用于摄像机联动控制的视频监视方法及装置与流程

1.本发明涉及领域视频处理领域，尤其涉及一种用于摄像机联动控制的视频监视方法及装置。


背景技术：

2.单个固定摄像机或多个单路固定摄像机拼接得到的全景画面(统称固定摄像机画面)通常用于查看某个场面的全局态势；ptz摄像机或云台摄像机(统称运动摄像机)可以自由转动和缩放，用于查看场面感兴趣区域的细节信息；结合两者，并实现相互之间的联动，可用于同时把握全景态势和局部细节，在机场场面监视，以及广场、港口等安防领域都有重要的需求。
3.在实际运用中，通常利用鼠标在固定摄像机画面上点击感兴趣目标，运动摄像机自动旋转到该目标位置处，从而实现固定摄像机和运动摄像机画面的同时查看，运用中通常需要联动响应要快。一点即视表示的正是上述过程，它体现了固定摄像机和运动摄像机的联动，也体现了响应速度“快”这一特点。
4.现有技术中，“视频智能联动的方法及服务器(cn 110113560 a)”要求球机和固定摄像机之间有重叠区域，然后分别提取球机画面和固定摄像机画面的特征点，利用ranscac算法求解转换矩阵，进行联动定位；“一种枪球定位方法及装置(cn 106780602 b)”是利用至少标定3个不共线的点进行标定，得到标定矩阵，之后通过迭代函数得到标定参数，然后求解转动角度，在转动角度的求解过程中涉及到焦距，还需要多次正弦、余弦、正切以及反正切的计算；“一种全景摄像机与高速球机智能联动方法(cn 105120242 b)”通过分别建立全景“0”视点为圆心以及球机画面中心点为圆心的直角坐标系，然后实现坐标轴的对齐和建立关联模型，最后通过反正切来计算水平角度；“全景拼接摄像机和球机联动控制方法及装置(cn 103716595 b)”首先将全景图像上的位置变换到单路固定摄像机上，然后标定至少6个点通过最小二乘法得出单路固定摄像机和球机之间的映射关系，之后再进行相应的联动。
5.现有的技术基本都需要复杂的计算，如：图像特征点提取、曲线拟合或者正切、反正切类似的复杂函数，这些对于方法的理解以及实施推广都不利。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本发明提供一种用于摄像机联动控制的视频监视方法及装置，能简化控制及提高响应速度。
7.第一方面，一种用于摄像机联动控制的视频监视方法包括：
8.控制运动摄像机，读取并记录各参考点出现在所述运动摄像机画面的中心处时，所述运动摄像机相对于参考点的水平角度和垂直角度；所述参考点通过在固定摄像机画面上选取，用于对运动摄像机进行标定；
9.确定在固定摄像机画面上被选定的目标点的像素坐标，并根据所述目标点的像素
坐标、记录的所述运动摄像机相对于参考点的水平角度与垂直角度、和各参考点在固定摄像机画面中的像素坐标，计算运动摄像机到所述目标点需要转动的水平角度和垂直角度，以及生成包括所述需要转动的水平角度和垂直角度的控制指令；
10.根据所述控制指令控制所述运动摄像机转动到所述目标点。
11.进一步地，所述根据所述目标点的像素坐标、记录的所述运动摄像机相对于参考点的水平角度和垂直角度，计算运动摄像机到所述目标点需要转动的水平角度和垂直角度的步骤包括：
12.根据记录的所述运动摄像机相对于参考点的水平角度和垂直角度，计算所述运动摄像机的水平角度范围和垂直角度范围；
13.根据各参考点在固定摄像机画面中的像素坐标，计算所述固定摄像机中参考点的水平像素范围和垂直像素范围；
14.根据所述目标点的像素坐标、所述运动摄像机相对于参考点的水平角度范围和垂直角度范围、以及所述固定摄像机中参考点的水平像素范围和垂直像素范围，计算运动摄像机到所述目标点需要转动的水平角度和垂直角度。
15.进一步地，所述参考点的数量为三个；
16.所述根据记录的所述运动摄像机相对于参考点的水平角度和垂直角度，计算所述运动摄像机的水平角度范围和垂直角度范围的步骤包括：
17.根据下述公式(1)-(3)计算所述运动摄像机相对于参考点的水平角度范围和垂直角度范围：
18.pan_range＝pan
2-pan1ꢀꢀꢀ
公式(1)
19.tilt_range＝max(tilt1，tilt2)-tilt3ꢀꢀꢀ
公式(1)
[0020][0021]
其中，记录的三个参考点对应的水平角度和垂直角度分别记为：(pan1，tilt1)，(pan2，tilt2)，(pan3，tilt3)；计算水平和垂直角度的范围，分别记为pan_range和tilt_range。
[0022]
进一步地，所述根据各参考点在固定摄像机画面中的像素坐标，计算所述固定摄像机中参考点的水平像素范围和垂直像素范围的步骤包括：
[0023]
根据下述公式(4)-(6)计算所述运动摄像机相对于参考点的水平像素范围和垂直像素范围：
[0024]
x_range＝x
2-x1ꢀꢀ
公式(4)
[0025]
y_range＝max(y1，y2)-y3ꢀꢀ
公式(5)
[0026][0027]
其中，三个参考点在固定摄像机画面中的像素坐标分别记为：(x1，y1)，(x2，y2)，(x3，y3)；计算的固定摄像机中参考点的水平和垂直像素范围，分别记为x_range和y_range。
[0028]
进一步地，根据下述公式(7)-(8)计算所述运动摄像机相对于参考点的水平角度和垂直角度：
