一种基于圆周扫描的区域监控方法及区域监控系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于圆周扫描的区域监控方法，包括如下步骤：(a)稳定平台绕其中心旋转，测量稳定平台的空间坐标、姿态和旋转角度，采集地面上被采集区域的图像，测量第一距离；(b)调整第一夹角，重复步骤(a)；(c)将被采集区域的图像进行拼接，得到整个待检测区域的图像；(d)对整个待检测区域的图像进行检测，确定可疑目标及其坐标；(e)判断可疑目标是否为危险目标。本发明专利技术还提供一种区域监控系统。本发明专利技术利用长时间滞空工作的浮空器搭载监控设备升空一定高度，通过圆周扫描的方式对周边区域进行扫描监控、探测，自动设别危险目标和报警。解决了现有技术监控范围受限，依靠人工识别，以及不能长时间连续监控的缺点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于圆周扫描的区域监控方法及区域监控系统
本专利技术涉及一种监控方法及监控系统，尤其涉及应用浮空器的、应用于大范围区域监控的基于圆周扫描的区域监控方法及监控系统。本专利技术属于浮空器领域。
技术介绍
在举办大型会议、运动会、集会活动时，会有大量人群聚集，如果遇到敌对分子、恐怖分子的煽动，将会引发游行示威、暴乱冲突、打砸抢等事件的发生，造成人身安全和财产的损失。如果能够对事态全程监控，提前预测人群聚集风险，及时发现暴乱冲突和做好应对，将会大大减少冲突事件的发生和冲突造成的损失。目前对于大范围区域的监控手段主要有地面固定监控摄像头、警用监控车、警用直升机和无人机等。地面固定摄像头监控范围小，且需要事先布置；警用监控车监控范围也较小，主要用于违法取证；警用直升机和无人机监控范围稍大，但是续航时间有限，无法对事态进行全程监控。综上所述，现有监控手段无法满足大范围区域的监控要求，在监控范围和监控时间上存在不足。
技术实现思路
本专利技术要解决的问题是针对现有区域范围的监控范围受限，单纯依靠人工识别，以及不能长时间连续监控的缺点，提供一种基于圆周扫描的区域监控方法及监控系统。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种基于圆周扫描的区域监控方法，区域监控系统包括与地面连接且滞空工作的浮空器，所述浮空器上搭载有稳定平台、空中通信设备；所述稳定平台上设置有视觉图像采集装置，所述区域监控方法包括如下步骤：(a)稳定平台绕其中心旋转，第一夹角在稳定平台旋转过程中保持固定或具有小于2°的角度变换范围，同时，测量稳定平台的空间坐标、姿态和旋转角度，且利用视觉图像采集装置采集地面上被采集区域的图像，且测量第一距离，所述第一距离为地面上被采集区域与视觉图像采集装置之间的距离，所述第一夹角为视觉图像采集装置的视场方向与竖直方向之间的夹角；(b)按由大到小或由小到大的顺序调整所述第一夹角，重复步骤(a)；(c)将步骤(a)中被采集区域的图像进行拼接，得到整个待检测区域的图像；(d)对整个待检测区域的图像进行检测，确定可疑目标及其坐标，所述可疑目标的坐标由稳定平台的空间坐标、姿态和旋转角度、第一距离计算得到；(e)判断可疑目标是否为危险目标。由于视觉图像采集装置的视场存在一定的范围限制，无法满足大范围的监控覆盖需求，因此采用一种圆周扫描的监控方法，本专利技术中，稳定平台带动视觉图像采集装置绕其中心旋转，使得随着稳定平台旋转一周的视觉图像采集装置可以采集地面上圆环区域的图像。在稳定平台旋转过程中，第一夹角保持固定或第一夹角具有小于2°的角度变换范围，若第一夹角保持固定，则采集的图像区域为完整的圆环区域，若第一夹角在稳定平台旋转过程中具有小于2°的角度变换范围，则可以在图像处理过程中通过图像变换、组合等方式得到完整区域的图像。在采集图像中，同时测量地面上被采集区域与视觉图像采集装置的距离，从而使得采集的图像与第一距离一一对应。同时，测量稳定平台的空间坐标、姿态和旋转角度，可以便于后续对图像进行处理。