一种用于确定摄像头方向的方法以及摄像头方向确定装置与流程

1.本技术涉及定位技术领域，具体涉及一种用于确定摄像头方向的方法以及摄像头方向确定装置。


背景技术：

2.随着安防监控产业的发展，人们对监控目标的定位精准度有着更高的要求。现有的确定摄像头方向的方法通常有两种：在安装时指定或测量并记录摄像头方向，再将摄像头的角度换算成地理方向；增加电子罗盘等传感器，识别摄像头方向。
3.然而，在安装时指定或测量并记录摄像头方向的方法，需要消耗时间调整和测量，会增加安装的工作量，且精度较低。另一方面，增加电子罗盘等传感器，识别摄像头方向的方法，需要增加额外的硬件，增加成本。且电子罗盘需要校准，而校准的方法通常需要沿不同的方向移动传感器，对摄像头等体积、重量较大的固定式设备来说很难做到。此外，电子罗盘的精度也容易受温度影响。上述两种方法都依靠磁场确定地理方向，而磁场很容易受到如金属、电流等不确定因素的干扰。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明提供一种用于确定摄像头方向的方法以及摄像头方向确定装置，用于解决现有确定摄像头方向的方法所存在的缺陷。
5.为实现上述目的，本技术采用了如下技术方案：
6.确定摄像头的拍摄范围，在所述拍摄范围内选取参照对象，获取所述摄像头和所述参照对象的经纬度或坐标；
7.控制所述摄像头旋转，直至所述参照对象在所述摄像头的取景框内水平居中，然后确定所述摄像头在旋转过程中的旋转角度；
8.根据所述摄像头和所述参照对象的经纬度或坐标、以及预设的地理参考方向确定所述摄像头的偏移参考角度；
9.根据所述偏移参考角度以及所述旋转角度确定所述摄像头的偏移量；
10.根据所述偏移量以及所述旋转角度确定所述摄像头的地理方向。
11.在一实施方式中，所述偏移参考角度为所述摄像头和所述参照对象的连线与所述地理参考方向所形成的夹角。
12.在一实施方式中，所述旋转角度为所述摄像头的当前拍摄方向与所述摄像头和所述参照对象的连线所形成的夹角。
13.在一实施方式中，所述根据所述偏移参考角度以及所述旋转角度确定所述摄像头的偏移量，包括：
14.将所述旋转角度转换到与所述偏移参考角度处于同一坐标系中；
15.将所述偏移参考角度与所述旋转角度在同一坐标系中的差值作为所述偏移量。
16.在一实施方式中，所述根据所述偏移量以及所述旋转角度确定所述摄像头的地理
方向，包括：
17.再次控制所述摄像头旋转，直至目标对象在所述摄像头的取景框内水平居中，然后确定所述摄像头在旋转过程中的旋转角度；
18.将所述偏移量与所述旋转角度之和作为所述摄像头的地理方向。
19.在一实施方式中，所述确定摄像头的拍摄范围，包括：
20.根据摄像头的安装高度与倾角确定第一半径，根据所述第一半径确定第一面积；
21.根据摄像头的安装高度、倾角与垂直视角确定第二半径，根据所述第二半径确定第二面积；
22.将所述第二面积与所述第一面积之差作为所述拍摄范围。
23.在一实施方式中，所述方法还包括：
24.将所述摄像头设置在第一灯杆上；
25.将所述拍摄范围内的第二灯杆作为所述参照对象。
26.在一实施方式中，所述方法还包括：
27.将所述摄像头设置在第一灯杆上；
28.将所述拍摄范围内的第二灯杆上设置灯具作为所述参照对象；
29.控制所述灯具闪烁。
30.一种摄像头方向确定装置，包括：
31.拍摄参数确定模块，用于确定摄像头的拍摄范围，在所述拍摄范围内选取参照对象，获取所述摄像头和所述参照对象的经纬度或坐标；
32.旋转控制模块，用于控制所述摄像头旋转，直至所述参照对象在所述摄像头的取景框内水平居中，然后确定所述摄像头在旋转过程中的旋转角度；
33.参考角度确定模块，用于根据所述摄像头和所述参照对象的经纬度或坐标、以及预设的地理参考方向确定所述摄像头的偏移参考角度；
34.偏移量确定模块，用于根据所述偏移参考角度以及所述旋转角度确定所述摄像头的偏移量；
35.方向确定模块，用于根据所述偏移量以及所述旋转角度确定所述摄像头的地理方向。
36.在一实施方式中，所述的摄像头方向确定装置还包括第一灯杆和第二灯杆，所述第一灯杆用于装设所述摄像头，所述第二灯杆设置在所述拍摄范围内，用于充当所述参照对象或者装设所述参照对象。
37.本发明无需增加额外的硬件，即可精确的确定摄像头方向，在降低成本的同时，也可避免因地磁干扰等其他因素所造成的测量误差。
附图说明
38.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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他相关的附图。
