基于声源定位的摄像头角度自适应调控方法、系统及终端技术方案

本发明专利技术公开了基于声源定位的摄像头角度自适应调控方法、系统及终端，涉及智能控制技术领域，其技术方案要点是：对目标对象进行声源定位，得到空间位置信息；依据目标对象的空间位置信息和摄像头的初始视角方向控制摄像头初次转动；依据多个采集图像中目标对象的位置信息拟合得到目标对象在第二周期内的预测活动轨迹；以活动点位的空间坐标与摄像头的空间坐标之差计算得到各个活动点位的位置向量；以所有活动点位所对应的第一空间夹角度数之和最小为优化目标求解得到最优的预设向量；以最优的预设向量作为摄像头的优化视角方向控制摄像头二次转动。本发明专利技术可以减少摄像头频繁转动过程中的振动噪声干扰，综合提高一段时间内的图像采集质量。内的图像采集质量。内的图像采集质量。

【技术实现步骤摘要】
基于声源定位的摄像头角度自适应调控方法、系统及终端


[0001]本专利技术涉及智能控制
，更具体地说，它涉及基于声源定位的摄像头角度自适应调控方法、系统及终端。

技术介绍

[0002]摄像头是在一些重要场所中用来观察现场情况的最常用的设备之一，广泛应用于大型公共场合、重要安防区域、关键工艺生产阶段和高压带电区域中，例如对于大型公共场合中异常情况的监测，又例如对高压带电区域中动物入侵监测。
[0003]为使摄像头覆盖更广的监测区域，摄像头一般采用固定转速进行单一方向的循环转动，其控制过程实现简单，但存在无法及时对突发情况进行监测。为此，现有技术中公开有应用声源定位技术来对摄像头的视角方向进行灵活控制的技术，其通过声源定位技术来识别某一个具有特定声源的目标对象的位置，再控制摄像的视角方向转动至目标对象。然而，随着目标对象的移动，为保证图像采集的质量，一般情况下需要动态更新声源定位的位置信息，这就需要频繁调控摄像头转动，甚至是实时调控摄像头转动。而摄像头频繁转动过程中的振动噪声也容易降低图像采集的质量，且在对环境变化较为敏感的活动对象进行监测时，摄像头频繁转动也会干扰到活动对象的正常行为。
[0004]因此，如何研究设计一种能够克服上述缺陷的基于声源定位的摄像头角度自适应调控方法、系统及终端是我们目前急需解决的问题。

