一种全景摄像机与高速球机智能联动方法和装置

1.一种全景摄像机与PTZ高速球机智能联动方法，包括在计算机显示屏上针对同一监控区域显示的全景监视图像和局部平面监视图像，全景监视图像由全景摄像机获取，局部平面监视图像由带有云台的PTZ高速球机获取；用鼠标在全景监视图像中锁定监控目标后，平面监视图像会自动跟随所述全景监视图像点中鼠标移动，对锁定监控目标进行缩放处理；其特征在于，所述联动方法包括标定联动坐标形成关联模型的步骤和跟踪联动的步骤：
所述标定联动坐标形成关联模型的步骤是：
第一步：首先在全景监视图像中以全景监视图像的“0”视点作为坐标原点建立一个X1轴Y1轴直角坐标线，以局部平面监视图像中心为原点建立一个X2轴Y2轴直角坐标线，在全景监视图像或局部平面监视图像中设置一个PTZ参数对话框，并将PTZ高速球机的PTZ参数归零复位；
第二步：在全景监视图像X1轴上半区Y1轴线上找到一个参照物，目测参照物的一个点确定为参照物点，用鼠标将所述参照物点移动与Y1轴线重合；
第三步：用鼠标移动局部平面监视图像找到所述参照物，将参照物放大，目测：用鼠标将确定的全景监视图像参照物点与Y2轴坐标线重合；
第三步：获取此时的PTZ高速球机的PTZ参数信息，该参数作为修正参数被保存，令此时的P和T参数为局部平面监视图像的参考“0”点坐标，实现了两个图像Y1轴和Y2轴对齐标定；
其中：P是水平转角，T是俯仰角，Z是放大倍数，P、T、Z参数范围由PTZ高速球机参数确定；
第四步：以全景监视图像的“0”视点作为全景监视图像的圆心点，在圆心点击鼠标获取全景监视图像中心点坐标，通过全景监视图像所属半径r确定全景监视图像的尺寸，完成与全景监视图像的x、y，α、β，θ参数的联动标定形成关联模型；
其中：x、y是监控目标在全景监视图像中的距离坐标，α、β为全景图像的极坐标圆心点，θ是全景图像夹角，夹角范围是0至360度；
所述跟踪联动的步骤是：
第一步：在全景监视图像上用鼠标点击一个监控目标；
第二步：根据确定的全景监视图像的尺寸，由监控目标坐标通过关联模型计算获取PTZ高速球机的坐标信息；
第三步：由PTZ高速球机的坐标信息驱动PTZ高速球机跟踪监控目标；
其中：当局部平面监视图像所跟踪的监控目标与全景监视图像点击的监控目标有误差时：通过调整PTZ参数对话框中参数修正保存的修正参数，减少与监控目标误差。
2.根据权利要求1所述的联动方法，其特征在于，所述在全景监视图像X1轴上半区Y1轴线上找的参照物至少是在X1轴上半区Y1轴线的上半轴线区域内。
3.根据权利要求1所述的联动方法，其特征在于，所述关联模型包括有针对监控目标计算PTZ高速球机水平转角P的公式、计算PTZ高速球机俯仰角T的公式；
所述计算PTZ高速球机水平转角P的公式是： ，P= ；
计算PTZ高速球机俯仰角T的公式是：T= (t－(d × t) / r)，t是PTZ高速球机的最大仰角，d是监控目标到原点的距离d= 。
4.根据权利要求1所述的联动方法，其特征在于，所述放大倍数Z通过PTZ参数对话框进行调整确定。
5.根据权利要求1所述的联动方法，其特征在于，所述全景摄像机和带云台的PTZ高速球机安装在相同水平面上。

一种全景摄像机与高速球机智能联动方法和装置\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种全景摄像机与高速球机智能联动方法和装置。\n背景技术\n[0002] 作为安保视频监控系统，全景摄像与高速球机相互联动可以非常方便的帮助监控人员除了对监控现场全面监控外，还可以同时针对特定对象在全景摄像的范围内实施跟踪、放大等的专项监控；为此，需要对种全景摄像机与高速球机进行坐标同步设定，公开号CN101707671公开了“一种全景摄像机与PTZ摄像机联动控制方法和装置”。