。当然，上述只是确定实际高度差hr的示例，还可以通过如下公式确定实际高度差hr：hr＝hc+Δh。
步骤309，获取雷达的垂直俯仰角度，将该垂直俯仰角度记为α。例如，根据倾斜角度γ和雷达的天线阵列平面与安装支架的垂直方向夹角β，确定垂直俯仰角度α，比如说，通过如下公式确定垂直俯仰角度α：α＝β+γ。
综上所述，参见图4B所示，中央控制模块可以得到如下参数：球机与水平地面的实际高度差hc，雷达与水平地面的实际高度差hr，雷达的垂直俯仰角度α(即图中的β与γ之和)，球机水平方向零度视场角与雷达的零度视场角的夹角η(图中未示出η)，基于这些参数就可以确定标定矩阵，参见后续实施例。
步骤310，根据球机与水平地面的实际高度差hc，雷达与水平地面的实际高度差hr，雷达的垂直俯仰角度α和球机水平方向零度视场角与雷达的零度视场角的夹角η，确定雷达极坐标与球机PTZ参数之间的标定矩阵。例如，标定矩阵可以为雷达坐标信息(如雷达探测的目标与雷达之间的距离，雷达的探测角度等)与球机坐标信息(如球机的水平角，球机的俯仰角等)之间的映射关系。
在一种可能的实施方式中，可以采用公式(1)确定雷达极坐标与球机PTZ参数之间的标定矩阵，或者，采用公式(2)确定雷达极坐标与球机PTZ参数之间的标定矩阵。公式(1)是将雷达极坐标(如雷达探测的目标与雷达之间的距离r，雷达的探测角度k)转换到球机PTZ参数(如球机的水平角P，球机的俯仰角T)，公式(2)是将球机PTZ参数转换到雷达极坐标。
Figure BDA0002785371700000131
Figure BDA0002785371700000132
在上述公式中，P表示球机的水平角，T表示球机的俯仰角，r表示雷达探测的目标与雷达之间的距离，k表示雷达的探测角度。
从公式(1)和公式(2)可以看出，hr，hc，α和η为已知时，P和T与r和k有关，因此，可以得到雷达极坐标(如r，k)与球机PTZ参数(如P，T)之间的映射关系，该映射关系就是雷达极坐标与球机PTZ参数之间的标定矩阵。
示例性的，上述执行顺序只是为了方便描述给出的示例，在实际应用中，还可以改变步骤之间的执行顺序，对此执行顺序不做限制。而且，在其它实施例中，并不一定按照本说明书示出和描述的顺序来执行相应方法的步骤，其方法所包括的步骤可以比本说明书所描述的更多或更少。此外，本说明书中所描述的单个步骤，在其它实施例中可能被分解为多个步骤进行描述；本说明书中所描述的多个步骤，在其它实施例也可能被合并为单个步骤进行描述。
由以上技术方案可见，本申请实施例中，在水域应用场景中，雷达用于对水域中的目标对象进行监控，且球机用于对水域中的目标对象进行监控，可以根据球机与水平地面的实际高度差hc，雷达与水平地面的实际高度差hr，雷达的垂直俯仰角度α和球机水平方向零度视场角与雷达的零度视场角的夹角η，确定标定矩阵。上述方式可以自动对雷达和球机进行联合标定，实现全自动标定，避免人工多次采集数据进行联合标定，提高了标定效率，实现去人工标定的目的，能够自适应水域潮汐变化带来的影响，标定效果更为精准。显然，在水域应用场景中，潮汐变化，水涨水落等，都会导致球机与水面的实际高度发生变化，本申请实施例能够适应这种应用场景的需求，不断对标定矩阵进行更新。
基于与上述方法同样的申请构思，本申请实施例中提出一种目标检测装置，所述装置应用于雷球联动设备，所述雷球联动设备至少包括雷达和球机构成的一体机，所述雷达用于对水域中的目标进行位置和距离探测，所述球机用于对所述水域中的目标进行检测和报警复核，参见图5所示，所述装置包括：
获取模块51，用于获取所述雷达探测到的触发预报警的目标的雷达坐标；
确定模块52，用于根据所述雷达坐标和最新的雷达坐标与球机PTZ参数之间的映射关系，确定与所述雷达坐标匹配的球机PTZ参数；
处理模块53，用于将所述球机的PTZ参数进行调整，使调整后的球机PTZ参数为与所述雷达坐标匹配的球机PTZ参数，以使所述球机对所述目标进行拍摄时将所述目标置于所述球机所拍摄图像的视野中心；
控制模块54，用于获取并根据所述雷达探测到的所述目标的目标距离信息，控制所述球机快速对焦并对所述目标进行拍摄；
