一种顾及语义的PTZ摄像机智能巡航方法技术

本发明专利技术公开了一种顾及语义的PTZ摄像机智能巡航方法。其步骤为：(1)根据三维地理信息及视域边界，确定有效监控区；(2)对有效监控区进行规则巡航，获得视频帧图像序列，基于特征点匹配算法拼接为广视角大图，计算大图至地理空间的映射矩阵；(3)按规则巡航方法进行实时巡航，以实时视频帧图像更新大图，并将目标检测结果映射至地理空间；(4)对有效监控区进行格网划分，统计各网格中目标数量，确定热点集合；(5)通过穷举法，确定最佳巡航路径；(6)按最佳路径巡航，实时更新大图、目标检测及地图映射，持续巡航dt时间段；(7)重复步骤(2)

【技术实现步骤摘要】
一种顾及语义的PTZ摄像机智能巡航方法


[0001]本专利技术涉及一种顾及语义的PTZ摄像机智能巡航方法，属于视频与地理信息科学交叉融合的


技术介绍

[0002]随着信息技术的快速发展，视频监控技术在智慧城市、应急救灾、自然资源监测等领域发挥着越来越重要的作用。监控视频具有高清、真实、实时的优势，地理信息系统具有独特的空间分析能力，能够预测和模拟事物的发展趋势，两者的交叉融合能够提供地理场景的实时监控信息，实现人与地理场景的交互。通过对摄像机采集的视频图像，结合地理语义和时空热点进行智能分析，提高监控视频可靠性。
[0003]当前，大范围场景的监控多采用PTZ摄像机，相对于视域受限的静态摄像机，PTZ摄像机有更灵活的监控方式，能够迅速捕捉到目标，实现对整个监控区连续有效的监控。但在实际应用中，PTZ摄像机容易忽视周围的实际场景，监控无效区域，导致监控区域重要信息丢失。如果能顾及地理语义确定监控区，在地理空间下结合时空热点对监控区分块分级监控，根据预设的点位进行巡航，使得摄像机能对各块区的巡航时间进行适当的延长或缩短，将会极大的提高巡航效率，记录更多有价值的信息。目前，该研究领域主要集中在对PTZ摄像机视频图像的智能分析方面，缺乏与地理信息的紧密结合，不能顾及地理信息进行监控。