在该技术方案坐标同步的方法中，首先是“确定第一目标点，获取目标点坐标，所述目标点为全景摄像机的全景视频中至少一个目标点之一”即：全景图像中任意一点；然后“根据第一目标点计算第一PTZ摄像机的角位置，以使所述第一PTZ摄像机视场中心与所述第一目标点重合。”此方案受到PTZ摄像机云台的限制，在全景图像中任意一点选择不合适，例如选择在全景图像下半区或左右边缘时，PTZ摄像机视场中心与所述第一目标点实现不了重合，因此就实现不了同步设定，存在缺陷，同时该技术方案中缺少如何实现跟踪。\n[0003] 并且，现有的全景摄像机与高速球的关联控制，矫正过程复杂，通常需要设置几十个参照物才能准确关联，此外对于双机的安装位置也要求严格， 需要保证在一定高度以上，并且双机距离不能太远。视频监控系统中普通摄像机能够通过变焦记录细节信息， 但拍摄范围有限；而且，目前的全景摄像机多使用枪机球机，视场有限，单个枪机只能监视单个方向，枪机与云台结合，则存在时间上的盲区，非全部监控区域连续监视，要获取监控全景，需要在不同方向拍摄多幅画面合成，或多个枪机同事拍摄实时连续且全部目标区域的监控难以兼顾，用传统方法代价大，安装调试也很复杂，系统稳定性差。\n发明内容\n[0004] 本发明的目的是提出一种全景摄像机与高速球机智能联动方法和装置，通过缩小目标点选择的范围，以及只需将高速球机的视场中心垂线与目标点对齐，简化了流程，可以快速的联动实现对特定目标的监控。\n[0005] 为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种全景摄像机与高速球机智能联动方法，包括在计算机显示屏上针对同一监控区域显示的全景监视图像和局部平面监视图像，全景监视图像由全景摄像机获取，局部平面监视图像由带有云台的PTZ高速球机获取；\n用鼠标在全景监视图像中锁定监控目标后，平面监视图像会自动跟随所述全景监视图像点中鼠标移动，对锁定监控目标进行缩放处理；其中，所述联动方法包括标定联动坐标形成关联模型的步骤和跟踪联动的步骤：\n[0006] 所述标定联动坐标形成关联模型的步骤是：\n[0007] 第一步：首先在全景监视图像中以全景监视图像的“0”视点作为坐标原点建立一个X1轴Y1轴直角坐标线，以局部平面监视图像中心为原点建立一个X2轴Y2轴直角坐标线，在全景监视图像或局部平面监视图像中设置一个PTZ参数对话框，并将PTZ高速球机的PTZ参数归零复位；\n[0008] 第二步：在全景监视图像X1轴上半区Y1轴线上找到一个参照物，目测参照物的一个点确定为参照物点，用鼠标将所述参照物点移动与Y1轴线重合；\n[0009] 第三步：用鼠标移动局部平面监视图像找到所述参照物，将参照物放大，目测：用鼠标将确定的全景监视图像参照物点与Y2轴坐标线重合；\n[0010] 第三步：获取此时的PTZ摄像机的PTZ参数信息，该参数作为修正参数被保存，令此时的P和T参数为局部平面监视图像的参考“0”点坐标，实现了两个图像Y1轴和Y2轴对齐标定；\n[0011] 其中：P是水平转角，T是俯仰角，Z是放大倍数，P、T、Z参数范围由PTZ摄像机参数确定；\n[0012] 第四步：以全景监视图像的“0”视点作为全景图像的圆心点，在圆心点击鼠标获取全景图像中心点坐标，通过全景图像所属半径r确定全景监视图像的尺寸，完成两个图像的x、y，α、β，θ参数的联动标定形成关联模型；\n[0013] 其中：x、y是监控目标在全景监视图像中的距离坐标，α、β为全景图像的极坐标圆心点，θ是全景图像夹角，夹角范围是0至360度；\n[0014] 所述跟踪联动的步骤是：\n[0015] 第一步：在全景监视图像上用鼠标点击一个监控目标；\n[0016] 第二步：根据确定的全景监视图像的尺寸，由监控目标坐标通过关联模型计算获取PTZ摄像机的坐标信息；\n[0017] 第三步：由PTZ高速球机的坐标信息驱动PTZ摄像机跟踪监控目标；\n[0018] 其中：当局部平面监视图像所跟踪的监控目标与全景监视图像点击的监控目标有误差时：通过调整PTZ参数对话框中参数修正保存的修正参数，减少与监控目标误差。