当完成地面上一个圆环区域的图像的采集之后，则按由大到小或有小到大的顺序调整第一夹角，即从外到内或从内到外采集其他圆环区域的图像，从而实现整个待检测区域的监控。本专利技术中，仅需令稳定平台旋转一周，即可采集一个圆环区域的图像。调整第一夹角，且仅需令稳定平台旋转多周，即可采集整个待检测区域的图像，检测速度快。完成待检测区域所有的图像的采集后，则将图像进行拼接，得到整个待检测区域的图像，然后对整个待检测区域的图像进行检测，确定可疑目标及其坐标，再利用自动识别或人工判定等方式判断可疑目标是否为危险目标。上述技术方案中，所述步骤(a)中，若稳定平台的姿态发生变化，则对第一夹角进行修正，修正的角度由稳定平台的空间坐标、姿态和旋转角度计算得到，优选第一控制装置通过调整视觉图像采集装置的俯仰角对第一夹角进行修正。由于浮空器可能由于高空风力而发生摆动等而无法保持原有的静止状态，使得浮空器搭载的稳定平台受到干扰而使得稳定平台的姿态产生变化，使得稳定平台上设置的视觉图像采集装置的视角范围受到影响，无法实现原有区域的图像采集功能。因此，本专利技术中，通过对第一夹角进行修正，使得通过修正可以使第一夹角可以在采集同一圆环区域的图像时可以保持固定的角度，可以在受到外界干扰时依然可以实现对原有区域的图像的采集，从而消除了外界干扰。由于视觉图像采集装置的俯仰角容易发生变化，而横滚角的变化很小，可以忽略，因此，优选第一控制装置通过调整视觉图像采集装置的俯仰角对第一夹角进行修正。上述技术方案中，所述步骤(d)中还包括：计算可疑目标的运动速度、运动方向，所述可疑目标的运动速度由相邻多幅被采集区域的图像计算得到。本专利技术中，由相邻多幅被采集区域的图像计算可疑目标的运动速度、运动方向，可以及时实现对可疑目标的状态的监控，可以及时发现例如汽车或移动物体冲撞等危险情况，从而可以及时采取措施，避免出现进一步危险情况。上述技术方案中，所述步骤(d)中，通过将图像与危险目标的特征进行对比来确定可疑目标，所述危险目标的特征包括危险目标的图像特征、危险目标的速度特征。本专利技术中，可以预先设定危险目标的特征，通过将图像与危险目标的特征进行对比来确定可疑目标，这样可以提高图像处理的速度，更快的发现危险目标，避免出现进一步危险情况。上述技术方案中，所述步骤(e)中还包括：若判断可疑目标为危险目标，则令视觉图像采集装置持续采集危险目标的图像。令视觉图像采集装置持续采集危险目标的图像，可以令危险目标的状态得到实时的监控，可以及时发现危险目标的状态或运动情况(包括运动方向、运动速度)，从而可以及时采取措施，避免出现进一步危险情况。本专利技术还提供一种实现上述基于圆周扫描的区域监控方法的区域监控系统，包括与地面连接且滞空工作的浮空器，所述浮空器上搭载有稳定平台、空中通信设备；所述稳定平台可绕其中心旋转；稳定平台上设置有用于测量稳定平台的旋转角度的角度传感器、用于测量稳定平台的空间坐标和姿态的第一测量装置、用于控制稳定平台的旋转和调整第一夹角的第一控制装置、用于采集地面上待检测区域的图像的视觉图像采集装置和用于测量地面上待检测区域与视觉图像采集装置之间距离的第二测量装置；所述角度传感器、第一测量装置均与第一控制装置连接；所述第一测量装置、视觉图像采集装置、第二测量装置均与所述空中通信设备连接；还包括相互连接的地面显示与控制设备、地面通信设备；所述空中通信设备与地面通信设备通过无线或有线方式连接。进一步地，所述视觉图像采集装置包括可见光视觉图像采集装置、红外视觉图像采集装置。视觉图像采集装置通过可见光视觉图像采集装置实现白天目标场景的成像侦查，通过红外视觉图像采集装置实现白天不良天气和夜间目标场景成像侦查。通过可见光视觉图像采集装置和红外视觉图像采集装置互为补充，拓展了成像光谱侦查范围，可以实现24h不间断监控。进一步地，所述第一控制装置包括依次连接的控制器、电机驱动电路、电机，所述角度传感器的输出端、第一测量装置的输出端均与控制器的输入端连接。本专利技术中，控制器可以对角度传感器、第一测量装置的输出进行处理，从而通过电机驱动电路实现对电机的驱动，通过电机控制稳定平台的俯仰控制或转动控制(旋转控制)或视觉图像采集装置的俯仰控制。