本發(fā)明涉及交通技術(shù)的領(lǐng)域，尤其涉及一種攝像機可視區(qū)域調(diào)用方法。

背景技術(shù)：

目前對于監(jiān)控系統(tǒng)的攝像機的操控大多只停留在簡單的上、下、左、右、變倍等的單一指令操作。由于系統(tǒng)性的局限性，以及人工熟練度和設(shè)備本身靈敏度的影響，這種操縱模式的精準性和實時性都會受到較大的干擾，往往不能在第一時間調(diào)取所需要的監(jiān)控內(nèi)容。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種攝像機可視區(qū)域調(diào)用方法，同步視野與可視區(qū)域，并讓視野中元素盡可能貼近需求，在有效監(jiān)控區(qū)域可以遙控攝像機指向指定位置進行監(jiān)控并調(diào)取畫面，從調(diào)用到攝像機偏轉(zhuǎn)到指定位置時間，效率較以往有明顯提升，在第一時間調(diào)取所需要的監(jiān)控內(nèi)容，保證了精準性和實時性。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個技術(shù)方案是：提供了一種攝像機可視區(qū)域調(diào)用方法，包括以下具體步驟：

步驟1：視攝像機野分析，同步視野和可視區(qū)域；

步驟1.1：同步實時顯示攝像機監(jiān)視范圍，在地理信息系統(tǒng)中，顯示攝像機在當前位置和變倍下的監(jiān)視范圍，并讓監(jiān)視范圍跟隨攝像機的變化而實時改變；

步驟1.2：攝像機最大監(jiān)視范圍估計，計算出每臺攝像機在各個變倍下的可視區(qū)域和人易識別監(jiān)視范圍，為選擇合適的攝像機監(jiān)控指定點位做準備；

步驟1.3：樓宇對視野的遮擋分析，基于的視野選定確定的情況下，進一步進行遮擋分析，并在在地理信息系統(tǒng)中繪制未被遮擋的道路；

步驟1.4：視野覆蓋道路區(qū)域分析，根據(jù)實際需要，在地理信息系統(tǒng)上針對監(jiān)控覆蓋區(qū)域的每條路段劃定重點區(qū)域；

步驟2：可視區(qū)域分析，建立攝像機的模型，攝像機在地理信息系統(tǒng)中的可視區(qū)域可等價于攝像機靶面在二維地圖平面上的投影坐標連線區(qū)域；

步驟2.1：靜止狀態(tài)下攝像機的可視區(qū)域，根據(jù)攝像機物理信息，由計算得到攝像機的靶面和鏡頭邊界，進而計算攝像機視野投影在地面區(qū)域；

步驟2.2：參數(shù)變化攝像機的可視區(qū)域變化，攝像頭偏轉(zhuǎn)和放大縮小操作，均會使可視區(qū)域發(fā)生變化，由于攝像機的地理位置信息，初始狀態(tài)誤差的存在使得計算有偏差，因此需要分析各個因素對模型的影響；

步驟3：實現(xiàn)算法，在視野分析，可視區(qū)域分析的地理信息系統(tǒng)與攝像機聯(lián)動，攝像機指向指定位置的實際應(yīng)用均由相應(yīng)數(shù)學算法實現(xiàn)；

步驟3.1：可視區(qū)域頂點坐標計算，包括靶面位置計算和地面投影計算

步驟3.2：系統(tǒng)性誤差修正，由數(shù)學方法模擬實際鏡頭移動會產(chǎn)生偏差，包括設(shè)備自身精準程度不同產(chǎn)生的非系統(tǒng)性偏差，和由于數(shù)學模型本身的局限產(chǎn)生的系統(tǒng)性偏差，當靶面移動貼近監(jiān)控點的水平面法線時，由于模型中靶面存在邊界，當靶面與法線有交點時會產(chǎn)生頂點坐標次序的變化，需要在算法中予以修正；

步驟4：多監(jiān)控點位覆蓋時監(jiān)控點的選取，綜合視野分析中的內(nèi)容、易識別區(qū)域、最大監(jiān)控范圍分析，易識別區(qū)域優(yōu)先級高于可識別區(qū)域，可識別區(qū)域高于有遮擋區(qū)域，易識別區(qū)域仍有重合時默認選擇離選定點最近的監(jiān)控點，只有可識別區(qū)域覆蓋時默認選擇離選定點最近的監(jiān)控點；

