一种视频监控的定位方法及视频监控系统技术方案

本申请公开了一种视频监控的定位方法，该方法应用于视频监控系统，视频监控系统包括摄像机，摄像机用于拍摄被摄目标，该方法包括：获取被摄目标的三维坐标；根据三维坐标，计算得到被摄目标在世界坐标系中的世界坐标；获取世界坐标系与相机坐标系的第一转换关系，根据世界坐标和第一转换关系计算得到被摄目标的相机坐标；获取相机坐标系和图像坐标系的第二转换关系，根据相机坐标和第二转换关系计算得到被摄目标的图像坐标；获取相机坐标系和像素坐标系的第三转换关系，根据图像坐标和第三转换关系计算得到被摄目标的像素坐标。通过此种方式，可以实时跟踪被摄目标在显示屏幕中的位置，且定位较为准确。

A positioning method and video monitoring system of video monitoring

【技术实现步骤摘要】
一种视频监控的定位方法及视频监控系统
本申请涉及视频
，特别是涉及一种视频监控的定位方法及视频监控系统。
技术介绍
在指挥调度的视频控制画面中，有一种视频标签效果，可以标记视频中的位置，并且可以随着摄像机的旋转而移动。在高空球机产生的视频流中加入视频标签，如果球机进行旋转或者倍率放大缩小，视频标签也需要跟随球机的变化进行相应计算而移动。本申请的专利技术人在长期的研发过程中发现，相关技术中，利用球面极坐标原理实时计算出目标物体在屏幕中的位置，即将真实的点映射到以摄像机为圆心的球面极坐标系上，进行2D-3D转换，当摄像机旋转、变焦后，再由球面极坐标转换成2D屏幕坐标，在屏幕上显示。此方法只能计算手动在屏幕上添加的视频标签的计算，具有一定的局限性。
技术实现思路
本申请主要解决的技术问题是提供一种视频监控的定位方法及视频监控系统，能够实时跟踪被摄目标在显示屏中的位置。为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种视频监控的定位方法，应用于视频监控系统，视频监控系统包括摄像机，摄像机用于拍摄被摄目标，该方法包括：获取被摄目标的三维坐标；根据三维坐标，计算得到被摄目标在世界坐标系中的世界坐标；获取世界坐标系与相机坐标系的第一转换关系，根据世界坐标和第一转换关系计算得到被摄目标的相机坐标；获取相机坐标系和图像坐标系的第二转换关系，根据相机坐标和第二转换关系计算得到被摄目标的图像坐标；获取相机坐标系和像素坐标系的第三转换关系，根据图像坐标和第三转换关系计算得到被摄目标的像素坐标。进一步地，根据三维坐标，计算得到被摄目标在世界坐标系中的世界坐标的步骤包括：将摄像机和被摄目标的高度差设置为预设值，三维坐标包括水平偏移角和垂直偏移角,并根据水平偏移角和垂直偏移角计算得到世界坐标，世界坐标满足以下公式：z＝-1zw＝-1，其中，高度差为1，α为水平偏移角、β为垂直偏移角(xw，yw，zw)为世界坐标。进一步地，第一转换关系满足以下公式：其中，(xc，yc，zc)为相机坐标，(xw，yw，zw)为世界坐标，θ＝270°-β，ω＝90°-α。进一步地，第二转换关系满足以下公式：其中，Fp和Ft为摄像机的镜头焦距，(xi，yi)为图像坐标，(xc，yc，zc)为相机坐标。进一步地，第三转换关系满足以下公式：其中，(xi，yi)为图像坐标，(dx，dy)为像素坐标，WIDTH、HEIGHT分别为摄像机的成像画面的宽和高。进一步地，镜头焦距的计算公式为：和其中v为摄像机的水平视角、u为摄像机的垂直视场角，WIDTH、HEIGHT分别为摄像机的成像画面的宽和高。进一步地，获取被摄目标的三维坐标的步骤包括:根据摄像机的经纬度、被摄目标的经纬度以及摄像机与被摄目标的高度差，计算得到三维坐标；三维坐标包括水平偏移角和垂直偏移角；水平偏移角和垂直偏移角满足以下公式：β＝arctan(dist/H),ρ＝arccos(cos(90-Bw)×cos(90-Aw)+sin(90-Bw)×sin(90-Aw)×cos(Bj-Aj)),其中，α为水平偏移角、β为垂直偏移角，(Aj，Aw)为摄像机的经度和纬度，(Bj，Bw)为被摄目标的经度和纬度，H为高度差，dist为被摄目标与摄像机之间的距离。进一步地，被摄目标与摄像机之间的距离满足以下公式：其中，dist为被摄目标与摄像机之间的距离，r为地球赤道半径。进一步地，获取相机坐标系和像素坐标系的第三转换关系，根据图像坐标和第三转换关系计算得到被摄目标的像素坐标的步骤之后还包括：在像素坐标系中的像素坐标(dx，dy)处显示预设的标签。进一步地，该方法还包括：以摄像机为原点建立世界坐标系和相机坐标系，基于摄像机的成像画面建立图像坐标系和像素坐标系。进一步地，获取被摄目标的三维坐标的步骤包括：获取被摄目标的第一像素坐标；获取第一像素坐标系和第一图像坐标系之间的第四转换关系，根据第一像素坐标和第四转换关系，得到被摄目标第一图像坐标；获取第一图像坐标系和第一相机坐标系的第五转换关系，根据第一图像坐标和第五转换关系，得到被摄目标第一相机坐标；获取第一相机坐标系和第一世界坐标系的第六转换关系，根据第一相机坐标和第六转换关系，得到被摄目标第一世界坐标；根据第一世界坐标，得到被摄目标的三维坐标。进一步地，第四转换关系满足以下公式：xi1＝dx1-WIDTH/2yi1＝dy1-HEIGHT/2，其中(dx1，dy1)为第一像素坐标，(xi1，yi1)为第一图像坐标，WIDTH、HEIGHT分别为摄像机的成像画面的宽和高。进一步地，第五转换关系满足以下公式：其中，(xc1，yc1，zc1)为第一相机坐标，Fp1和Ft1为摄像机的镜头焦距。进一步地，第六转换关系满足以下公式：其中，(xw1，yw1，zw1)为第一世界坐标，φ1＝90°+β，ψ1＝270°+α，(α、β)为被摄目标的三维坐标。进一步地，根据第一世界坐标，得到被摄目标的三维坐标的步骤包括：被摄目标的三维坐标满足以下公式：α＝arctan(yw1/xw1)和为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种视频监控系统，该视频系统包括摄像机、显示装置以及处理器，摄像机用于拍摄被摄目标，显示装置用于显示摄像机拍摄的被摄目标的图像，处理器用于实现如上述任一实施例的方法。本申请实施例的有益效果是：本申请视频监控的定位方法，应用于视频监控系统，该方法通过获取被摄目标的三维坐标，根据三维坐标计算出被摄目标的世界坐标，根据被摄目标的世界坐标计算得到其相机坐标，根据被摄目标的相机坐标计算得到其图像坐标，最后再根据被摄目标的图像坐标计算得到其像素坐标。计算出了被摄目标的像素坐标即得到了被摄目标在显示屏中的位置。通过此种方式不仅可以计算出固定目标在显示屏中的实时位置，还可计算出移动目标在显示屏中的实时位置，且定位精度较高，应用范围较广。附图说明图1是本申请视频监控的定位方法一实施方式的流程示意图；图2是图1的S11中世界坐标系的坐标图；图3是图1的S13中相机坐标系的坐标图；图4是图1的S13中世界坐标系的旋转坐标图；图5是图1的S14中图像坐标系的坐标图；图6是图1的S15中像素坐标系的坐标图；图7是图1中S11的另一实施例的流程示意图；图8是本申请视频监控系统一实施方式的结构示意图。具体实施方式下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种视频监控的定位方法，应用于视频监控系统，所述视频监控系统包括摄像机，所述摄像机用于拍摄被摄目标，其特征在于，所述方法包括：/n获取所述被摄目标的三维坐标；/n根据所述三维坐标，计算得到所述被摄目标在世界坐标系中的世界坐标；/n获取所述世界坐标系与相机坐标系的第一转换关系，根据所述世界坐标和所述第一转换关系计算得到所述被摄目标的相机坐标；/n获取所述相机坐标系和图像坐标系的第二转换关系，根据所述相机坐标和所述第二转换关系计算得到所述被摄目标的图像坐标；/n获取所述相机坐标系和像素坐标系的第三转换关系，根据所述图像坐标和所述第三转换关系计算得到所述被摄目标的像素坐标。/n

