CN115567678A - 一种高空抛物监测方法及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高空抛物监测方法及其系统，属于监控技术领域，通过校准高位摄像头和低位摄像头的拍摄图片，获取到整个高空抛物的抛物轨迹，解决了准确的获取抛物砸中人体的瞬间画面技术问题，本发明通过两个不同拍摄角度的摄像头，可以拍摄到高空抛物从抛出到落地的整个轨迹过程，极大的加强了追溯视频作为证据的力度，本发明对两个摄像头的画面进行定位，极大的提高了抛物轨迹的定位精度，且降低了对现场安装的要求，本发明想WEB推送抛物报警信息，极大的方便了巡视人员对抛物事件的事后追溯。

Description

一种高空抛物监测方法及其系统

技术领域

本发明属于监控技术领域，涉及一种高空抛物监测方法及其系统。

背景技术

高空抛物被称为“悬在城市上空的痛”。

高空抛物属于危险行为，情节严重者可能构成犯罪，将被追究刑事责任。

传统的监控系统具有以下缺点：

1.无法确认抛物的来自哪层楼，整栋楼成了“被告”，共同承担责任。

2.由于摄影头安装时的拍摄仰角问题，只能拍摄到楼层的部分画面，无法准确的获取抛物砸中人体的瞬间画面，无法形成有效的证据。

发明内容

本发明为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种高空抛物监测方法及其系统，解决了准确的获取抛物砸中人体的瞬间画面技术问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高空抛物监测方法，监控中心服务器分别采集高位摄像头和低位摄像头的视频数据；

监控中心服务器截取高位摄像头的视频数据中的一帧图片，并预处理为图片V1；同时，监控中心服务器还截取低位摄像头的视频数据中的一帧图片，并预处理成图片V2；

分别对图片V1和图片V2进行网格化处理；

在图片V1和图片V2的重合部分，分别选出基准网格X1和基准网格X2；

在基准网格X1中选择一个拍摄实物作为标志物，设定该标志物为基准物M；

在基准网格X1中建立第一坐标系，作为基准网格X1的定位坐标系，第一坐标系的原点为基准网格X1中的一个像素点O，像素点O与基准物M不重合；

在基准网格X2中找出基准物M，在基准网格X2中建立第二坐标系，作为基准网格X2的定位坐标系，第二坐标系的原点为基准网格 X2中的一个像素点O’，像素点O’与基准物M不重合；

分别计算基准物M在第一坐标系和第二坐标系中的参考坐标；

根据参考坐标对基准网格X1和基准网格X2进行定位，使图片 V1和图片V2的原点之间的距离在预设误差阈值内，完成高位摄像头和低位摄像头之间的位置校准；

监控中心服务器分别采集高位摄像头和低位摄像头的视频数据进行实时处理，采用背景建模的方法识别背景实物，并分析出移动的物体；

对移动的物体采用长短期记忆网络LSTM分类模型进行分类，识别是否为高空抛物；

确认为高空抛物后，记录高位摄像头和低位摄像头的视频数据，并根据高空抛物的轨迹，分析高位摄像头所拍摄到的高空抛物和低位摄像头所拍摄到的高空抛物是否为同一个物体，并标记高位摄像头和低位摄像头拍摄到的高空抛物的视频数据为视频证据：如果不是同一个物体，标记低位摄像头拍摄到的高空抛物的视频数据为抛物信息丢失；如果是同一个物体，则标记低位摄像头拍摄到的高空抛物的视频数据为抛物信息正确；

