基於畫面分割的視頻定位及參數計算方法

2023-05-07 01:21:46

專利名稱：基於畫面分割的視頻定位及參數計算方法
技術領域：
本發明是屬於數字視頻監控中實現圖像定位及參數計算的方法，能實現將視頻背景相關信息反饋給操 作者的一種方法。
技術背景隨著視頻監控技術和通訊技術的發展，遠程視頻監控系統在各行各業得到了廣泛的應用。通過遠程視 頻數字監控系統可以實現遠程集中監控，對於森林、航道、邊防等場合來說，該系統更能顯出其威力。可 以實現較少的人力實現大範圍的監控。對T這類系統， 一般均在管理中心設立監控中心，監控中心設立值班人員，值班人員通過對監控系統 的操作(主要是通過控制鍵盤或是計算機)實現對各現場的監控。但是由於這類圖像監控系統監控的背景 範圍廣而且各畫面之間非常相似，單純依靠對象本身的特點來判斷出現場的實際地理位置，相對較困難， 特別是晚上就更困難了，所有的畫面都是一片黑，即使白天有個別的地方能看出差異來，到了晚上也都是 一樣了。通過畫面根本無從分辨實際的地理位置，更不要說要判斷出方位、距離、大小等。在這種情況卜(特別是晚上)，即使發現了情況，往往要來問控制場景切換，通過比對較熟悉的畫面 來定位出事地點，而且判斷出來的方位也不一定準確。也有系統採用視頻監控和GIS系統進行聯動來定位和對參數進行計算， 一來系統造價非常高，'二來GIS 需要的數據非常大。而本方法只需要很少的投入、極少部分參數設置即可實現定位及參數計算。 發明內容本發明是基於多級畫面分割的實現圖像定位及參數計算的方法，通過本方法，能實現將視頻背景信息及時反饋給操作者。本方法主要包含如下兒點1、 監控視野的分割；2、 監控畫面的分割，並將畫面分割與視野分割通過攝像機的預置點關聯一起；3、 末級畫面參數定義，包括水平的起始角度、結束角度、距離攝像機最近監控點距離、距離攝像機 最遠監控點距離、區域別名；由T末級畫面內區域一般較小，可以很明確的進行標示，而且其距離監控點 的距離也是較容易得到的，故採用在在末級畫面定義畫面參數。4、 定義目標參數計算方法，主要涉及角度計算、距離攝像機距離的計算。通過本方法，能實現在監控過程中，系統將根據操作者的要求自動將監控點的信息(地理位置、距離) 反饋出來，特別對於類似森林防火、邊防、航道、消防等行業更是具有積極的意義。使得操作人員通過遠 程圖像監控系統發現情況時，能迅速、準確判斷出相關的地理信息，及時指揮調度。