步驟5：攝像機與地理信息系統(tǒng)聯(lián)動，選定地理信息系統(tǒng)上某點調(diào)用監(jiān)控視頻；地理信息系統(tǒng)根據(jù)視野分析選定某攝像機；算法接收選定攝像機參數(shù)，選定點的坐標，計算出視野中心移動指向到選定點時的云臺坐標，以及可視域在地圖上投影四邊形的頂點坐標；根據(jù)視野覆蓋道路分析，計算投影四邊形四個點都落在圈定范圍內(nèi)時的臨界變焦倍數(shù)；以云臺坐標，變焦倍數(shù)為參數(shù)，返回到攝像機監(jiān)控系統(tǒng)，操作偏轉(zhuǎn)攝像機到指定位置。

在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述的步驟2.2中參數(shù)變化攝像機的可視區(qū)域變化還包括攝像機變焦倍數(shù)變化、攝像機云臺坐標變化以及攝像機參數(shù)變化。

在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述的攝像機變焦倍數(shù)變化的過程為：攝像機變焦變化時，攝像機靶面與地面之間距離與攝像機變焦倍數(shù)呈正相關(guān)變化，與可視域面積大小呈反相關(guān)變化。

在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述的攝像機云臺坐標變化的過程為：云臺坐標變化對應(yīng)攝像機以初始位置為基準，水平方向角度偏移量和垂直方向角度偏移量，當發(fā)生偏移時靶面隨之偏轉(zhuǎn)相應(yīng)角度，根據(jù)針孔成像原理可視域由初始的矩形變換為相應(yīng)等腰梯形，可視域頂點坐標可經(jīng)由坐標變換計算得出。

在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述的攝像機參數(shù)包括攝像機分辨率、視角、變焦范圍、海拔高度、地面高度和經(jīng)緯度。

在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述的攝像機可視區(qū)域調(diào)用方法的實測從調(diào)用到攝像機偏轉(zhuǎn)到指定位置時間在2秒以內(nèi)。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的一種攝像機可視區(qū)域調(diào)用方法，同步視野與可視區(qū)域，并讓視野中元素盡可能貼近需求，在有效監(jiān)控區(qū)域可以遙控攝像機指向指定位置進行監(jiān)控并調(diào)取畫面，從調(diào)用到攝像機偏轉(zhuǎn)到指定位置時間，效率較以往有明顯提升，在第一時間調(diào)取所需要的監(jiān)控內(nèi)容，保證了精準性和實時性。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖，其中：

圖1 是靜態(tài)下攝像機在地理信息系統(tǒng)的可視域投影模型示意圖；

圖2是變焦倍數(shù)變化下攝像機靶面的位置變化示意圖；

圖3是變焦倍數(shù)變化下可視域區(qū)域的變化示意圖；

圖4是攝像頭偏轉(zhuǎn)時可視域形狀變化時可視區(qū)域示意圖；

圖5是云臺坐標改變時可視域的移動示意圖；

圖6是攝像機與地理信息系統(tǒng)聯(lián)動流程示意圖。

具體實施方式

下面將對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

本發(fā)明實施例包括：

一種攝像機可視區(qū)域調(diào)用方法，包括以下具體步驟：

步驟1：視攝像機野分析，同步視野和可視區(qū)域；

步驟1.1：同步實時顯示攝像機監(jiān)視范圍，在地理信息系統(tǒng)中，顯示攝像機在當前位置和變倍下的監(jiān)視范圍，并讓監(jiān)視范圍跟隨攝像機的變化而實時改變；

步驟1.2：攝像機最大監(jiān)視范圍估計，計算出每臺攝像機在各個變倍下的可視區(qū)域和人易識別監(jiān)視范圍，為選擇合適的攝像機監(jiān)控指定點位做準備；