检测模块55，用于根据所述球机的拍摄图像对所述目标进行检测，当检测到所述目标为防区报警目标时，触发报警；
所述雷达坐标为雷达极坐标，所述映射关系为雷达极坐标与球机PTZ参数之间的标定矩阵；所述获取模块51用于获取所述标定矩阵，具体用于：
获取更新的测量参数集，所述测量参数集包括：(1)水尺的水位测量数据，所述水位测量数据是用于对当前水域进行水位测量的水尺所呈现的测量数据；(2)所述球机到水尺上固定位置的高度差；(3)姿态传感器对所述球机测量的球机姿态数据，所述球机姿态数据至少包括所述球机与水平地面的倾斜角度γ；(4)所述雷达与所述球机的相对高度Δh；(5)所述雷达的天线阵列平面与安装支架的垂直方向夹角β；(6)所述球机水平方向零度视场角与所述雷达的零度视场角的夹角η；
根据所述测量参数集，确定更新的所述球机与水平地面的实际高度差hc，更新的所述雷达与水平地面的实际高度差hr；及所述雷达的垂直俯仰角度α；
根据更新的所述球机与水平地面的实际高度差hc，更新的所述雷达与水平地面的实际高度差hr，所述雷达的垂直俯仰角度α和所述球机水平方向零度视场角与所述雷达的零度视场角的夹角η，确定更新的所述标定矩阵。
在一种可能的实施方式中，所述获取模块51根据所述测量参数集，确定更新的所述球机与水平地面的实际高度差hc，更新的所述雷达与水平地面的实际高度差hr时具体用于：根据所述测量参数集中的(1)和(2)确定更新的所述球机与水平地面的实际高度差hc；根据更新的所述球机与水平地面的实际高度差hc，所述测量参数集中的(3)和(4)，确定更新的所述雷达与水平地面的实际高度差hr；其中，hr＝hc+Δh×cosγ。
在一种可能的实施方式中，所述获取模块51根据所述测量参数集，确定所述雷达的垂直俯仰角度α时具体用于：根据所述测量参数集中的(3)和(5)确定所述雷达的垂直俯仰角度α：其中，α＝β+γ。
在一种可能的实施方式中，所述获取模块51根据更新的所述球机与水平地面的实际高度差hc，更新的所述雷达与水平地面的实际高度差hr，所述雷达的垂直俯仰角度α和所述球机水平方向零度视场角与所述雷达的零度视场角的夹角η，确定更新的所述标定矩阵时具体用于：基于如下公式确定所述标定矩阵：
Figure BDA0002785371700000161
其中，P表示所述球机的水平角，T表示所述球机的俯仰角，r表示所述雷达探测的目标与所述雷达之间的距离，k表示所述雷达的探测角度。
基于与上述方法同样的申请构思，本申请实施例中提出一种雷球联动设备，所述雷球联动设备至少包括雷达和球机构成的一体机，所述雷达用于对水域中的目标进行位置和距离探测，所述球机用于对所述水域中的目标进行检测和报警复核，参见图6所示，所述雷球联动设备还可以包括：处理器61和机器可读存储介质62，所述机器可读存储介质62存储有能够被所述处理器61执行的机器可执行指令；所述处理器61用于执行机器可执行指令，以实现如下步骤：
获取所述雷达探测到的触发预报警的目标的雷达坐标；
根据所述雷达坐标和最新的雷达坐标与球机PTZ参数之间的映射关系，确定与所述雷达坐标匹配的球机PTZ参数；
将所述球机的PTZ参数进行调整，使调整后的球机PTZ参数为与所述雷达坐标匹配的球机PTZ参数，以使所述球机对所述目标进行拍摄时将所述目标置于所述球机所拍摄图像的视野中心；
获取并根据所述雷达探测到的所述目标的目标距离信息，控制所述球机快速对焦并对所述目标进行拍摄；
根据所述球机的拍摄图像对所述目标进行检测，当检测到所述目标为防区报警目标时，触发报警；
其中，所述雷达坐标为雷达极坐标，所述映射关系为雷达极坐标与球机PTZ参数之间的标定矩阵；所述标定矩阵的获取过程包括：
获取更新的测量参数集，所述测量参数集包括：(1)水尺的水位测量数据，所述水位测量数据是用于对当前水域进行水位测量的水尺所呈现的测量数据；(2)所述球机到水尺上固定位置的高度差；(3)姿态传感器对所述球机测量的球机姿态数据，所述球机姿态数据至少包括所述球机与水平地面的倾斜角度γ；(4)所述雷达与所述球机的相对高度Δh；(5)所述雷达的天线阵列平面与安装支架的垂直方向夹角β；(6)所述球机水平方向零度视场角与所述雷达的零度视场角的夹角η；