[0029][0030][0031]
其中，所述目标点的像素坐标为(mouse_x，mouse_y)运动摄像机到鼠标点击处需要转动的水平角度和垂直角度，分别记为pan_cur和tilt_cur。
[0032]
第二方面，一种用于摄像机联动控制的视频监视装置包括：
[0033]
位置标定模块，用于控制运动摄像机，读取并记录各参考点出现在所述运动摄像机画面的中心处时，所述运动摄像机相对于参考点的水平角度和垂直角度；所述参考点通过在固定摄像机画面上选取，用于对运动摄像机进行标定；
[0034]
角度确定模块，用于确定在固定摄像机画面上被选定的目标点的像素坐标，并根据所述目标点的像素坐标、记录的所述运动摄像机相对于参考点的水平角度与垂直角度、和各参考点在固定摄像机画面中的像素坐标，计算运动摄像机到所述目标点需要转动的水平角度和垂直角度，以及生成包括所述需要转动的水平角度和垂直角度的控制指令；
[0035]
位置控制模块，用于根据所述控制指令控制所述运动摄像机转动到所述目标点。
[0036]
进一步地，所述角度确定模块包括：
[0037]
角度范围确定子模块，用于根据记录的所述运动摄像机相对于参考点的水平角度和垂直角度，计算所述运动摄像机相对于参考点的水平角度范围和垂直角度范围；
[0038]
像素范围确定子模块，用于根据各参考点在固定摄像机画面中的像素坐标，计算所述固定摄像机中参考点的水平像素范围和垂直像素范围；
[0039]
转动角度确定子模块，用于根据所述目标点的像素坐标、所述运动摄像机的水平角度范围和垂直角度范围、以及所述固定摄像机中参考点的水平像素范围和垂直像素范围，计算运动摄像机到所述目标点需要转动的水平角度和垂直角度。
[0040]
进一步地，所述参考点的数量为三个。
[0041]
第三方面，一种计算机设备，其特征在于，包括：
[0042]
存储器，用于存储计算机程序；
[0043]
处理器，用于执行所述计算机程序时实现所述用于摄像机联动控制的视频监视方法的步骤。
[0044]
第四方面，一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述用于摄像机联动控制的视频监视方法的步骤。
[0045]
本发明用于摄像机联动控制的视频监视方法及装置通过参考点标定运动摄像机，然后利用简单的计算即可实现固定摄像机和运动摄像机的联动，达到一点即视的目的，原理及计算过程简单、响应速度极快。
附图说明
[0046]
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，对于本领域
普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0047]
图1为根据本发明示例性第一实施例的用于摄像机联动控制的视频监视方法的流程图；
[0048]
图2为根据本发明示例性第二实施例的用于摄像机联动控制的视频监视装置的结构框图；
[0049]
图3为根据本发明示例性第三实施例的用于摄像机联动控制的视频监视装置中角度确定模块的结构框图。
具体实施方式
[0050]
下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
[0051]
需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合；并且，基于本公开中的实施例，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，都属于本公开保护的范围。
[0052]
需要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本公开，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。
[0053]
如图1所示，一种用于摄像机联动控制的视频监视方法包括：
[0054]
s101：控制运动摄像机，读取并记录各参考点出现在所述运动摄像机画面的中心处时，所述运动摄像机相对于参考点的水平角度和垂直角度；所述参考点通过在固定摄像机画面上选取，用于对运动摄像机进行标定；
[0055]
s102：确定在固定摄像机画面上被选定的目标点的像素坐标，并根据所述目标点的像素坐标、记录的所述运动摄像机相对于参考点的水平角度与垂直角度、和各参考点在固定摄像机画面中的像素坐标，计算运动摄像机到所述目标点需要转动的水平角度和垂直角度，以及生成包括所述需要转动的水平角度和垂直角度的控制指令；
[0056]
s103：根据所述控制指令控制所述运动摄像机转动到所述目标点。
[0057]
本实施例通过参考点标定运动摄像机，然后利用简单的计算即可实现固定摄像机和运动摄像机的联动，达到一点即视的目的，原理及计算过程简单、响应速度极快。
[0058]
为统一说明，假设运动摄像机相对于参考点的水平旋转角度为0度到360度，垂直旋转角度也为0度到360度，对于旋转角度小于该区间的，计算时，在该坐标系下对应范围取值即可。在具体操作时，上述步骤102存在多种优选实施方式，具体包括：
[0059]
步骤1、根据记录的所述运动摄像机相对于参考点的水平角度和垂直角度，计算所述运动摄像机的水平角度范围和垂直角度范围；