保存视频证据并生成抛物报警信息，通过WEB页面推送抛物报警信息。

优选的，基准网格X1为图片V1上的一个网格，基准网格X2为图片V2上的一个网格；

基准网格X1和基准网格X2中的拍摄实物相同。

优选的，所述基准物M一定为同时存在于基准网格X1和基准网格X2中的一个拍摄实物。

优选的，在根据参考坐标对基准网格X1和基准网格X2进行定位时，根据以下步骤进行：

步骤S1：将原点O和原点O’重合；

步骤S2：分别计算出基准物M在第一坐标系中的参考坐标(Mx,My)和基准物M在第一坐标系中的参考坐标(Mx’,My’)；

步骤S3：根据参考坐标(Mx’,My’)到参考坐标(Mx,My)的位移，来确定原点O’到原点O的偏移量值；

步骤S4：根据偏移量值，将原点O’进行偏移；

步骤S5：重新获取高位摄像头的视频数据中的一帧图片，并同时重新获取低位摄像头的视频数据中的一帧图片；

根据步骤S1到步骤S4的方法进行二次定位。

优选的，所述预设误差阈值为一个距离的误差值，即，原点O到原点O’的距离的误差值。

优选的，在分析高位摄像头所拍摄到的高空抛物和低位摄像头所拍摄到的高空抛物是否为同一个物体时，通过该物体的移动轨迹进行判断。

一种高空抛物监测系统，包括前端监控采集单元和中心存储及监控显示单元，前端监控采集单元包括两个高清定焦摄像机和一个接入交换机，两个高清定焦摄像机的拍摄仰角不同，根据拍摄仰角将两个高清定焦摄像机区分为高位摄像头和低位摄像头；

两个高清定焦摄像机均与接入交换机通过数据线进行通信；

中心存储及监控显示单元包括核心交换机、网络视频录像机、监控中心服务器服务器和数个显示终端，核心交换机分别于网络视频录像机和监控中心服务器通过网线进行通信，显示终端与监控中心服务器通信。

优选的，所述显示终端包括手机和客户端服务器，所述核心交换机还设有网络接口，用于连接外部互联网。

优选的，所述网络视频录像机还与一个高清监视器连接。

本发明的有益效果：

本发明所述的一种高空抛物监测方法及其系统，解决了准确的获取抛物砸中人体的瞬间画面技术问题，本发明通过两个不同拍摄角度的摄像头，可以拍摄到高空抛物从抛出到落地的整个轨迹过程，极大的加强了追溯视频作为证据的力度，本发明对两个摄像头的画面进行定位，极大的提高了抛物轨迹的定位精度，且降低了对现场安装的要求，本发明想WEB推送抛物报警信息，极大的方便了巡视人员对抛物事件的事后追溯。

附图说明

图1为本发明的摄像头校准流程图；

图2是本发明的校准计算流程图；

图3是本发明的图片V1和图片V2网格化后的示意图；

图4是本发明的图片V1和图片V2未校准时重合部分的基准物 M的位置示意图；

图5是本发明的图片V1和图片V2校准后的重合部分的基准物 M的位置示意图；

图6是本发明第一坐标系和第二坐标系原点重合的数学模型图；

图7是本发明的第二坐标系向第一坐标系偏移的数学模型图；

图8是本发明的系统构架图。

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做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。

实施例1：

如图1-图8所示的一种高空抛物监测方法，监控中心服务器分别采集高位摄像头和低位摄像头的视频数据；

监控中心服务器截取高位摄像头的视频数据中的一帧图片，并预处理为图片V1；同时，监控中心服务器还截取低位摄像头的视频数据中的一帧图片，并预处理成图片V2；

分别对图片V1和图片V2进行网格化处理；

在图片V1和图片V2的重合部分，分别选出基准网格X1和基准网格X2；

在基准网格X1中选择一个拍摄实物作为标志物，设定该标志物为基准物M；

在基准网格X1中建立第一坐标系，作为基准网格X1的定位坐标系，第一坐标系的原点为基准网格X1中的一个像素点 O，像素点O与基准物M不重合；

在基准网格X2中找出基准物M，在基准网格X2中建立第二坐标系，作为基准网格X2的定位坐标系，第二坐标系的原点为基准网格 X2中的一个像素点O’，像素点O’与基准物M不重合；

本发明采用两个拍摄仰角不同的摄像头对楼层进行拍摄，高位摄像头采用大仰角拍摄楼层的高层画面，低位摄像头采用小仰角拍摄楼层的底层画面，两个摄像头的画面必定有重合部分，这样就降低了对现场安装的要求，只要两个摄像头拍摄的画面合起来能覆盖整个楼梯以及楼下的道路，就可以拍摄出整个高空抛物的坠落轨迹，极大的增加了追溯视频作为证据的力度。

具体的摄像头校准流程如图1所示，包括如下步骤：

步骤1：获取高位摄像头所拍摄到的一帧图片；

步骤2：将图片进行预处理，获得清洗的图片V1，本发明中，预处理包括图片降噪处理；

步骤3：将图片V1做网格化处理，如图3所示，为图片V1做网格化处理后的示意图；

步骤4：选取图片V1的边沿的一个网格作为基准网格X1，如图 3所示，本发明中，选取的边沿为下边沿，即H1行，并将该行的第一个网格H1-L1作为基准网格，其中L1为图片V1做网格化处理后的第一列网格，H1-L1即为第一行第一列。

