[发明专利]云台摄像机自动定位角度计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及视频图像处理技术领域，尤其是一种基于长焦摄像机图像对云台摄像机进行自动定位的角度计算方法。

背景技术

随着智能监控技术的不断发展和图像处理技术的日益成熟，原有的采用人力进行可疑目标监控已经满足不了需求，而以人工智能和视频分析等技术为主的智能安防系统很大程度上能弥补人力不足的问题。智能安防系统优势在于可全天候对监控场景进行分析，并实时发现场景中的可疑目标，通过报警等形式通知监控人员做出决策，因此有着广阔的发展空间和巨大的潜在市场。

在监控领域使用广角摄像机和云台摄像机配合的方式可以实现监视较大的场景，采用智能图像分析方法对广角摄像机采集到的视频图像进行分析，检测和跟踪广角摄像机视频图像中的运动目标，虽然广角摄像机的视角较大，但是监控画面失真较大，画面的清晰度也比较差，而云台摄像机采用了大变倍的一体化摄像机，可以带来很清晰的监控画面，从而使用云台摄像机进一步观测跟踪目标，指挥云台摄像机转动和变倍，云台摄像机对该跟踪目标区域进行局部集中视频采集，使在广角摄像机的视频图像中的跟踪目标清晰的呈现在云台摄像机的视频图像中。使用时广角摄像机与云台摄像机相结合，通过广角摄像机的图像进行检测获取运动的目标，再控制高速球型的云台摄像机转到运动目标所在的方向，对目标进行细节的监控，实现全景智能的监控，

然而在广角摄像机与云台摄像机相结合的监控系统中，广角摄像机虽然视角大，但是其观测距离不够远，如果将采用长焦摄像机代替广角摄像机就可以实现距离更远的监控。虽然长焦摄像机的视场角较小，但可以使用多个长焦摄像机相配合以实现更大视场角。也可以将长焦摄像机和广角摄像机结合使用，使用广角摄像机对近距离的较大范围的运动目标进行检测和跟踪，使用多个长焦摄像机对远距离的运动目标进行监测和跟踪，这样就可以实现比单一广角摄像机更广泛的监控范围，这是监控领域的一个重要发展方向。

广角摄像机可以采用鱼眼投影规则计算广角摄像机图像点和云台摄像机图像点的位置对应关系。而采用多个长焦摄像机实现全景智能跟踪的难点是如何使云台摄像机对长焦摄像机所监测和跟踪到的运动目标进行自动定位。

发明内容

本发明的目的是提供一种在长焦摄像机与云台摄像机相配合的监控系统中，能够通过长焦摄像机图像上的点的坐标与云台摄像机旋转角度坐标相转换，实现云台摄像机对长焦摄像机所监测跟踪到的运动目标进行自动定位的角度计算方法。

为解决上述问题，本发明的一种云台摄像机自动定位角度计算方法，包括以下步骤：

1）利用几何关系推导出影像点在长焦摄像机像平面坐标系中的坐标值与实点在长焦摄像机所拍摄区域路平面坐标系中的坐标值的函数关系，其中影像点为长焦摄像机图像上的点，实点为影像点在长焦摄像机所拍摄区域路面上点；

2）选取长焦摄像机图像上任意一图像点作为基准图像点；

3）转动云台摄像机，使其图像中心，即云台摄像机光轴对准该基准图像点所对应的路面上的基准实点，记录此时云台摄像机在其球坐标系中的水平和垂直的旋转角度为基准旋转角度；

4）获取长焦摄像机图像上的任意一图像点作为目标图像点，并根据目标图像点坐标值以及步骤1）中的函数计算得出目标图像点对的应在路面上的目标实点的坐标值；

5）通过步骤4）中得出的目标实点的坐标值，利用几何关系推导出该目标实点与基准实点二者到云台摄像机的连线之间的水平夹角以及目标实点到云台摄像机的连线与垂直方向的夹角，并据此计算得出为当云台摄像机图像中心对准目标实点时其在球坐标系中的水平和垂直的目标旋转角度。

所述步骤1）中，取一实点P，其在路平面坐标系中的坐标为（X_P，Y_P），实点P所对应的影像点为p，其在像平面坐标系中的坐标为（x_p，y_p），则有下列函数关系：