根据所述测量参数集，确定更新的所述球机与水平地面的实际高度差hc，更新的所述雷达与水平地面的实际高度差hr；及所述雷达的垂直俯仰角度α；
根据更新的所述球机与水平地面的实际高度差hc，更新的所述雷达与水平地面的实际高度差hr，所述雷达的垂直俯仰角度α和所述球机水平方向零度视场角与所述雷达的零度视场角的夹角η，确定更新的所述标定矩阵。
基于与上述方法同样的申请构思，本申请实施例还提供一种机器可读存储介质，所述机器可读存储介质上存储有若干计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，能够实现本申请上述示例公开的目标检测方法。
其中，上述机器可读存储介质可以是任何电子、磁性、光学或其它物理存储装置，可以包含或存储信息，如可执行指令、数据，等等。例如，机器可读存储介质可以是：RAM(Radom Access Memory，随机存取存储器)、易失存储器、非易失性存储器、闪存、存储驱动器(如硬盘驱动器)、固态硬盘、任何类型的存储盘(如光盘、dvd等)，或者类似的存储介质，或者它们的组合。
上述实施例阐明的系统、装置、模块或单元，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。一种典型的实现设备为计算机，计算机的具体形式可以是个人计算机、膝上型计算机、蜂窝电话、相机电话、智能电话、个人数字助理、媒体播放器、导航设备、电子邮件收发设备、游戏控制台、平板计算机、可穿戴设备或者这些设备中的任意几种设备的组合。
为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可以由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其它可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其它可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
而且，这些计算机程序指令也可以存储在能引导计算机或其它可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或者多个流程和/或方框图一个方框或者多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其它可编程数据处理设备上，使得在计算机或者其它可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其它可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种目标检测方法，其特征在于，所述方法应用于雷球联动设备，所述雷球联动设备至少包括雷达和球机构成的一体机，所述雷达用于对水域中的目标进行位置和距离探测，所述球机用于对所述水域中的目标进行检测和报警复核，所述方法包括：
获取所述雷达探测到的触发预报警的目标的雷达坐标；
根据所述雷达坐标和最新的雷达坐标与球机PTZ参数之间的映射关系，确定与所述雷达坐标匹配的球机PTZ参数；
将所述球机的PTZ参数进行调整，使调整后的球机PTZ参数为与所述雷达坐标匹配的球机PTZ参数，以使所述球机对所述目标进行拍摄时将所述目标置于所述球机所拍摄图像的视野中心；
获取并根据所述雷达探测到的所述目标的目标距离信息，控制所述球机快速对焦并对所述目标进行拍摄；
根据所述球机的拍摄图像对所述目标进行检测，当检测到所述目标为防区报警目标时，触发报警；
其中，所述雷达坐标为雷达极坐标，所述映射关系为雷达极坐标与球机PTZ参数之间的标定矩阵；所述标定矩阵的获取过程包括：