【技术特征摘要】
1.一种视频监控的定位方法，应用于视频监控系统，所述视频监控系统包括摄像机，所述摄像机用于拍摄被摄目标，其特征在于，所述方法包括：
获取所述被摄目标的三维坐标；
根据所述三维坐标，计算得到所述被摄目标在世界坐标系中的世界坐标；
获取所述世界坐标系与相机坐标系的第一转换关系，根据所述世界坐标和所述第一转换关系计算得到所述被摄目标的相机坐标；
获取所述相机坐标系和图像坐标系的第二转换关系，根据所述相机坐标和所述第二转换关系计算得到所述被摄目标的图像坐标；
获取所述相机坐标系和像素坐标系的第三转换关系，根据所述图像坐标和所述第三转换关系计算得到所述被摄目标的像素坐标。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述三维坐标，计算得到所述被摄目标在世界坐标系中的世界坐标的步骤包括：
将所述摄像机和所述被摄目标的高度差设置为预设值，所述三维坐标包括水平偏移角和垂直偏移角,并根据所述水平偏移角和所述垂直偏移角计算得到所述世界坐标，所述世界坐标满足以下公式：






zw＝-1，
其中，所述高度差为1，α为所述水平偏移角、β为所述垂直偏移角(xw，yw，zw)为所述世界坐标。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一转换关系满足以下公式：



其中，(xc，yc，zc)为所述相机坐标，(xw，yw，zw)为所述世界坐标，

θ＝270°-β，ω＝90°-α。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二转换关系满足以下公式：






其中，Fp和Ft为所述摄像机的镜头焦距，(xi，yi)为所述图像坐标，(xc，yc，zc)为所述相机坐标。


5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第三转换关系满足以下公式：






其中，(xi，yi)为所述图像坐标，(dx，dy)为所述像素坐标，WIDTH、HEIGHT分别为所述摄像机的成像画面的宽和高。


6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述镜头焦距的计算公式为：和其中v为所述摄像机的水平视角、u为所述摄像机的垂直视场角，WIDTH、HEIGHT分别为所述摄像机的成像画面的宽和高。


7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述被摄目标的三维坐标的步骤包括:
根据所述摄像机的经纬度、所述被摄目标的经纬度以及所述摄像机与所述被摄目标的高度差，计算得到所述三维坐标；
所述三维坐标包括水平偏移角和垂直偏移角；所述水平偏移角和所述垂直偏移角满足以下公式：



β＝arctan(dist/H),
ρ＝arccos(cos(90-Bw)×cos(90-Aw)+sin(90-Bw)×sin(90-Aw)×cos(Bj-Aj))，
其中，α为所述水平偏移角、β为所述垂直偏移角，(Aj，Aw)为所述摄像...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鑫，洪家明，
申请(专利权)人：海能达通信股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44