技术实现思路

[0004]本专利技术为解决PTZ摄像机在场景监控中易丢失重要信息的问题，提供一种顾及语义的PTZ摄像机智能巡航方法，以提高巡航的质量。
[0005]本专利技术的技术思路为：顾及地理语义，确定有效监控区域；基于SIFT特征点匹配对PTZ完整监控区的视频帧图像序列进行拼接，并以实时视频匹配更新拼接广视角大图；对地理空间下的有效监控区域进行格网划分，同时对实时视频进行目标检测及地理映射；结合GIS对监控区及其目标信息进行分析，得到一条经过所有热点且总巡航距离最小的最佳巡航路径，以实现PTZ摄像机的智能化巡航。
[0006]本专利技术采用的技术方案如下：
[0007]一种顾及语义的PTZ摄像机智能巡航方法，包括如下步骤：
[0008]步骤1，根据摄像机中心、视域边界和三维精细地理信息，确定有效监控区域；
[0009]步骤2，对有效监控区域进行规则巡航，获得PTZ摄像机完整监控区的视频帧图像序列，然后基于SIFT特征点匹配将图像序列拼接为广视角大图P，并根据精细地图或遥感影像，解算广视角大图P至地理空间的映射矩阵H；
[0010]步骤3，按规则巡航方法对有效监控区域进行实时巡航，以实时视频帧图像匹配更新广视角大图P；然后对实时视频中的目标进行检测，并将目标检测结果映射至地理空间；
[0011]步骤4，对地理空间下的有效监控区域进行规则格网划分，并统计各网格中的目标数量及位置信息，确定热点集合；
[0012]步骤5，通过穷举法，确定一条经过所有热点且总巡航距离最小的路径为最佳巡航路径；
[0013]步骤6，按照所述最佳巡航路径对有效监控区域进行巡航，实时更新广视角大图P、目标检测及地图映射，同时根据PTZ摄像机中心点坐标和最佳巡航路径的热点坐标，计算相应的PTZ值；调整摄像机经过各热点的姿态，持续巡航dt时间段；
[0014]步骤7，按照最佳巡航路径巡航dt时间段后，重复步骤2
‑
6。
[0015]进一步地，所述步骤2中，对有效监控区域进行规则巡航的具体方法为：以从上到下、从左往右的顺序，按“Z”形对有效监控区域巡航。
[0016]进一步地，所述步骤2中，图像序列拼接为广视角大图P时，要求图像之间有一定的重叠度。
[0017]进一步地，所述步骤2中，解算广视角大图P至地理空间的映射矩阵H时，同名点的选取数量≥4。
[0018]进一步地，所述步骤3中，对实时视频中的目标进行检测时，设置一个时间阈值T
min
，以T
min
作为时间间隔，对T
min
时间段内的目标进行检测，同时记录当前T
min
时间段内目标的数量及位置信息。
[0019]进一步地，所述步骤4中，对地理空间下的有效监控区域进行规则格网划分时，以m
×
n个正方形网格对有效监控区域进行划分，以每个正方形格网的中心坐标代表各网格的位置。
[0020]进一步地，所述步骤4中，确定热点集合时，根据各网格中的目标数量，用自然断点法划分各网格的等级，以此来表征各网格的目标聚集程度，将有目标聚集的网格中心记为热点，无目标的网格中心记为非热点，网格内目标数量越多，摄像机巡航时停留的时间越长。
[0021]进一步地，所述步骤6中，以目标数量聚集最多的网格中心作为起始热点，在摄像机经过各热点时，根据计算出的各热点的PTZ值，调整摄像机姿态，持续巡航dt时间段后，回到起始热点。
[0022]本专利技术的方法与现有技术相比，具有以下技术效果：
[0023](1)考虑当前PTZ摄像机监控时未顾及地理语义，监控时易监控目标较少或无目标区域，本专利技术顾及PTZ摄像机及其周围的地理空间信息，先确定一个有效监控区域，能提高摄像机监控的有效性。
[0024](2)本专利技术将监控场景的视频帧图像序列拼接为广视角大图，并以实时视频帧图像匹配更新大图，对地理空间下的热点集合进行分级巡航，确保PTZ摄像机对重要监控区域进行巡航时的实时性和适用性。
[0025](3)本专利技术结合时空热点，使用规则格网对地理空间下的有效监控区域进行划分，提取各格网中的目标信息，以目标聚集区作为巡航重点区域，根据目标的聚集程度，适当延长或缩短各区的巡航时间，保证摄像机巡航的灵活性，实现顾及时空热点的智能化巡航。
[0026](4)本专利技术针对热点信息，确定一条经过所有热点集合且总巡航距离最小的最佳巡航路径，并根据巡航热点和摄像机中心，确定PTZ值，以调整摄像机在经过各热点的姿态，使得摄像机中心正对各热点，从而保证PTZ摄像机智能化巡航时的高效性，提高巡航效率。
附图说明
[0027]图1是本专利技术方法的流程框图；
[0028]图2是确定PTZ摄像机实际有效监控区域的示意图；
[0029]图3是格网剖分监控区域的示意图；
[0030]图4是确定最佳巡航路径的示意图。
具体实施方式
[0031]下面结合说明书附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明。
[0032]本实施例的一种顾及语义的PTZ摄像机智能巡航方法，包括如下步骤：首先，根据摄像机中心、视域边界(水平和垂直)和三维精细地理信息(地物、建筑物分布图及其DEM数据)，确定PTZ摄像机的有效监控区域V；对有效监控区域V规则巡航，以获取PTZ监控区域的视频帧图像序列，并基于SIFT特征点匹配拼接为广视角大图P，同时根据精细地图或遥感影像，解算图像P至地理空间的映射矩阵H；下一步，按规则巡航方法进行巡航，以巡航获取的实时视频帧图像匹配更新广视角大图P，并进行目标检测，将目标检测结果映本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种顾及语义的PTZ摄像机智能巡航方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，根据摄像机中心、视域边界和三维精细地理信息，确定有效监控区域；步骤2，对有效监控区域进行规则巡航，获得PTZ摄像机完整监控区的视频帧图像序列，然后基于SIFT特征点匹配将图像序列拼接为广视角大图P，并根据精细地图或遥感影像，解算广视角大图P至地理空间的映射矩阵H；步骤3，按规则巡航方法对有效监控区域进行实时巡航，以实时视频帧图像匹配更新广视角大图P；然后对实时视频中的目标进行检测，并将目标检测结果映射至地理空间；步骤4，对地理空间下的有效监控区域进行规则格网划分，并统计各网格中的目标数量及位置信息，确定热点集合；步骤5，通过穷举法，确定一条经过所有热点且总巡航距离最小的路径为最佳巡航路径；步骤6，按照所述最佳巡航路径对有效监控区域进行巡航，实时更新广视角大图P、目标检测及地图映射，同时根据PTZ摄像机中心点坐标和最佳巡航路径的热点坐标，计算相应的PTZ值；调整摄像机经过各热点的姿态，持续巡航dt时间段；步骤7，按照最佳巡航路径巡航dt时间段后，重复步骤2
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6。2.根据权利要求1所述的一种顾及语义的PTZ摄像机智能巡航方法，其特征在于，所述步骤2中，对有效监控区域进行规则巡航的具体方法为：以从上到下、从左往右的顺序，按“Z”形对有效监控区域巡航。3.根据权利要求1所述的一种顾及语义的PTZ摄像机智能巡航方法，其特征在于，所述步骤2中，图像序列拼接为广视角大图P时，要求图像之间有一定的重叠度。4....

【专利技术属性】
技术研发人员：张兴国，石新雨，周英迪，顾杨旸，孙银萍，陈岁月，
申请(专利权)人：信阳师范学院，
类型：发明
国别省市：