39.图1为本技术一实施例提供的确定摄像头方向的流程示意图；
40.图2为本技术一实施例提供的确定摄像头地理方向的示意图；
41.图3为本技术一实施例提供的确定摄像头拍摄范围的示意图；
42.图4为本技术另一实施例提供的确定摄像头拍摄范围的示意图。
具体实施方式
43.下面将结合附图，对本发明的特定实施例进行详细描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的描述，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。
44.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语的具体含义。
45.术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
46.而且，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅仅是为了区别属性类似的元件，而不是指示或暗示相对的重要性或者特定的顺序。
47.此外，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体，意在涵盖非排他性的包含，除了包含所列的那些要素，而且还可包含没有明确列出的其他要素。
48.请参考图1，一种确定摄像头方向的方法包括以下步骤：
49.s100，确定摄像头的拍摄范围，在拍摄范围内选取参照对象，获取摄像头和参照对象的经纬度或坐标。
50.具体的，选取的参照对象可以是在拍摄范围内的任意静止的物体，例如树干、楼房上的户外空调机、路牌等。摄像头的经纬度或坐标为安装时就已经确定的参数。参照对象确认之后，可通过后台网络对参照对象的经纬度或坐标进行获取。摄像头(camera或webcam)又称为电脑相机、电脑眼、电子眼等，是一种视频输入设备，被广泛的运用于视频会议、远程医疗及实时监控等方面。在光学仪器中，以光学仪器的镜头为顶点，以被测目标的物像可通过镜头的最大范围的两条边缘构成的夹角，称为视场角。视场角的大小决定了光学仪器的视野范围，视场角越大，视野就越大，光学倍率就越小。通俗地说，目标物体超过这个角就不会被收在镜头里。
51.s110，控制摄像头旋转，直至参照对象在摄像头的取景框内水平居中，然后确定摄像头在旋转过程中的旋转角度。
52.具体的，通过如4g/5g等互联网的方式实现摄像头与后台的远程互联。工作人员可以在后台远程的对摄像头的工况、拍摄的内容等信息进行实时监控，并能够控制摄像头往任意方向进行旋转。摄像头的视场角还包括水平视场角和垂直视场角，在本发明中，拍摄范围仅与摄像头的垂直视场角相关，后台仅需对摄像头进行水平方向上旋转。参照对象在摄像头的取景框内水平居中，等同于参照对象在摄像头的垂直视场角方向居中。摄像头的旋转角度为摄像头当前取景框居中的方向与摄像头旋转至参照对象的方向所形成的夹角。该
方式无需对摄像头进行垂直方向上的旋转，简化了获取摄像头地理方向的步骤。
53.s120，根据摄像头和参照对象的经纬度或坐标、以及预设的地理参考方向确定摄像头的偏移参考角度。
54.具体的，根据步骤s100中所获取得到的摄像头和参照对象的经纬度或坐标，将摄像头和参照对象以点的方式在二维坐标系上布设，以摄像头的位置为原点，预设的地理参考方向为极轴，可以获得摄像头与参照对象在二维坐标系上的位置关系图。其中，预设的地理参考方向可以人为的规定，例如可以为正北、正南、正东或正西。将摄像头的坐标点和参照对象的坐标点连成一条线段，该线段与极轴所形成的夹角即为偏移参考角度。
55.s130，根据偏移参考角度以及旋转角度确定摄像头的偏移量。
56.具体的，偏移量为一个固定值，通过获取一次偏移量，即可在后续摄像头的使用过程中可准确的获取当前的地理方向。其中，将步骤s110所获取的旋转角度放在步骤s120所获取的偏移参考角度的二维坐标系中，将偏移参考角度与旋转角度的角度差作为摄像头的偏移量。
57.s140，根据偏移量以及旋转角度确定摄像头的地理方向。
58.具体的，摄像头在实际的使用过程中，可以根据其自身的旋转角度以及由步骤s130所获取的偏移量确定摄像头的地理方向。
59.请参考图2，在本实施例中，偏移参考角度为摄像头和参照对象的连线与地理参考方向所形成的夹角。建立一个二维的坐标系，以摄像头的位置o为原点，正北方向作为预设的地理参考方向，沿正北方向n做一条射线，将该射线作为二维坐标系中的极轴on。摄像头的初始朝向方向为a1，参照对象的位置为b。摄像头和参照对象的连线为ob，偏移参考角度为摄像头和参照对象的连线为ob与on所形成的角度α1。