本发明选用第一行第一列的网格作为基准网格，有利于后期的定位处理，即第一行第一列的网格的原点可以与图片V1的原点重合。

步骤5：获取基准网格X1中的一个标志物作为基准物M，本发明在找基准物M时，采用人工标定的方式，即，人工选择图片中的一个实物作为标志物，方便后期安装定位；

步骤6：基准网格X1的原点建立第一坐标系，获取计算基准物 M在第一坐标系中的坐标，本发明中，图片V1的原点为图片最下角的顶点作为原点，而基准网格X1的原点也为基准网格X1的左下角的顶点，基准网格X1的原点与图片V1的原点重合；

步骤7：获取低位摄像头的一帧图片，由于楼层为固定物体，所以本发明在定位校准摄像头的拍摄角度时，可以分别获取高位摄像头和低位摄像头所拍摄的图片；

步骤8：对步骤7中获取的图片进行预处理，得到清晰的图片 V2；

步骤9：将图片V2做网格化处理，本实施了中，图片V2的原点则设定在图片V2的左上角的顶点，而图片V2中的基准网格X2的原点同样也设在左上角的顶点，图片V2的原点与基准网格X2的原点重合；

步骤10：建立图片V1和图片V2之间的网格映射关系，本发明为了准确的定位图片V1和图片V2的位置，在对两个图片进行网格化时，采用相同的行数和列数进行网格化，如图3-图5所示，图片 V1和图片V2的网格均为Hn行和Ln列，在两个图片中，n的取值相同,图中的n取值为6，并建立网格映射关系，如，在图片V1中， H1-L1的网格对应图片V2中的H1-L1的网格。

步骤11：找出与基准网格X1对应的基准网格X2；本实施了中，施工人员根据网格映射关系对两个摄像头的拍摄角度进行大致调整，使网格X2与基准网格X1叠加；

步骤12：在基准网格X2中找出基准物M，本实施了中，基准物 M一定要在基准网格X1和基准网格X2中同时出现，如果没有，则需要调整两个摄像头的拍摄角度；

步骤13：基准网格X2的原点建立第二坐标系，获取计算基准物 M在第二坐标系中的坐标，第二坐标系的原点与图片V2的原点重合；

步骤14：根据基准物M的两个坐标进行修正，最终让两个坐标系的原点之间的距离到达误差允许范围之内。

分别计算基准物M在第一坐标系和第二坐标系中的参考坐标；

根据参考坐标对基准网格X1和基准网格X2进行定位，使图片 V1和图片V2的原点之间的距离在预设误差阈值内，完成高位摄像头和低位摄像头之间的位置校准；

如图2、图6和图7所示，本发明在进行位置校准时，采用以下步骤：

步骤

A1：第一坐标系原点为O，基准物M，第二坐标系原点为O’，基准物M’；

步骤A2：对齐原点O和原点O’,获得基准物M和基准物M’之间的坐标偏差距离L，获取基准物M的坐标和基准物M’的坐标，计算出原点O到原点O’的偏移量值；

本发明中，基准物M和基准物M’在实际画面中为同一个物体，所以，基准物M’在第一坐标中的参考坐标其实即为原点O’向原点 O的偏移坐标，本发明根据该偏移坐标对原点O’进行偏移；

步骤A3：根据坐标偏差距离L和偏移坐标，调整O’的位置，使 O’向O偏移；

步骤A4：高位摄像头和低位摄像头重新拍摄照片，再次根据步骤A1到步骤A3的方法进行修正，直到原点O’与原点O之间的坐标偏差L到达预设误差范围之内，实际应用的过程中，想让两个摄像头拍摄的图片完全重合及其困难，所以本发明采用误差阈值的方法对两个摄像头的拍摄的图片进行定位，加快了定位过程，且不会影响图片证据的获取；

步骤A5：结束校准。

本发明在识别高空抛物前，对两个摄像头的图像进行校准，使两个画面基本上重合，具有画面延续性，增加了抛物轨迹的准确度。

监控中心服务器分别采集高位摄像头和低位摄像头的视频数据进行实时处理，采用背景建模的方法识别背景实物，并分析出移动的物体；

对移动的物体采用长短期记忆网络LSTM分类模型进行分类，识别是否为高空抛物；

本发明采用背景建模的方法识别背景实物为现有技术，故不详细叙述，包括设定建筑外轮廓线及特殊位置线，一旦出现运动物体轨迹由内而外穿过所述轮廓线，或从上至下穿越所述特殊位置线，即可认定是高空抛物；