技术实现思路

[0005]为解决现有技术中的不足，本专利技术的目的是提供基于声源定位的摄像头角度自适应调控方法、系统及终端，可以减少摄像头频繁转动过程中的振动噪声干扰，综合提高一段时间内的图像采集质量。
[0006]本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：第一方面，提供了基于声源定位的摄像头角度自适应调控方法，包括以下步骤：依据所采集的音频数据对目标对象进行声源定位，得到目标对象的空间位置信息；依据目标对象的空间位置信息和摄像头的初始视角方向控制摄像头初次转动，以使得目标对象处于摄像头的拍摄视角范围内；在第一周期内连续采集目标对象的多个采集图像，并依据多个采集图像中目标对象的位置信息拟合得到目标对象在第二周期内的预测活动轨迹；以等时间间隔或等距离间隔从预测活动轨迹中提取多个活动点位，并以活动点位的空间坐标与摄像头的空间坐标之差计算得到各个活动点位的位置向量；计算单个活动点位的位置向量与预设向量之间的第一空间夹角度数，并以所有活动点位所对应的第一空间夹角度数之和最小为优化目标求解得到最优的预设向量；以最优的预设向量作为摄像头的优化视角方向控制摄像头二次转动，二次转动后
的摄像头采集目标对象在第二周期内的实时图像。
[0007]进一步的，所述依据目标对象的空间位置信息和摄像头的初始视角方向控制摄像头初次转动的过程具体为：以目标对象的空间位置信息与摄像头的空间坐标之差计算得到目标对象的初始向量；计算初始视角方向所对应的视角向量与初始向量之间的第二空间夹角度数；依据摄像头的视角偏角与预设最小偏角之差计算得到偏角差值；以第二空间夹角度数与偏角差值之差计算得到控制偏角；以视角向量与初始向量处于同一平面建立基准面；通过控制摄像头的初始视角方向在基准面内由初始视角方向朝初始向量偏移转动控制偏角，完成摄像头的初次转动控制。
[0008]进一步的，所述优化目标求解的表达式为：；其中，表示第个活动点位的空间坐标；表示摄像头的空间坐标；表示第个活动点位的位置向量；表示预设向量；表示第个活动点位的位置向量与预设向量之间的第一空间夹角度数；表示活动点位的数量；表示相邻活动点位的等时间间隔；表示第二周期；表示预设的第一角度；表示第1个活动点位的位置向量与预设向量之间的第一空间夹角度数；表示第个活动点位的位置向量与预设向量之间的第一空间夹角度数；表示第1个活动点
位的位置向量与第个活动点位的位置向量之间的第一空间夹角度数；表示预设的第二角度。
[0009]进一步的，该方法还依据位置向量的模长为相应的第一空间夹角度数分配修正参数，且位置向量的模长越大，相应的第一空间夹角度数所分配的修正参数越小。
[0010]进一步的，所述修正参数的分配公式为：；其中，表示第个活动点位的位置向量所分配的修正参数；表示第个活动点位的位置向量的模长；表示活动点位的数量。
[0011]进一步的，所述优化目标求解的表达式为：；其中，表示第个活动点位的空间坐标；表示摄像头的空间坐标；表示第个活动点位的位置向量；表示预设向量；表示第个活动点位的位置向量与预设向量之间的第一空间夹角度数；表示第个活动点位的位置向量所分配的修正参数；表示活动点位的数量；表示相邻活动点位的等时间间隔；表示第二周期；表示预设的第一角度；表示第1个活动点位的位置向量与预设向量之间
的第一空间夹角度数；表示第个活动点位的位置向量与预设向量之间的第一空间夹角度数；表示第1个活动点位的位置向量与第个活动点位的位置向量之间的第一空间夹角度数；表示预设的第二角度。
[0012]进一步的，若所述预测活动轨迹沿以摄像头为中心的圆周方向存在轨迹折返，则提取预测活动轨迹中位于折返点前部的局部轨迹进行摄像头角度自适应调控，同时将第二周期替换为局部轨迹所对应的第三周期。
[0013]进一步的，该方法还依据触发信号重新启动摄像头角度自适应调控；所述触发信号包括：目标对象不在所采集的实时图像中时所生成的第一信号；目标对象在第二周期中的实际活动轨迹与预测活动轨迹之间偏移超过阈值时生成的第二信号；更新目标对象时所生成的第三信号。
