一种基于卫星图的全局拼接型视频监控显示方法技术

一种基于卫星图的全局拼接型视频监控显示方法，首先获取高清晰卫星照片及坐标数据，并在地图上精确标注所有相机的位置，然后选取卫星图中和相机图像中对应的特征点对，进行相机校准，获得相机内外参数，再确定映射区域，将相机图像投射到卫星图上，最后对卫星图上的投射影像进行插值拟合。本发明专利技术使监控人员可以非常直观、自然地观察整个被监控区域的安全态势，大大提高随意信息的可信度，用户没有被动画“屏蔽”的感觉。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于卫星图（航拍图）的全局拼接型视频监控显示方法。
技术介绍
目前国内外现有的视频监控系统的显示方式通常是将图像直接显示在计算机屏幕、电视墙上，并以矩阵网格或者用户定义的网格形式排列。这种显示方式的主要问题是监控人员很难对被监控区域的安全态势形成一个整体的概念。由于监控点散布在区域内不同点，视角千差万别，监控人员在观察每一幅图像时，脑子里面要进行信息转换，判断运动目标的地点，运动方向等信息。这种转换容易造成疲劳，从而降低监控人员观察监控图像的意愿。另外，一个对监控区域不熟悉的人员可能即使观察到异常情况，也无法及时调配资源，形成处置预案，从而贻误时机。另外还有一种基于地理信息系统的监控显示方式，将相机位置、监控区域在地图上标出，当相机检测（通过智能视频分析技术）到异常事件发生时，在地图上相应位置对用户提示。这种处理方式在理解全局安全态势上进了一步，但是信息对用户的呈现还是不直接。当用户看到地图的时候，自然会在头脑中形成一个从天空向下看的视角，但是呈现给用户的图像还是相机的视角，需要一个转换。西门子公司的智能视频监控系统在基于地理信息系统的基础上，增加了一个动画显示的功能。以一个静态的卫星地图作为背景图片，当相机发现运动物体时，系统判断运动物体等行人、车辆等种类。然后选用人或者车辆的图标在卫星地图上标注物体的轨迹。这样的显示方法符合人的直觉习惯，但是显示结果的真实性依赖于智能视频分析系统的可靠性，准确性，可信性要打一些折扣，用户可能有一种被系统“屏蔽”的感觉。
技术实现思路
本专利技术提供的一种基于卫星图的全局拼接型视频监控显示方法，在保留自上而下全局视角的前提下，突破被“屏蔽”了的动画模式，将所有相机的图像，投射到卫星地图上，从而实现相机图像“贴”在卫星图上，达到让静态的卫星图“动”起来的效果。监控人员可以非常直观、自然地观察整个被监控区域的安全态势。由于始终保留着“眼见为实”的图像，随意信息的可信度大大提高，用户没有被动画“屏蔽”的感觉。为了达到上述目的，本专利技术提供一种基于卫星图的全局拼接型视频监控显示方法，包含以下步骤：步骤1、获取高清晰卫星照片及卫星照片像素点对应的坐标数据；步骤2、在卫星图上精确标注所有相机的位置；步骤3、选取卫星图中和相机图像中对应的特征点对；特征点选择没有歧义、在卫星图和相机图像中均可见的同一位置点；步骤4、相机校准，获得相机内外参数；步骤5、确定映射区域；映射区域选择有一个或者多个相机像素投射到卫星图同一像素的区域；步骤6、将相机图像投射到卫星图上；步骤7、对卫星图上的投射影像进行插值拟合。所述的步骤3中，特征点对的数量≥4。本专利技术对于所有相机上的相机图像投射到卫星图上的处理过程，是并行同时进行的。本专利技术使监控人员可以非常直观、自然地观察整个被监控区域的安全态势，大大提高随意信息的可信度，用户没有被动画“屏蔽”的感觉。附图说明图1是本专利技术的流程图；图2是本专利技术的监控实例图；图3是世界坐标系和相机图像坐标系的示意图。具体实施方式以下根据图1～图3，具体说明本专利技术的较佳实施例。如图1所示，本专利技术提供一种基于卫星图的全局拼接型视频监控显示方法，包含以下步骤：步骤1、获取高清晰卫星照片及卫星照片像素点对应的坐标数据；坐标数据本质上就是比例尺。每个像素代表多少实际距离。可以人为设定一个原点，其它像素坐标相对于此原点的实际距离就已知了。步骤2、在卫星图上精确标注所有相机的位置；在卫星图上标注相机是为了框定选择特征点的范围。步骤3、选取卫星图中和相机图像中对应的特征点对；特征点对的数量≥4；特征点应该尽量选择没有歧义、在卫星图和相机图像中均可见的同一位置点。例如在图2中，车道分隔虚线上的白色线条的起止点就是较好的选择。