获取更新的测量参数集，所述测量参数集包括：(1)水尺的水位测量数据，所述水位测量数据是用于对当前水域进行水位测量的水尺所呈现的测量数据；(2)所述球机到水尺上固定位置的高度差；(3)姿态传感器对所述球机测量的球机姿态数据，所述球机姿态数据至少包括所述球机与水平地面的倾斜角度γ；(4)所述雷达与所述球机的相对高度Δh；(5)所述雷达的天线阵列平面与安装支架的垂直方向夹角β；(6)所述球机水平方向零度视场角与所述雷达的零度视场角的夹角η；
根据所述测量参数集，确定更新的所述球机与水平地面的实际高度差hc，更新的所述雷达与水平地面的实际高度差hr；及所述雷达的垂直俯仰角度α；
根据更新的所述球机与水平地面的实际高度差hc，更新的所述雷达与水平地面的实际高度差hr，所述雷达的垂直俯仰角度α和所述球机水平方向零度视场角与所述雷达的零度视场角的夹角η，确定更新的所述标定矩阵。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述根据所述测量参数集，确定更新的所述球机与水平地面的实际高度差hc，更新的所述雷达与水平地面的实际高度差hr，包括：
根据所述测量参数集中的(1)和(2)确定更新的所述球机与水平地面的实际高度差hc；
根据更新的所述球机与水平地面的实际高度差hc，所述测量参数集中的(3)和(4)，确定更新的所述雷达与水平地面的实际高度差hr；
其中，hr＝hc+Δh×cosγ。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述根据所述测量参数集，确定所述雷达的垂直俯仰角度α，包括：
根据所述测量参数集中的(3)和(5)确定所述雷达的垂直俯仰角度α：
其中，α＝β+γ。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据更新的所述球机与水平地面的实际高度差hc，更新的所述雷达与水平地面的实际高度差hr，所述雷达的垂直俯仰角度α和所述球机水平方向零度视场角与所述雷达的零度视场角的夹角η，确定更新的所述标定矩阵，包括：
基于如下公式确定所述标定矩阵：
Figure FDA0002785371690000021
其中，P表示所述球机的水平角，T表示所述球机的俯仰角，r表示所述雷达探测的目标与所述雷达之间的距离，k表示所述雷达的探测角度。
5.一种目标检测装置，其特征在于，所述装置应用于雷球联动设备，所述雷球联动设备至少包括雷达和球机构成的一体机，所述雷达用于对水域中的目标进行位置和距离探测，所述球机用于对所述水域中的目标进行检测和报警复核，所述装置包括：
获取模块，用于获取所述雷达探测到的触发预报警的目标的雷达坐标；
确定模块，用于根据所述雷达坐标和最新的雷达坐标与球机PTZ参数之间的映射关系，确定与所述雷达坐标匹配的球机PTZ参数；
处理模块，用于将所述球机的PTZ参数进行调整，使调整后的球机PTZ参数为与所述雷达坐标匹配的球机PTZ参数，以使所述球机对所述目标进行拍摄时将所述目标置于所述球机所拍摄图像的视野中心；
控制模块，用于获取并根据所述雷达探测到的所述目标的目标距离信息，控制所述球机快速对焦并对所述目标进行拍摄；
检测模块，用于根据所述球机的拍摄图像对所述目标进行检测，当检测到所述目标为防区报警目标时，触发报警；
其中，所述雷达坐标为雷达极坐标，所述映射关系为雷达极坐标与球机PTZ参数之间的标定矩阵；所述获取模块用于获取所述标定矩阵，具体用于：
获取更新的测量参数集，所述测量参数集包括：(1)水尺的水位测量数据，所述水位测量数据是用于对当前水域进行水位测量的水尺所呈现的测量数据；(2)所述球机到水尺上固定位置的高度差；(3)姿态传感器对所述球机测量的球机姿态数据，所述球机姿态数据至少包括所述球机与水平地面的倾斜角度γ；(4)所述雷达与所述球机的相对高度Δh；(5)所述雷达的天线阵列平面与安装支架的垂直方向夹角β；(6)所述球机水平方向零度视场角与所述雷达的零度视场角的夹角η；
根据所述测量参数集，确定更新的所述球机与水平地面的实际高度差hc，更新的所述雷达与水平地面的实际高度差hr；及所述雷达的垂直俯仰角度α；
