一种视频监控图像存储检索方法技术

本发明专利技术公开了一种视频监控图像存储检索方法，所述方法包括以下步骤：在视频监控图像文件中同步记录摄像头的位置参数和光学参数信息；所述视频监控图像文件传输到服务器之后，所属服务器根据所述位置参数和光学参数信息得到所述视频监控图像对应的时空覆盖范围，和摄像头运动状态；其中，所述时空覆盖范围的X轴为经度、Y轴为纬度、Z轴为时间；所述摄像头运动状态指的是旋转、拉伸操作。由所述时空覆盖范围、所述运动状态和对应的视频监控图像构造监控视频时空数据库；通过所述监控视频时空数据库实现对监控视频的基于时间、空间的查询。本发明专利技术的方案实现弥补了基于图像内容的视频数据检索的不足，实现了基于时间和空间覆盖范围的检索。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及视频监控领域，更具体涉及一种视频监控图像存储检索方法。
技术介绍
随着平安城市建设等各项政策的开展和深化，许多城市都开始大量的部署监控设备并随之产生了海量的视频数据，如何检索这些视频数据获取有价值的信息，仍然是平安城市建设所面临的一个挑战。为解决现有视频数据组织和检索中存在的数据组织困难、检索效率低等问题，一些人提出了将视频数据与摄像头的位置信息结合，通过地图将视频数据组织起来，通过索引事件发生的时间、位置检索感兴趣视频片段，从而实现海量视频数据的检索分析，推进平安城市的建设进程。托雅玛等人使用格网分割图像集，并对每一个格网进行编号。具体方法为：使用了等距长方投影的方式，经纬度信息通过x，y坐标系进行表达；然后将全球分为20种不同分辨率的格网，只要保证所选的分辨率能够确定拍摄的图像即可。这样，由于图像都有位置信息，根据图像的经纬度信息以及精度要求，可以通过公式计算出格网索引。奈曼等人按照时间、地点层次方式对图像集进行聚类。事先预定义好位置的层次概念，比如：国家-州-城市；同时定义时间的层次，比如：年-月-日等，由于每一帧图像都对应有拍摄时间和拍摄地点，这样运用我们所熟知的地名或者时间来命名图像聚类以后的块，就可以容易地被人们所理解。Yekkala等人则通过特定的算法，实现了对每一帧图像上人物、事件、地点以及语义特征的识别，利用该算法以及元数据，
可以基于以上人物、事件等层次组织图像。这些现有方法都可以利用位置信息实现对感兴趣内容的检索，但仅适用于静态图像。而针对视频的检索，Pongnumkul等人建立“关键帧-地图”模型。首先确定关键帧的列表，再根据关键帧的地理位置将其放置在地图上，在这里只是大概的放置，且用户还可以对其的位置进行微调，从而使精度更高，从而形成一个“故事板”，利用这种方法实现基于位置的视频检索播放。“故事板”作为一种新型的用户界面，可以浏览一个类似旅行视频。而在同一个地点，不同的人拍摄的视频，可以根据关键帧的位置信息相匹配，放置在同一个地方。利用关键帧实现了将视频放置在地图上，并没有实现利用特征信息检索关键帧的功能，且只是将拍摄位置定位，且没有考虑视频的关键帧所对应的时空覆盖范围。保罗·刘易斯提出了三维视域理论模型观点，详细设计与实现了空间视频的数据检索。但上述这些技术存在以下的一些缺陷：监控摄像头不具备定位功能，将关键帧放置于地图上也只是粗定位，精确程度低，需要人工的将视频数据根据记录的位置信息在地图上放置，存在人为的误差，也会带来一定的精度影响，且不适于大范围的推广；只是定位摄像头的位置，并没有考虑视频内容对应的时空覆盖范围，只是可以简单的实现将视频的关键帧放置在地图上，无法实现监控视频覆盖范围精确的保存以及重建，同时也为高效率检索带来不便；只是针对视频的关键帧进行放置，没有考虑整个视频的内容，因而无法准确的推知监控视频中连续性事件发生经过，为后续的数据分析工作带来了一定的麻烦。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术要解决的技术问题是如何实现摄像头的精确定位，并基于摄像头的精确定位提高对连续的视频录像的检索效率。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种视频监控图像存储检索方法，所述方法包括以下步骤：针对每一帧视频监控图像，获取对应时刻的摄像头的位置和光学参数信息。这里采用具备定位功能的摄像头，可以获取摄像头所在位置的经度、纬度；并记录每一帧图像对应的摄像镜头水平旋转角、垂直旋转角、最大视场角，通过传感器将以上位置和光学参数信息，以及对应的视频监控录像同步记录下来；所述视频监控图像以视频监控录像的方式实时或者批量地传输给服务器；所述服务器将所述视频监控录像进行存储；所述服务器分析所述视频监控录像中的每一帧所述视频监控图像，得到所述位置参数和光学参数信息，得到对应的时空覆盖范围；其中，所述时空覆盖范围的X轴为经度、Y轴为纬度、Z轴为时间；所述服务器根据所述时空覆盖范围的变化情况，得到摄像头在同期的运动状态；其中所述运动状态指的是旋转、拉伸；由所述时空覆盖范围、所述摄像头运动状态与对应的视频监控图像或录像构造监控视频时空数据库；基于所述监控视频时空数据库，支持通过所述时空覆盖范围查询对应的视频监控图像或者录像。优选地，所述位置参数和光学参数信息包括摄像头所处位置的经度、纬度，摄像头水平旋转角度，摄像头垂直旋转角度，摄像头最大视场角。优选地，所述摄像头所处位置的经度、纬度通过地图投影，在笛卡尔坐标系中表示；所述摄像头水平旋转角度为0度-360度；所述摄像头垂直旋转角度包括摄像头仰角和摄像头俯角，其中所述像头仰角和摄像头俯角均为0-90度。优选地，所述摄像头最大视场角ωmax通过如下公式计算：tanωmax＝ym/2f′其中，ym表示摄像头感光元件出射窗的对角线长度，f′表示摄像头焦距。优选地，所述位置参数和光学参数信息以及对应视频监控录像以AVI格式存储，具体为，通过索引建立所述位置参数和光学参数信息与所述视频监控录像的索引关系，通过hadl(第一列表)列表存储摄像头的经度、纬度，通过movi(第二列表)列表存储摄像头水平旋转角度、摄像头垂直旋转角度以及摄像头的焦距。优选地，所述监控视频时空数据库还存储所述参数信息，并与对应的所述时空覆盖范围建立索引关系。优选地，所述方法根据所述参数信息对所述视频监控录像进行检索。优选地，求解所述时空覆盖范围具体包括以下步骤：得到所述摄像头的视域与地面的交面，所述交面为一个椭圆形，其边界线为视域圆锥体与地面的交线；根据所述摄像头所处位置的经度、纬度，摄像头水平旋转角度，摄像头垂直旋转角度，摄像头最大视场角计算所述椭圆形的中点坐标，长轴、短轴长度，得到所述时空覆盖范围。(三)有益效果本专利技术提供了一种视频监控图像存储检索方法，本专利技术的方法在获取视频录像的同时，同步获取相应的位置参数和光学参数，并随着视频录像的传输，将这些参数也同步传输到客户端服务器，这样解决了人工记录位置和光学参数信息所带来的误差，精确度高，并有利于大规模的推广应用；本专利技术通过计算得到视频帧的图像与时空覆盖范围的对应关系，利用摄像头的光学参数，根据几何光学原理得到视频片段的每一帧图像对应的时空覆盖范围，以经纬度为X、Y轴，时间为Z轴建立监控视频时空数据库，实现了监控视频覆盖范围的精确重现；利用多源视频数据以及视频数据中的每一帧图像，建立大范围的
监控视频时空数据库，可以精确地实现覆盖时空点(比如某个时刻某个点位置)、时空线(比如某一段时间某个点)、时空面(比如某个时刻某个空间范围)、时空体(比如某一段时间某个空间范围)的视频数据检索，从而得到感兴趣的视频数据；总之本专利技术的方案将视频图像与对应的时间覆盖和空间覆盖信息相结合，通过建立监控视频时空数据库，弥补了基于图像内容的视频数据检索的不足，实现了基于时间和空间覆盖范围的检索。附图说明图1为本专利技术的一个较佳实施例的一种视频监控图像存储检索方法的流程图；图2为本专利技术中计算时空覆盖范围的求解图；图3为本专利技术中视场角大小的示意图；图4为本专利技术中参数信息存储格式示意图；图5为利用本专利技术的方法进行视频图像检索的具体应用示意图；图6为利用本专利技术中摄像头不动时形成的时空覆盖范围示意图；图7为利用本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种视频监控图像存储检索方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：针对每一帧视频监控图像，获取对应时刻的摄像头的位置参数和光学参数信息，并将所述位置参数和光学参数信息和所述视频监控图像同步记录下来；所述视频监控图像以视频监控录像的方式实时或者批量地传输给服务器；所述服务器将所述视频监控录像进行存储；所述服务器分析所述视频监控录像中的每一帧所述视频监控图像，得到所述位置参数和光学参数信息，得到对应的时空覆盖范围；其中，所述时空覆盖范围的X轴为经度、Y轴为纬度、Z轴为时间；所述服务器根据所述时空覆盖范围的变化情况，得到摄像头在同期的运动状态；其中所述运动状态指的是旋转、拉伸；由所述时空覆盖范围、所述摄像头运动状态与对应的视频监控图像或录像构造监控视频时空数据库；基于所述监控视频时空数据库，支持通过所述时空覆盖范围查询对应的视频监控图像或者录像。