由于这些线条比较窄，所以从卫星和相机两个不同视角观察也可以精确地选择匹配位置。特征点匹配得越精确，相机校准的精度越高。步骤4、相机校准，获得相机内外参数；相机校准是利用三维世界二维图像中的对应点或者特征建立约束条件，从而对相机的姿态和焦距，甚至相机镜头变形系数等内部和外部参数进行估计。从严格意义上来讲，在得到相机的内部外部参数以后，三维世界的点就有了唯一对应的图像坐标点，反之不能成立。步骤5、确定映射区域；映射区域选择有一个或者多个相机像素投射到卫星图同一像素的区域。步骤6、将相机图像投射到卫星图上；步骤7、对卫星图上的投射影像进行插值拟合。如果可以方便地得到监控区域的三维信息（例如建筑物的高度，地平面的海拔信息等。建筑物的高度信息可以从CAD图纸中获得。地平面的海拔信息可以由国家地理信息管理部门获得），可以通过直接线性变换（DirectLinearTransform）方法，或者蔡氏方法（Tsai’smethod）进行校准。由于在实际监控环境中，道路、围墙周边等运动物体可能涉及到的位置可以简化成一个平面，所以通过寻找地面上的特征点，可以建立地面平面和相机图像之间的2维平面至2维平面的映射关系，这避免了三维空间相机校准需要的三维地理信息的困难，简化了相机校准问题。在下文中，卫星图像素点对应的高度信息都简化为0。二维映射是三维映射的一个特例。可以近似假设卫星图区域中所有点的海拔高度为常数。从最终映射效果角度而言，只要保证在每个相机监控区域内，海拔高度基本为常数，或者说地面高低起伏变化和监控区域范围相比是可以忽略的，就可以将实际中的三维监控场景简化为2维问题。二维映射和三维映射的校准方法都是一样的。如图3所示，                                               是世界坐标系（绝对坐标系），是相机的图像坐标系。三维点是世界坐标系中任意一点；是与三维点Q对应的2维图像坐标系中的点；是相机的焦距；分别是方位角（pan）、俯仰角（tilt）和摇摆角（swing），这三个角度代表相机沿相机坐标系轴旋转的角度，它们决定了相机在3维空间中的姿态；是相机高度。选取卫星图坐标系和相机图像坐标系中的对应点，利用相机校准方法，相机内外参数.可以被求解出来。世界坐标系和卫星图坐标系之间是固定的平移旋转缩放关系。其中，分别是平移旋转缩放变化之前的世界坐标和平移旋转缩放变化之后的2维卫星图坐标。，分别是平移旋转缩放参数。不失一般性，我们可以假定世界坐标系和卫星坐标系重合，也就是说可以看作为卫星图坐标。利用相机校准中的映射模型（小孔成像映射模型，这是相机校准行业中几乎是唯一的，所有人都知道的相机映射模型），可以推出如下从相机图像坐标向世界坐标的映射公式：（1）（2）通过公式（1）和公式（2），任何一个世界坐标系中的点可以映射到相机图像坐标系中。如果假设，可以由公式（1）和公式（2）得到反向映射关系：本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于卫星图的全局拼接型视频监控显示方法，其特征在于，包含以下步骤：步骤1、获取高清晰卫星照片及卫星照片像素点对应的坐标数据；步骤2、在卫星图上精确标注所有相机的位置；步骤3、选取卫星图中和相机图像中对应的特征点对；特征点选择没有歧义、在卫星图和相机图像中均可见的同一位置点；步骤4、相机校准，获得相机内外参数；步骤5、确定映射区域；映射区域选择有一个或者多个相机像素投射到卫星图同一像素的区域；步骤6、将相机图像投射到卫星图上；步骤7、对卫星图上的投射影像进行插值拟合。

【技术特征摘要】
1.一种基于卫星图的全局拼接型视频监控显示方法，其特征在于，包含以下步骤：
步骤1、获取高清晰卫星照片及卫星照片像素点对应的坐标数据；
步骤2、在卫星图上精确标注所有相机的位置；
步骤3、选取卫星图中和相机图像中对应的特征点对；
特征点选择没有歧义、在卫星图和相机图像中均可见的同一位置点；
步骤4、相机校准，获得相机内外参数；
步骤5、确定映射区域；
映射区域选择有一个或...

【专利技术属性】
技术研发人员：范柘，
申请(专利权)人：上海安维尔信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：