根据更新的所述球机与水平地面的实际高度差hc，更新的所述雷达与水平地面的实际高度差hr，所述雷达的垂直俯仰角度α和所述球机水平方向零度视场角与所述雷达的零度视场角的夹角η，确定更新的所述标定矩阵。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，
所述获取模块根据所述测量参数集，确定更新的所述球机与水平地面的实际高度差hc，更新的所述雷达与水平地面的实际高度差hr时具体用于：
根据所述测量参数集中的(1)和(2)确定更新的所述球机与水平地面的实际高度差hc；
根据更新的所述球机与水平地面的实际高度差hc，所述测量参数集中的(3)和(4)，确定更新的所述雷达与水平地面的实际高度差hr；
其中，hr＝hc+Δh×cosγ。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述获取模块根据所述测量参数集，确定所述雷达的垂直俯仰角度α时具体用于：
根据所述测量参数集中的(3)和(5)确定所述雷达的垂直俯仰角度α：
其中，α＝β+γ。
8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述获取模块根据更新的所述球机与水平地面的实际高度差hc，更新的所述雷达与水平地面的实际高度差hr，所述雷达的垂直俯仰角度α和所述球机水平方向零度视场角与所述雷达的零度视场角的夹角η，确定更新的所述标定矩阵时具体用于：
基于如下公式确定所述标定矩阵：
Figure FDA0002785371690000041
其中，P表示所述球机的水平角，T表示所述球机的俯仰角，r表示所述雷达探测的目标与所述雷达之间的距离，k表示所述雷达的探测角度。
9.一种雷球联动设备，其特征在于，所述雷球联动设备至少包括雷达和球机构成的一体机，所述雷达用于对水域中的目标进行位置和距离探测，所述球机用于对所述水域中的目标进行检测和报警复核，所述雷球联动设备还包括：处理器和机器可读存储介质，所述机器可读存储介质存储有能够被所述处理器执行的机器可执行指令；
所述处理器用于执行机器可执行指令，以实现如下步骤：
获取所述雷达探测到的触发预报警的目标的雷达坐标；
根据所述雷达坐标和最新的雷达坐标与球机PTZ参数之间的映射关系，确定与所述雷达坐标匹配的球机PTZ参数；
将所述球机的PTZ参数进行调整，使调整后的球机PTZ参数为与所述雷达坐标匹配的球机PTZ参数，以使所述球机对所述目标进行拍摄时将所述目标置于所述球机所拍摄图像的视野中心；
获取并根据所述雷达探测到的所述目标的目标距离信息，控制所述球机快速对焦并对所述目标进行拍摄；
根据所述球机的拍摄图像对所述目标进行检测，当检测到所述目标为防区报警目标时，触发报警；
其中，所述雷达坐标为雷达极坐标，所述映射关系为雷达极坐标与球机PTZ参数之间的标定矩阵；所述标定矩阵的获取过程包括：
获取更新的测量参数集，所述测量参数集包括：(1)水尺的水位测量数据，所述水位测量数据是用于对当前水域进行水位测量的水尺所呈现的测量数据；(2)所述球机到水尺上固定位置的高度差；(3)姿态传感器对所述球机测量的球机姿态数据，所述球机姿态数据至少包括所述球机与水平地面的倾斜角度γ；(4)所述雷达与所述球机的相对高度Δh；(5)所述雷达的天线阵列平面与安装支架的垂直方向夹角β；(6)所述球机水平方向零度视场角与所述雷达的零度视场角的夹角η；
根据所述测量参数集，确定更新的所述球机与水平地面的实际高度差hc，更新的所述雷达与水平地面的实际高度差hr；及所述雷达的垂直俯仰角度α；
根据更新的所述球机与水平地面的实际高度差hc，更新的所述雷达与水平地面的实际高度差hr，所述雷达的垂直俯仰角度α和所述球机水平方向零度视场角与所述雷达的零度视场角的夹角η，确定更新的所述标定矩阵。
10.一种机器可读存储介质，其特征在于，
所述机器可读存储介质上存储有若干计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，实现权利要求1-4任一项所述的方法步骤。
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