圖1:視野分割圖 圖2:畫面分割圖 圖3:畫面參數定義圖具體實施方式
本方法具體實施方式
如下1、 監控視野的分割，首先需要做的是對各攝像機的視野進行規劃並分割。如圖1,每個攝像機的監-控範圍均是以該攝像機為中心的圓。先按--定的角度將各攝像機的視野分割為若干獨立的一級子 視野，再根據監控者的需要將各子視野進一步劃分為角度更小的二級視野，也可以根據攝像機的 俯仰角度對各視野進行劃分，如此可以將各攝像機的整個視野分割為如圖1所示結構；對於圖中 末級視野可以滿足監控者清晰監控的要求，各視野之間重疊部分越少越好。2、 監控畫面的分割，將以上分割後的各一級視野圖像顯示在計算機的顯示器上，對當前圖像進行獨 一無二的標識及命名。如圖2所示，將整個屏幕分割為若干等分，各子畫面可以佔有一個或多個 分割部分，子畫面與子視野進行對應，根據需要可以全部一一對應，也可以部分一一對應，並將 各下級子視野在當前級別視野中的分割坐標標示出來，並對各下級視野進行標識及命名、並將各 下級視野的隸屬關係進行記錄，如此直到末級視野；系統通過攝像機的預置點將各子畫面與各子 視野進行一一對應，即對於任何一個子視野(不論級別)均對應到一個畫面，並對應於該攝像機 的一個預置點。3、 末級面參數定義，將畫面切換到各末級畫面，如圖3所示，將該畫面的所對應的如下參數與該畫 面進行對應起始角度(起始線由監控者6定義)、結束角度、最近的距離(距離攝像機安裝位置)、 最遠距離(有時最遠距離很難確定可採用中心位置距攝像機距離)。4、 定義目標參數計算方法，對於末級視野中參數的計算，主要包含以下兒項a、 根據畫面中的坐標參數確定畫面的名稱；第一步，判斷當前的畫面是否為末級畫面，若為末級畫面，即可返冋當前畫面的名稱及相關 信息'完成；第二步，在當前畫面不是末級畫面的情況下，根據當前畫面中畫面分割的信息，判浙出選取 的坐標點所屬子畫面，即可判斷出畫面名稱；b、 根據各畫面中的坐標參數確定該坐標位置的角度； z二px木(b-a)/w+a式中z:畫面中某點相對屏幕最左(右)邊的角度，參看圖3px:需要計算的該點在屏幕相對最左U」)邊的像素寬度，參看圖3a:畫面最左(右)邊相對於起始位置的角度，參看圖3b:畫面最右(左)邊相對於起始位置的角度，參看圖3w:屏幕的像素寬度 c、根據各畫面中的坐標參數確定該坐標距離攝像機的距離；L=py*(X2-Xl)/h+Xl 式中L:畫面中某點距離攝像機安裝點的距離，參看圖3py:需耍計算的該點在屏幕相對最底部的像素高度，參看圖3X2:畫面最高點距離攝像機的距離(該點較難確定情況下，可以採用中心點)，參看圖3 XI:畫面最底邊距離攝像機的距離，參看圖3 h:屏幕的像素高度。5、 關於運行界面畫面顯示於屏幕上時，帶有子畫面的將各子畫面的分割線同時也顯示出來，便於操作者進行操作，對帶有子畫面的畫面，定義了根據當前點位置切換到下級畫面的控制命令。 6、 關—r各畫面之間的重疊 一是重疊部分越少越好，可以在定義子視野時通過定義各視野之間的明 顯的邊界達到；二是在以上的計算公式中將定義畫面的四邊值均向中心方向移，使重疊部分消除; 二是告訴操作者如果操作時，不要點擊畫面邊緣以求得畫面的屬性，如果對象恰好位於分割畫面 處，可以用該畫面兩側的點屬性作為參照。7、 關於計算的準確度說明，本方法的準確度說明如下1) 末級畫面中地勢變化越小，計算的準確度越高；2) 末級畫面參數輸入越準確，計算的準確度越高。
權利要求
1、 基於畫面分割的視頻定位及參數計算方法，其特徵主要是對視野和畫面進行多級分割，並通過攝像機 的預置點將視野和畫面對應起來；然後對末級畫面的參數進行定義，並定義一套參數計算方法。
2、 權力要求1所述視野分割其特徵是以攝像機為中心，按照一定的角度將整個視野分割成若干一級視 野，然後對一級子視野還可以按照角度或仰角進行分割，直到滿足監控管理的需要。
3、 權力要求1所述畫面分割其特徵是按照權力要求2所分割的一級視野成像於計算機顯示器上，將整個畫面分割為若干等份，各子畫面可以佔有一個或多個分割部分，子畫面與該視野子視野進行對應，根據需要可以全部一一對應，也可以部分一一對應；畫面分割按照以上方法一直到末級視野，各畫面和各視野 通過攝像機的預置點進行一一對應。然後對各畫面進行命名(名字要求是獨一無二的)、並將各下級視野 的隸屬關係進行記錄。
4、 權力要求1所述的末級畫面參數包括該畫面(視野)起始角度、結束角度、距離攝像機位置最近的距離、距離攝像機最遠的距離(在最遠距離較為確認時，可以取中心點距離)。
5、 權力要求1所述的一套計算方法包括根據畫面中的坐標參數確定畫面的名稱、根據各畫面中的坐標 參數確定該坐標位置的角度、根據各畫面中的坐標參數確定該坐標距離攝像機的距離、畫面名稱。
6、 權力要求5所述的根據畫面中的坐標參數確定畫面的名稱方法如下第一步，判斷當前的畫面是否為末級畫面，若為末級畫面，即可返回當前畫面的名稱及相關信息，完成；第—步，在當前畫面不是末級畫面的情況下，根據當前畫面中畫面分割的信息，判斷出選取.的坐標點 所屬子畫面，即可判斷出畫面名稱。
7、 權力要求5所述的根據各畫面中的坐標參數確定該坐標位置的角度計算方法如下-formula see original document page 2式中Z:畫面中某點相對屏幕最左(或右)邊的角度PX:需要計算的該點在屏幕相對最左邊的像素寬度 a:畫面最左(或右)邊相對於起始位置的角度 b:畫面最右(或左)邊相對於起始位置的角度w:屏幕的像素寬度。
8、 權力要求5所述的根據各畫面中的坐標參數確定該坐標距離攝像機的距離計算方法如下formula see original document page 2式中L:畫面中某點距離攝像機安裝點的距離py:需要計算的該點在屏幕相對最底部的像素高度 X2:畫面最高點距離攝像機的距離(該點較難確定情況下，可以採用中心點) XI:畫面最底邊距離攝像機的距離 h:屏幕的像素高度。
9、 權力要求3所述畫面分割，各相連的畫面之間可能存在重疊，關於重疊部分，有如下兒點要求 一是 重疊部分越少越好，可以在定義子視野時通過定義各視野之間的明顯的邊界達到；二是在以上的計算公式 中將定義畫面的四邊值均向中心方向移，使重疊部分消除；三是告訴操作者如果操作時，不要點擊畫面邊 緣以求得畫面的屬性，如果對象恰好位於分割畫面處，可以用該畫面兩側的點屬性作為參照。
10、 權力要求3所述的畫面分割，在畫面顯示於屏幕上時，帶有子畫面的需要將各子畫面的分割線同時也 顯示出來，便於操作者進行操作；對帶子畫面的畫面，定義了根據當前點位置切換到下級畫面的控制命令。
全文摘要
本發明是基於多級畫面分割的實現圖像定位及參數計算的方法，主要包含監控視野的分割、監控畫面的分割、並將畫面分割與視野分割通過攝像機的預置點關聯一起、對末級畫面參數(主要包含水平的起始角度、結束角度、距離攝像機最近監控點距離、距離攝像機最遠監控點距離、區域名稱)進行定義並定義了目標參數計算方法(主要涉及角度、距離攝像機距離的計算)。通過本方法，能實現在監控過程中，系統將根據操作者的要求自動將監控點的信息(地理位置、距離)反饋出米，對於類似森林防火、邊防、航道、消防等行業更是具有積極的意義，使得操作人員通過遠程圖像監控系統發現情況時，能迅速、準確判斷出相關的地理信息，及時指揮調度。
文檔編號H04N7/18GK101146216SQ20061005338
公開日2008年3月19日 申請日期2006年9月14日 優先權日2006年9月14日
發明者黃柏霞 申請人:黃柏霞