[0014]第二方面，提供了基于声源定位的摄像头角度自适应调控系统，包括：声源定位模块，用于依据所采集的音频数据对目标对象进行声源定位，得到目标对象的空间位置信息；初次转动模块，用于依据目标对象的空间位置信息和摄像头的初始视角方向控制摄像头初次转动，以使得目标对象处于摄像头的拍摄视角范围内；轨迹预测模块，用于在第一周期内连续采集目标对象的多个采集图像，并依据多个采集图像中目标对象的位置信息拟合得到目标对象在第二周期内的预测活动轨迹；点位提取模块，用于以等时间间隔或等距离间隔从预测活动轨迹中提取多个活动点位，并以活动点位的空间坐标与摄像头的空间坐标之差计算得到各个活动点位的位置向量；优化求解模块，用于计算单个活动点位的位置向量与预设向量之间的第一空间夹角度数，并以所有活动点位所对应的第一空间夹角度数之和最小为优化目标求解得到最优的预设向量；优化控制模块，用于以最优的预设向量作为摄像头的优化视角方向控制摄像头二次转动，二次转动后的摄像头采集目标对象在第二周期内的实时图像。
[0015]第三方面，提供了一种计算机终端，包含存储器、处理器及存储在存储器并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如第一方面中任意一项所述的基于声源定位的摄像头角度自适应调控方法。
[0016]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术提供的基于声源定位的摄像头角度自适应调控方法，整个摄像头角度自适应调控分前期的短时间调控和后期长时间调控，在短时间调控中对目标对象的位置变化分析得到预测活动轨本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于声源定位的摄像头角度自适应调控方法，其特征是，包括以下步骤：依据所采集的音频数据对目标对象进行声源定位，得到目标对象的空间位置信息；依据目标对象的空间位置信息和摄像头的初始视角方向控制摄像头初次转动，以使得目标对象处于摄像头的拍摄视角范围内；在第一周期内连续采集目标对象的多个采集图像，并依据多个采集图像中目标对象的位置信息拟合得到目标对象在第二周期内的预测活动轨迹；以等时间间隔或等距离间隔从预测活动轨迹中提取多个活动点位，并以活动点位的空间坐标与摄像头的空间坐标之差计算得到各个活动点位的位置向量；计算单个活动点位的位置向量与预设向量之间的第一空间夹角度数，并以所有活动点位所对应的第一空间夹角度数之和最小为优化目标求解得到最优的预设向量；以最优的预设向量作为摄像头的优化视角方向控制摄像头二次转动，二次转动后的摄像头采集目标对象在第二周期内的实时图像。2.根据权利要求1所述的基于声源定位的摄像头角度自适应调控方法，其特征是，所述依据目标对象的空间位置信息和摄像头的初始视角方向控制摄像头初次转动的过程具体为：以目标对象的空间位置信息与摄像头的空间坐标之差计算得到目标对象的初始向量；计算初始视角方向所对应的视角向量与初始向量之间的第二空间夹角度数；依据摄像头的视角偏角与预设最小偏角之差计算得到偏角差值；以第二空间夹角度数与偏角差值之差计算得到控制偏角；以视角向量与初始向量处于同一平面建立基准面；通过控制摄像头的初始视角方向在基准面内由初始视角方向朝初始向量偏移转动控制偏角，完成摄像头的初次转动控制。3.根据权利要求1所述的基于声源定位的摄像头角度自适应调控方法，其特征是，所述优化目标求解的表达式为：；
其中，表示第个活动点位的空间坐标；表示摄像头的空间坐标；表示第个活动点位的位置向量；表示预设向量；表示第个活动点位的位置向量与预设向量之间的第一空间夹角度数；表示活动点位的数量；表示相邻活动点位的等时间间隔；表示第二周期；表示预设的第一角度；表示第1个活动点位的位置向量与预设向量之间的第一空间夹角度数；表示第个活动点位的位置向量与预设向量之间的第一空间夹角度数；表示第1个活动点位的位置向量与第个活动点位的位置向量之间的第一空间夹角度数；表示预设的第二角度。4.根据权利要求1所述的基于声源定位的摄像头角度自适应调控方法，其特征是，该方法还依据位置向量的模长为相应的第一空间夹角度数分配修正参数，且位置向量的模长越大，相应的第一空间夹角度数所分配的修正参数越小。5.根据权利要求4所述的基于声源定位的摄像头角度自适应调控方法，其特征是，所述修正参数的分配公式为：；其中，表示第个活动点位的位置向量所分配的修正参数；表示第个活动点位的位置向量的模长；表示活动点位...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡世金，朱洪卿，张吉阳，尹永亮，许宏光，李德旺，郑金波，徐永强，孙永健，聂建峰，王艳冲，袁明泉，李志新，韩建岗，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司东营供电公司，
类型：发明
国别省市：