进一步地本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于圆周扫描的区域监控方法，其特征在于：区域监控系统包括与地面连接且滞空工作的浮空器(11)，所述浮空器(11)上搭载有稳定平台(12)、空中通信设备(15)；所述稳定平台(12)上设置有视觉图像采集装置(131)，所述区域监控方法包括如下步骤：(a)稳定平台(12)绕其中心旋转，第一夹角在稳定平台(12)旋转过程中保持固定或具有小于2°的角度变换范围，同时，测量稳定平台(12)的空间坐标、姿态和旋转角度，且利用视觉图像采集装置(131)采集地面上被采集区域的图像，且测量第一距离，所述第一距离为地面上被采集区域与视觉图像采集装置(131)之间的距离，所述第一夹角为视觉图像采集装置(131)的视场方向与竖直方向之间的夹角；(b)按由大到小或由小到大的顺序调整所述第一夹角，重复步骤(a)；(c)将步骤(a)中被采集区域的图像进行拼接，得到整个待检测区域的图像；(d)对整个待检测区域的图像进行检测，确定可疑目标及其坐标，所述可疑目标的坐标由稳定平台(12)的空间坐标、姿态和旋转角度、第一距离计算得到；(e)判断可疑目标是否为危险目标。

【技术特征摘要】
1.一种基于圆周扫描的区域监控方法，其特征在于：区域监控系统包括与地面连接且滞空工作的浮空器(11)，所述浮空器(11)上搭载有稳定平台(12)、空中通信设备(15)；所述稳定平台(12)上设置有视觉图像采集装置(131)，所述区域监控方法包括如下步骤：(a)稳定平台(12)绕其中心旋转，第一夹角在稳定平台(12)旋转过程中保持固定或具有小于2°的角度变换范围，同时，测量稳定平台(12)的空间坐标、姿态和旋转角度，且利用视觉图像采集装置(131)采集地面上被采集区域的图像，且测量第一距离，所述第一距离为地面上被采集区域与视觉图像采集装置(131)之间的距离，所述第一夹角为视觉图像采集装置(131)的视场方向与竖直方向之间的夹角；(b)按由大到小或由小到大的顺序调整所述第一夹角，重复步骤(a)；(c)将步骤(a)中被采集区域的图像进行拼接，得到整个待检测区域的图像；(d)对整个待检测区域的图像进行检测，确定可疑目标及其坐标，所述可疑目标的坐标由稳定平台(12)的空间坐标、姿态和旋转角度、第一距离计算得到；(e)判断可疑目标是否为危险目标。2.根据权利要求1所述的基于圆周扫描的区域监控方法，其特征在于：所述步骤(a)中，若稳定平台(12)的姿态发生变化，则对第一夹角进行修正，修正的角度由稳定平台(12)的空间坐标、姿态和旋转角度计算得到，优选第一控制装置通过调整视觉图像采集装置(131)的俯仰角对第一夹角进行修正。3.根据权利要求1或2所述的基于圆周扫描的区域监控方法，其特征在于：所述步骤(d)中还包括：计算可疑目标的运动速度、运动方向，所述可疑目标的运动速度由相邻多幅被采集区域的图像计算得到。4.根据权利要求1或2所述的基于圆周扫描的区域监控方法，其特征在于：所述步骤(d)中，通过将图像与危险目标的特征进行对比来确定可疑目标，所述危险目标的特征包括危险目标的图像特征、危险目标的速度特征。5.根据权利要求1或2所述的基于圆周扫描的区域监控方法，其特征在于：所述步骤(e)中还包括：若判断可疑目标为危险目标，则令视觉图像采集装置(131)持续采集危险目标的图像。6.一种实现权利要求1-5所述的基于圆周扫描的区域监控方法的区域监控系统，包括与地面连接且滞空工作的浮空器(11)，其特征在于：所述浮空器(11)上搭载有稳定平台(12)、空中通信设备(15)；所述稳定平台(12)可绕其中心旋转；稳定平台(12)上设置有用于测量稳定平台(12)的旋转角度的角度传感器(142)、用于测量稳定平台(...

【专利技术属性】
技术研发人员：王强州，
申请(专利权)人：湖南航天远望科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43