本发明还采用长短期记忆网络LSTM分类模型进行分类，将所述轨迹曲线趋势、物体移动加速度、物体前后帧交并比、物体形状、像素大小变化参数作为特征数据输入到LSTM中获取分类结果，判断是否为误报；长短期记忆网络LSTM分类模型为现有技术，故不详细叙述。

确认为高空抛物后，记录高位摄像头和低位摄像头的视频数据，并根据高空抛物的轨迹，分析高位摄像头所拍摄到的高空抛物和低位摄像头所拍摄到的高空抛物是否为同一个物体，并标记高位摄像头和低位摄像头拍摄到的高空抛物的视频数据为视频证据：如果不是同一个物体，标记低位摄像头拍摄到的高空抛物的视频数据为抛物信息丢失；如果是同一个物体，则标记低位摄像头拍摄到的高空抛物的视频数据为抛物信息正确；

由于两个摄像头的图片进行了校准，所以，在高位摄像头拍摄到高空抛物后，低位摄像头依然能延续的拍摄到高空抛物的抛物轨迹，低位摄像头拍摄的仰角小，可以拍摄到抛物落地的整个过程，如有砸中人的事件，则可以拍摄到砸中人的瞬间的画面，并以该画面作为证据进行追溯。

如图5所示，在确认为高空抛物后，本发明将在视频中用方框标记出高空抛物的位置及其轨迹，从而方便查看。

保存视频证据并生成抛物报警信息，通过WEB页面推送抛物报警信息。

本发明采用WEB页面的方式为巡视人员提供事件追溯界面，极大的方便了巡视人员的操作。

优选的，基准网格X1为图片V1上的一个网格，基准网格X2为图片V2上的一个网格；

基准网格X1和基准网格X2中的拍摄实物相同。

优选的，所述基准物M一定为同时存在于基准网格X1和基准网格X2中的一个拍摄实物。

优选的，在根据参考坐标对基准网格X1和基准网格X2进行定位时，根据以下步骤进行：

步骤S1：将原点O和原点O’重合；

步骤S2：分别计算出基准物M在第一坐标系中的参考坐标 (Mx,My)和基准物M在第一坐标系中的参考坐标(Mx’,My’)；

步骤

S3：根据参考坐标(Mx’,My’)到参考坐标(Mx,My)的位移，来确定原点O’到原点O的偏移量值；

步骤S4：根据偏移量值，将原点O’进行偏移；

步骤S5：重新获取高位摄像头的视频数据中的一帧图片，并同时重新获取低位摄像头的视频数据中的一帧图片；

根据步骤S1到步骤S4的方法进行二次定位。

优选的，所述预设误差阈值为一个距离的误差值，即，原点O到原点O’的距离的误差值。

优选的，在分析高位摄像头所拍摄到的高空抛物和低位摄像头所拍摄到的高空抛物是否为同一个物体时，通过该物体的移动轨迹进行判断。

实施例2：

如图8所示的实施例2所述的一种高空抛物监测系统是与实施例 1所述的一种高空抛物监测方法配套的，包括前端监控采集单元和中心存储及监控显示单元，前端监控采集单元包括两个高清定焦摄像机和一个接入交换机，两个高清定焦摄像机的拍摄仰角不同，根据拍摄仰角将两个高清定焦摄像机区分为高位摄像头和低位摄像头；

两个高清定焦摄像机均与接入交换机通过数据线进行通信；

中心存储及监控显示单元包括核心交换机、网络视频录像机、监控中心服务器服务器和数个显示终端，核心交换机分别于网络视频录像机和监控中心服务器通过网线进行通信，显示终端与监控中心服务器通信。

优选的，所述显示终端包括手机和客户端服务器，所述核心交换机还设有网络接口，用于连接外部互联网。

优选的，所述网络视频录像机还与一个高清监视器连接。

本发明所述的一种高空抛物监测方法及其系统，解决了准确的获取抛物砸中人体的瞬间画面技术问题，本发明通过两个不同拍摄角度的摄像头，可以拍摄到高空抛物从抛出到落地的整个轨迹过程，极大的加强了追溯视频作为证据的力度，本发明对两个摄像头的画面进行定位，极大的提高了抛物轨迹的定位精度，且降低了对现场安装的要求，本发明想WEB推送抛物报警信息，极大的方便了巡视人员对抛物事件的事后追溯。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种高空抛物监测方法，其特征在于：监控中心服务器分别采集高位摄像头和低位摄像头的视频数据；