步驟1.3：樓宇對視野的遮擋分析，基于的視野選定確定的情況下，進一步進行遮擋分析，并在在地理信息系統(tǒng)中繪制未被遮擋的道路；

步驟1.4：視野覆蓋道路區(qū)域分析，根據(jù)實際需要，在地理信息系統(tǒng)上針對監(jiān)控覆蓋區(qū)域的每條路段劃定重點區(qū)域；

步驟2：可視區(qū)域分析，建立攝像機的模型，攝像機在地理信息系統(tǒng)中的可視區(qū)域可等價于攝像機靶面在二維地圖平面上的投影坐標連線區(qū)域；

步驟2.1：靜止狀態(tài)下攝像機的可視區(qū)域，根據(jù)攝像機物理信息，由計算得到攝像機的靶面和鏡頭邊界，進而計算攝像機視野投影在地面區(qū)域；

步驟2.2：參數(shù)變化攝像機的可視區(qū)域變化，攝像頭偏轉(zhuǎn)和放大縮小操作，均會使可視區(qū)域發(fā)生變化，由于攝像機的地理位置信息，初始狀態(tài)誤差的存在使得計算有偏差，因此需要分析各個因素對模型的影響；

步驟3：實現(xiàn)算法，在視野分析，可視區(qū)域分析的地理信息系統(tǒng)與攝像機聯(lián)動，攝像機指向指定位置的實際應(yīng)用均由相應(yīng)數(shù)學算法實現(xiàn)；

步驟3.1：可視區(qū)域頂點坐標計算，包括靶面位置計算和地面投影計算

步驟3.2：系統(tǒng)性誤差修正，由數(shù)學方法模擬實際鏡頭移動會產(chǎn)生偏差，包括設(shè)備自身精準程度不同產(chǎn)生的非系統(tǒng)性偏差，和由于數(shù)學模型本身的局限產(chǎn)生的系統(tǒng)性偏差，當靶面移動貼近監(jiān)控點的水平面法線時，由于模型中靶面存在邊界，當靶面與法線有交點時會產(chǎn)生頂點坐標次序的變化，需要在算法中予以修正；

步驟4：多監(jiān)控點位覆蓋時監(jiān)控點的選取，綜合視野分析中的內(nèi)容、易識別區(qū)域、最大監(jiān)控范圍分析，易識別區(qū)域優(yōu)先級高于可識別區(qū)域，可識別區(qū)域高于有遮擋區(qū)域。易識別區(qū)域仍有重合時默認選擇離選定點最近的監(jiān)控點，只有可識別區(qū)域覆蓋時默認選擇離選定點最近的監(jiān)控點；

步驟5：攝像機與地理信息系統(tǒng)聯(lián)動，選定地理信息系統(tǒng)上某點調(diào)用監(jiān)控視頻；地理信息系統(tǒng)根據(jù)視野分析選定某攝像機；算法接收選定攝像機參數(shù)，選定點的坐標，計算出視野中心移動指向到選定點時的云臺坐標，以及可視域在地圖上投影四邊形的頂點坐標；根據(jù)視野覆蓋道路分析，計算投影四邊形四個點都落在圈定范圍內(nèi)時的臨界變焦倍數(shù)；以云臺坐標，變焦倍數(shù)為參數(shù)，返回到攝像機監(jiān)控系統(tǒng)，操作偏轉(zhuǎn)攝像機到指定位置。

上述中，所述的步驟2.2中參數(shù)變化攝像機的可視區(qū)域變化還包括攝像機變焦倍數(shù)變化、攝像機云臺坐標變化以及攝像機參數(shù)變化。

其中，所述的攝像機變焦倍數(shù)變化的過程為：攝像機變焦變化時，攝像機靶面與地面之間距離與攝像機變焦倍數(shù)呈正相關(guān)變化，與可視域面積大小呈反相關(guān)變化；所述的攝像機云臺坐標變化的過程為：云臺坐標變化對應(yīng)攝像機以初始位置為基準，水平方向角度偏移量和垂直方向角度偏移量，當發(fā)生偏移時靶面隨之偏轉(zhuǎn)相應(yīng)角度，根據(jù)針孔成像原理可視域由初始的矩形變換為相應(yīng)等腰梯形，可視域頂點坐標可經(jīng)由坐標變換計算得出；所述的攝像機參數(shù)包括攝像機分辨率、視角、變焦范圍、海拔高度、地面高度和經(jīng)緯度。