【技术特征摘要】
1.一种视频监控图像存储检索方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：针对每一帧视频监控图像，获取对应时刻的摄像头的位置参数和光学参数信息，并将所述位置参数和光学参数信息和所述视频监控图像同步记录下来；所述视频监控图像以视频监控录像的方式实时或者批量地传输给服务器；所述服务器将所述视频监控录像进行存储；所述服务器分析所述视频监控录像中的每一帧所述视频监控图像，得到所述位置参数和光学参数信息，得到对应的时空覆盖范围；其中，所述时空覆盖范围的X轴为经度、Y轴为纬度、Z轴为时间；所述服务器根据所述时空覆盖范围的变化情况，得到摄像头在同期的运动状态；其中所述运动状态指的是旋转、拉伸；由所述时空覆盖范围、所述摄像头运动状态与对应的视频监控图像或录像构造监控视频时空数据库；基于所述监控视频时空数据库，支持通过所述时空覆盖范围查询对应的视频监控图像或者录像。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述位置参数和光学参数信息包括摄像头所处位置的经度、纬度，摄像头水平旋转角度，摄像头垂直旋转角度，摄像头最大视场角。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述摄像头所处位置的经度、纬度通过地图投影，在笛卡尔坐标系中表示；所述摄像头水平旋转角度为0度-360度；所述摄像头垂直旋转角度包括摄像头仰角和摄像头俯...

【专利技术属性】
技术研发人员：白玉琪，张敏，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11