监控中心服务器截取高位摄像头的视频数据中的一帧图片，并预处理为图片V1；同时，监控中心服务器还截取低位摄像头的视频数据中的一帧图片，并预处理成图片V2；

分别对图片V1和图片V2进行网格化处理；

在图片V1和图片V2的重合部分，分别选出基准网格X1和基准网格X2；

在基准网格X1中选择一个拍摄实物作为标志物，设定该标志物为基准物M；

在基准网格X1中建立第一坐标系，作为基准网格X1的定位坐标系，第一坐标系的原点为基准网格X1中的一个像素点O，像素点O与基准物M不重合；

在基准网格X2中找出基准物M，在基准网格X2中建立第二坐标系，作为基准网格X2的定位坐标系，第二坐标系的原点为基准网格X2中的一个像素点O’，像素点O’与基准物M不重合；

分别计算基准物M在第一坐标系和第二坐标系中的参考坐标；

根据参考坐标对基准网格X1和基准网格X2进行定位，使图片V1和图片V2的原点之间的距离在预设误差阈值内，完成高位摄像头和低位摄像头之间的位置校准；

监控中心服务器分别采集高位摄像头和低位摄像头的视频数据进行实时处理，采用背景建模的方法识别背景实物，并分析出移动的物体；

对移动的物体采用长短期记忆网络LSTM分类模型进行分类，识别是否为高空抛物；

确认为高空抛物后，记录高位摄像头和低位摄像头的视频数据，并根据高空抛物的轨迹，分析高位摄像头所拍摄到的高空抛物和低位摄像头所拍摄到的高空抛物是否为同一个物体，并标记高位摄像头和低位摄像头拍摄到的高空抛物的视频数据为视频证据：如果不是同一个物体，标记低位摄像头拍摄到的高空抛物的视频数据为抛物信息丢失；如果是同一个物体，则标记低位摄像头拍摄到的高空抛物的视频数据为抛物信息正确；

保存视频证据并生成抛物报警信息，通过WEB页面推送抛物报警信息。

2.如权利要求1所述的一种高空抛物监测方法，其特征在于：基准网格X1为图片V1上的一个网格，基准网格X2为图片V2上的一个网格；

基准网格X1和基准网格X2中的拍摄实物相同。

3.如权利要求1所述的一种高空抛物监测方法，其特征在于：所述基准物M一定为同时存在于基准网格X1和基准网格X2中的一个拍摄实物。

4.如权利要求1所述的一种高空抛物监测方法，其特征在于：在根据参考坐标对基准网格X1和基准网格X2进行定位时，根据以下步骤进行：

步骤S1：将原点O和原点O’重合；

步骤S2：分别计算出基准物M在第一坐标系中的参考坐标(Mx,My)和基准物M在第一坐标系中的参考坐标(Mx’,My’)；

步骤S3：根据参考坐标(Mx’,My’)到参考坐标(Mx,My)的位移，来确定原点O’到原点O的偏移量值；

步骤S4：根据偏移量值，将原点O’进行偏移；

步骤S5：重新获取高位摄像头的视频数据中的一帧图片，并同时重新获取低位摄像头的视频数据中的一帧图片；

根据步骤S1到步骤S4的方法进行二次定位。

5.如权利要求1所述的一种高空抛物监测方法，其特征在于：所述预设误差阈值为一个距离的误差值，即，原点O到原点O’的距离的误差值。

6.如权利要求1所述的一种高空抛物监测方法，其特征在于：在分析高位摄像头所拍摄到的高空抛物和低位摄像头所拍摄到的高空抛物是否为同一个物体时，通过该物体的移动轨迹进行判断。

7.一种高空抛物监测系统，其特征在于：包括前端监控采集单元和中心存储及监控显示单元，前端监控采集单元包括两个高清定焦摄像机和一个接入交换机，两个高清定焦摄像机的拍摄仰角不同，根据拍摄仰角将两个高清定焦摄像机区分为高位摄像头和低位摄像头；

两个高清定焦摄像机均与接入交换机通过数据线进行通信；

中心存储及监控显示单元包括核心交换机、网络视频录像机、监控中心服务器服务器和数个显示终端，核心交换机分别于网络视频录像机和监控中心服务器通过网线进行通信，显示终端与监控中心服务器通信。

8.如权利要求7所述的一种高空抛物监测系统，其特征在于：所述显示终端包括手机和客户端服务器，所述核心交换机还设有网络接口，用于连接外部互联网。

9.如权利要求7所述的一种高空抛物监测系统，其特征在于：所述网络视频录像机还与一个高清监视器连接。

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