本發(fā)明包含四部分內(nèi)容：視攝像機野分析，可視域分析，實現(xiàn)算法，應(yīng)用流程。

一、攝像機視野分析：

本發(fā)明中，在地理信息系統(tǒng)中，攝像機所顯示的畫面稱為視野，攝像機在在地理信息系統(tǒng)顯示的可視范圍稱為可視域，攝像機視野分析旨在同步視野與可視域，并讓視野中元素盡可能貼近需求。分為以下步驟：

1）同步實時顯示攝像機監(jiān)視范圍；

2）攝像機最大監(jiān)視范圍估計；

3）樓宇對視野的遮擋分析；

4）視野覆蓋道路區(qū)域分析。

同步實時顯示攝像機監(jiān)視范圍：

在地理信息系統(tǒng)中，顯示攝像機在當前位置和變倍下的監(jiān)視范圍，并讓監(jiān)視范圍跟隨攝像機的變化而實時改變。其中，人易識別監(jiān)視范圍是指在監(jiān)控畫面中，肉眼可以看清路況的范圍，是最大監(jiān)視范圍的子區(qū)域。當攝像機發(fā)生運動和變倍后，地圖上的攝像機可視域表現(xiàn)出相應(yīng)變化。

攝像機最大監(jiān)視范圍估計：

計算出每臺攝像機在各個變倍下的可視域和人易識別監(jiān)視范圍，為選擇合適的攝像機監(jiān)控指定點位做準備。

樓宇對視野的遮擋分析：

基于的視野選定確定的情況下，進一步進行遮擋分析。智能交通更關(guān)心可視域范圍內(nèi)的道路狀況，而樓宇等會遮擋路面，故有必要進行遮擋分析。 在地理信息系統(tǒng)中繪制未被遮擋的道路。

視野覆蓋道路區(qū)域分析：

相對于治安監(jiān)控，交通監(jiān)控更加關(guān)注道路區(qū)域，因此在調(diào)用監(jiān)控時，視野里包含內(nèi)容應(yīng)以關(guān)注要素為主，即交通設(shè)施和道路。根據(jù)實際需要，在地理信息系統(tǒng)上針對監(jiān)控覆蓋區(qū)域的每條路段劃定重點區(qū)域。

二、可視區(qū)域分析：

建立攝像機的模型，攝像機在地理信息系統(tǒng)中的可視域可等價于攝像機靶面在二維地圖平面上的投影坐標連線區(qū)域。分為以下步驟：

1）靜止狀態(tài)下攝像機的可視域；

2）參數(shù)變化攝像機的可視域變化。

靜止狀態(tài)下攝像機的可視域：

根據(jù)攝像機物理信息，由計算可得攝像機的靶面和鏡頭邊界，進而可以計算攝像機視野投影在地面區(qū)域，如 圖1所示。

參數(shù)變化時攝像機的可視域變化：

攝像頭偏轉(zhuǎn)，放大縮小操作，均會使可是與發(fā)生變化，由于攝像機的地理位置信息，初始狀態(tài)誤差的存在都會使計算有偏差，因此需要分析各個因素對模型的影響。分為以下步驟：

1) 攝像機變焦倍數(shù)變化；

2) 攝像機云臺坐標變化；

3)攝像機參數(shù)變化。

攝像機變焦倍數(shù)變化：

攝像機變焦變化時，攝像機靶面與地面之間距離與攝像機變焦倍數(shù)呈正相關(guān)變化，與可視域面積大小呈反相關(guān)變化，如圖2和3所示。

攝像機云臺坐標變化：

云臺坐標變化對應(yīng)攝像機以初始位置為基準，水平方向角度偏移量和垂直方向角度偏移量。當發(fā)生偏移時靶面隨之偏轉(zhuǎn)相應(yīng)角度，根據(jù)針孔成像原理（圖4）可視域由初始的矩形變換為相應(yīng)等腰梯形，可視域頂點坐標可經(jīng)由坐標變換計算得出（圖5）。

攝像機參數(shù)變化：

由于實際情況限制，每個攝像頭的海拔高度，地面高度，初始角度不同，本方法為所有設(shè)備建立單獨的攝像機參數(shù)校正坐標，包含攝像機分辨率、視角、變焦范圍、海拔高度、地面高度、經(jīng)緯度等。