[0060]
具体地，所述参考点的数量可以为三个，选取的三个点分别在固定摄像机画面的左下、右下和上部，三个点一般选择场面中的交叉位置或有明显标识物的位置(便于后期标定对准)；
[0061]
步骤1具体包括：根据下述公式(1)-(3)计算所述运动摄像机相对于参考点的水平角度范围和垂直角度范围:
[0062]
pan_range＝pan
2-pan1ꢀꢀꢀ
公式(1)
[0063]
tilt_range＝max(tilt1，tilt2)-tilt3ꢀꢀꢀ
公式(1)
[0064][0065]
其中，记录的三个参考点对应的水平角度和垂直角度分别记为：(pan1，tilt1)，(pan2，tilt2)，(pan3，tilt3)；计算水平和垂直角度的范围，分别记为pan_range和tilt_range。
[0066]
步骤2、根据各参考点在固定摄像机画面中的像素坐标，计算所述固定摄像机中参考点的水平像素范围和垂直像素范围；步骤2具体包括：
[0067]
根据下述公式(4)-(6)计算所述运动摄像机相对于参考点的水平角度范围和垂直角度范围:
[0068]
x_range＝x
2-x1ꢀꢀ
公式(4)
[0069]
y_range＝max(y1,y2)-y3ꢀꢀ
公式(5)
[0070][0071]
其中，三个参考点在固定摄像机画面中的像素坐标分别记为：(x1，y1)，(x2，y2)，(x3，y3)；计算的固定摄像机中参考点的水平和垂直像素范围，分别记为x_range和y_range。
[0072]
步骤3、根据所述目标点的像素坐标、所述运动摄像机相对于参考点的水平角度范围和垂直角度范围、以及所述固定摄像机中参考点的水平像素范围和垂直像素范围，计算运动摄像机到所述目标点需要转动的水平角度和垂直角度。步骤3具体包括：
[0073]
根据下述公式(7)-(8)计算所述运动摄像机相对于参考点的水平角度和垂直角度:
[0074][0075][0076]
其中，所述目标点的像素坐标为(mouse_x和mouse_y)；运动摄像机到鼠标点击处需要转动的水平角度和垂直角度，分别记为pan_cur和tilt_cur。
[0077]
需要说明的是，本发明用于摄像机联动控制的视频监视方法可以用于机场、广场、港口等对全局态势和局部细节都关注的地方，比如，机场方面可用于远程塔台、数字塔台、机坪虚拟塔台等领域。
[0078]
本实施例用于摄像机联动控制的视频监视方法只需在系统部署时进行一次标定对准操作；每次调用一点即视时，运动摄像机的缩放状态可被继承，即，当前运动摄像机处于放大状态，调用一点即视功能后，运动摄像机同样会对鼠标点击处进行放大显示，反之亦然。
[0079]
图2所示的一种用于摄像机联动控制的视频监视装置为图1所示一种用于摄像机联动控制的视频监视方法对应的装置实施例，图1及各优选方式的解释说明均适用于本实施例，如图2所示，一种用于摄像机联动控制的视频监视装置，包括：
[0080]
位置标定模块201，用于控制运动摄像机，读取并记录各参考点出现在所述运动摄像机画面的中心处时，所述运动摄像机相对于参考点的水平角度和垂直角度；所述参考点通过在固定摄像机画面上选取，用于对运动摄像机进行标定；
[0081]
角度确定模块202，用于确定在固定摄像机画面上被选定的目标点的像素坐标，并根据所述目标点的像素坐标、记录的所述运动摄像机相对于参考点的水平角度与垂直角度、和各参考点在固定摄像机画面中的像素坐标，计算运动摄像机到所述目标点需要转动的水平角度和垂直角度，以及生成包括所述需要转动的水平角度和垂直角度的控制指令；
[0082]
位置控制模块203，用于根据所述控制指令控制所述运动摄像机转动到所述目标点。
[0083]
优选地，如图3所示，所述角度确定模块202包括：
[0084]
角度范围确定子模块(202a)，用于根据记录的所述运动摄像机相对于参考点的水平角度和垂直角度，计算所述运动摄像机相对于参考点的水平角度范围和垂直角度范围；
[0085]
像素范围确定子模块(202b)，用于根据各参考点在固定摄像机画面中的像素坐标，计算所述固定摄像机中参考点的水平像素范围和垂直像素范围；
[0086]
转动角度确定子模块(202c)，用于根据所述目标点的像素坐标、所述运动摄像机相对于参考点的水平角度范围和垂直角度范围、以及所述固定摄像机中参考点的水平像素范围和垂直像素范围，计算运动摄像机到所述目标点需要转动的水平角度和垂直角度。
[0087]
具体地，所述参考点的数量为三个。
[0088]
本发明还提供一种计算机设备，包括：存储器，用于存储计算机程序；处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上述用于摄像机联动控制的视频监视方法的步骤。
[0089]
本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述用于摄像机联动控制的视频监视方法的步骤。
[0090]
上述用于摄像机联动控制的视频监视装置、计算机设备及计算机可读存储介质具有用于摄像机联动控制的视频监视方法相应的技术效果，在此不再赘述。
[0091]
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。