60.在本实施例中，旋转角度为摄像头的当前拍摄方向与摄像头和参照对象的连线所形成的夹角。其中，旋转角度为oa1与ob所形成的夹角α2。
61.在本实施例中，根据偏移参考角度以及旋转角度确定摄像头的偏移量，包括：将旋转角度转换到与偏移参考角度处于同一坐标系中。其中，为了更精确地确定摄像头旋转时的角度，将摄像头的旋转角度的区间划定在0000～3600，通过将测量获得的旋转角度除于10以使得旋转角度转换到与偏移参考角度处于同一坐标系中。例如，测量获得的摄像头的旋转角度为0101、1036、0033，那么分别将其转换成与偏移参考角度处于同一坐标系中后得到旋转角度分别为10.1
°
、103.6
°
、3.3
°
。
62.将偏移参考角度与旋转角度在同一坐标系中的差值作为偏移量。其中，α2为转换后的旋转角度。将角度α1与α2做减法，得到的差值作为摄像头的偏移量，即在本实施例中β为摄像头的偏移量，也可称为偏移角。
63.在本实施例中，根据偏移量以及旋转角度确定摄像头的地理方向，包括：
64.再次控制摄像头旋转，直至目标对象在摄像头的取景框内水平居中，然后确定摄像头在旋转过程中的旋转角度。其中，假定摄像头的方向从a1旋转至a2，旋转角度经过转换后为α3。
65.将偏移量与旋转角度之和作为摄像头的地理方向。其中，摄像头的地理方向为偏移量β与旋转角度α3的和，即∠a2on。例如，偏移量β为15
°
，摄像头的旋转角度α3为270
°
，那么摄像头相对预设的地理参考方向所形成的角度为270
°
15
°
＝285
°
，即此时摄像头的地理
方向为西北方向285
°
。
66.请参考图3，在一种实施例中，确定摄像头的拍摄范围，包括：
67.根据摄像头的安装高度h与倾角θ1确定第一半径r1，根据第一半径r1确定第一面积。其中，倾角θ1为摄像头的镜头与安装高度h所形成的角度。第一半径r1为倾角θ1在水平地面上所形成的距离，根据第一半径r1可以获得第一面积为πr1。
68.根据摄像头的安装高度h、倾角θ1与垂直视角θ2确定第二半径r2，根据第二半径r2确定第二面积。其中，垂直视角θ2为摄像头出厂自带的垂直视场角的角度大小。第二半径r2为倾角θ1与垂直视角θ2的角度之和，并在水平地面上所形成的距离，根据第二半径r2可以获得第二面积为πr2。
69.将第二面积与第一面积之差作为拍摄范围。在一种实施例中，摄像头的拍摄范围即为圆环形区域(πr2-πr1)，参照对象可以是在该圆环形区域内的任意静止的物体。
70.请参考图4，在本实施例中，将摄像头设置在第一灯杆上，将拍摄范围内的第二灯杆作为参照对象。其中，此时摄像头的倾角θ1较大，摄像头的拍摄范围以垂直视角θ2为准。第二灯杆为垂直视角θ2范围内的与第一灯杆相邻的另一灯杆。
71.在本实施例中，将拍摄范围内的第二灯杆上设置灯具k作为参照对象，并通过后台控制灯具k闪烁。其中，由于所有灯杆在安装设置时的经纬度或坐标为已知量，因此在选择参照对象时以摄像头拍摄范围内的第二灯杆作为参照对象为相对优选。另一方面，由于第二灯杆的高度限制，因此在本实施方式中，将参照对象进一步地限定为第二灯杆上的固定的灯具k。当实际测量为夜晚环境时，可以通过后台控制灯具k闪烁，以使得摄像头能够更精准地捕捉到该参照对象，从而获得更精准地地理方向。
72.本发明还提供了一种摄像头方向确定装置，包括用于确定摄像头的拍摄范围，在拍摄范围内选取参照对象，并获取摄像头和参照对象的经纬度或坐标的拍摄参数确定模块、用于控制摄像头旋转，直至参照对象在摄像头的取景框内水平居中，然后确定摄像头在旋转过程中的旋转角度的旋转控制模块、用于根据摄像头和参照对象的经纬度或坐标、以及预设的地理参考方向确定摄像头的偏移参考角度的参考角度确定模块、用于根据偏移参考角度以及旋转角度确定摄像头的偏移量的偏移量确定模块以及用于根据偏移量以及旋转角度确定摄像头的地理方向的方向确定模块。
73.在本实施方式中，摄像头方向确定装置还包括第一灯杆和第二灯杆，第一灯杆用于装设所述摄像头，第二灯杆设置在拍摄范围内，用于充当参照对象或者装设参照对象。其中，关于第一灯杆与第二灯杆的应用实施例请参考上文所述。
74.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术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所附的权利要求为准。