三、相應(yīng)算法原理

在視野分析，可視域分析的地理信息系統(tǒng)與攝像機聯(lián)動，攝像機指向指定位置的實際應(yīng)用均由相應(yīng)數(shù)學算法實現(xiàn)。包含：

1)可視域頂點坐標計算；

2)系統(tǒng)性誤差修正。

可視域頂點坐標計算：

可視域頂點坐標的計算包括靶面位置計算和地面投影計算?？梢曈騾^(qū)域即為靶面以監(jiān)控點為光源，對靶面在水平面上的投影的頂點坐標。靶面和監(jiān)控點之間的距離和變焦倍數(shù)正相關(guān)，靶面偏轉(zhuǎn)角度即為攝像機的偏轉(zhuǎn)角度。靶面頂點轉(zhuǎn)換到地面投影頂點的計算符合數(shù)學矩陣計算。

系統(tǒng)性誤差修正：

由數(shù)學方法模擬實際鏡頭移動會產(chǎn)生偏差，包括設(shè)備自身精準程度不同產(chǎn)生的非系統(tǒng)性偏差，和由于數(shù)學模型本身的局限產(chǎn)生的系統(tǒng)性偏差。當靶面移動貼近監(jiān)控點的水平面法線時，由于模型中靶面存在邊界，當靶面與法線有交點時會產(chǎn)生頂點坐標次序的變化，需要在算法中予以修正。

四、多監(jiān)控點位覆蓋時監(jiān)控點的選取

實際情況中監(jiān)控覆蓋的區(qū)域多有重合，而視覺效果有好有差，單純以視野覆蓋的方法難以調(diào)用最合適的監(jiān)控點。

綜合視野分析中的內(nèi)容、易識別區(qū)域、最大監(jiān)控范圍分析，易識別區(qū)域優(yōu)先級高于可識別區(qū)域，可識別區(qū)域高于有遮擋區(qū)域。易識別區(qū)域仍有重合時默認選擇離選定點最近的監(jiān)控點，只有可識別區(qū)域覆蓋時默認選擇離選定點最近的監(jiān)控點。

五、攝像機與地理信息系統(tǒng)聯(lián)動流程

如圖6所示，為攝像機與地理信息系統(tǒng)聯(lián)動流程示意圖，

1.選定地理信息系統(tǒng)上某點調(diào)用監(jiān)控視頻；

2.地理信息系統(tǒng)根據(jù)視野分析選定某攝像機；

3.算法接收選定攝像機參數(shù)，選定點的坐標。計算出視野中心移動指向到選定點時的云臺坐標，以及可視域在地圖上投影四邊形的頂點坐標；

4.根據(jù)視野覆蓋道路分析，計算投影四邊形四個點都落在圈定范圍內(nèi)時的臨界變焦倍數(shù)；

5.以云臺坐標，變焦倍數(shù)為參數(shù)，返回到攝像機監(jiān)控系統(tǒng)，操作偏轉(zhuǎn)攝像機到指定位置。

本發(fā)明的分析方法及對應(yīng)算法已架設(shè)在蘇州市公安局交巡警支隊園區(qū)大隊使用，監(jiān)控巡視是最常用的操作，實測從調(diào)用到攝像機偏轉(zhuǎn)到指定位置時間在2秒以內(nèi)，而之前先確定方向和路段，再找適當監(jiān)控點，最后調(diào)整方向和變焦倍數(shù)的所需時間至少10秒以上，根據(jù)熟練度不同甚至更多，效率較以往有明顯提升。

綜上所述，本發(fā)明的一種攝像機可視區(qū)域調(diào)用方法，同步視野與可視區(qū)域，并讓視野中元素盡可能貼近需求，在有效監(jiān)控區(qū)域可以遙控攝像機指向指定位置進行監(jiān)控并調(diào)取畫面，從調(diào)用到攝像機偏轉(zhuǎn)到指定位置時間，效率較以往有明顯提升，在第一時間調(diào)取所需要的監(jiān)控內(nèi)容，保證了精準性和實時性。

以上所述僅為本發(fā)明的實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其它相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。