\n[0019] 方案进一步是：所述在全景监视图像X1轴上半区Y1轴线上找的参照物至少是在X1轴上半区Y1轴线的上半轴线区域内。\n[0020] 方案进一步是：所述关联模型抱括有针对监控目标计算PTZ高速球机水平转角P的公式、计算PTZ摄像机俯仰角T的公式；\n[0021] 所述计算PTZ高速球机水平转角P的公式是： ，P= ；\n[0022] 计算PTZ高速球机俯仰角T的公式是：T= (t－(d × t) / r)，t是PTZ高速球机的最大仰角，d是监控目标到原点的距离d= 。\n[0023] 方案进一步是：所述放大倍数Z通过PTZ参数对话框进行调整确定。\n[0024] 方案进一步是：所述全景摄像机和带云台的PTZ高速球机安装在相同水平面上。\n[0025] 一种实现全景摄像机与高速球机智能联动的装置，包括全景摄像机、带有云台的PTZ高速球机以及一个与之连接的监控计算机，全景摄像机和带有云台的PTZ高速球机针对同一监控区域获取全景监视图像和获取局部平面监视图像，所述全景摄像机和高速球机安装在同等高度的水平面上。\n[0026] 方案进一步是：所述全景摄像机和高速球机的水平安装距离不超出10米。\n[0027] 本发明的有益效果是：本方法区别于现有技术的繁琐计算的标定，采用了由目测两个图像，通过控制鼠标滑动实现快速坐标标定，然后通过对话框完成精确标定的步骤，方法简单，易于操作，安装只需在一个面上即可，对距离没有严苛的要求。\n[0028] 下面结合附图和实施例对本发明作一详细描述。\n附图说明\n[0029] 图1为全景监视图像示意图；\n[0030] 图2为局部平面监视图像示意图；\n[0031] 图3为全景监视图像极坐标与局部平面监视图像平面坐标关联模型转换坐标关系式图；\n[0032] 图4为本发明装置两个摄像机布局示意图。\n具体实施方式\n[0033] 实施例1：\n[0034] 一种全景摄像机与高速球机智能联动方法，是一种全景摄像机与高速球机联动管理方法，其中包括硬盘录像机（以海康的为例），一组用于监控的全景摄像机及一款带有云台的高速球机组成，控制方法软件部分采用市场主流的c#编程语言，有利于软件的二次开发利用，硬盘录像机同时连接有数据存储服务器，能实时记录监控所属画面。\n[0035] 其所述方法：包括在计算机显示屏上针对同一监控区域显示的全景监视图像和局部平面监视图像，全景监视图像由全景摄像机获取，局部平面监视图像由带有云台的PTZ高速球机获取；用鼠标在全景监视图像中锁定监控目标后，平面监视图像会自动跟随所述全景监视图像点中鼠标移动，对锁定监控目标进行缩放处理；其中，所述联动方法包括标定联动坐标形成关联模型的步骤和跟踪联动的步骤：\n[0036] 所述标定联动坐标形成关联模型的步骤是：\n[0037] 第一步：如图1和图2所示，首先在全景监视图像1中以全景监视图像的“0”视点作为坐标原点建立一个X1轴Y1轴直角坐标线，以局部平面监视图像2中心为原点建立一个X2轴Y2轴直角坐标线，在全景监视图像或局部平面监视图像中设置一个PTZ参数对话框，并将PTZ高速球机的PTZ参数归零复位；\n[0038] 第二步：在全景监视图像X1轴上半区Y1轴线上找到一个参照物3，目测参照物的一个点确定为参照物点，用鼠标将所述参照物点移动与Y1轴线重合；\n[0039] 第三步：用鼠标移动局部平面监视图像找到所述参照物，将参照物放大，目测：用鼠标将确定的全景监视图像参照物点与Y2轴坐标线重合；\n[0040] 第三步：获取此时的PTZ高速球机的PTZ参数信息，该参数作为修正参数被保存，令此时的P和T参数为局部平面监视图像的参考“0”点坐标，实现了两个图像Y1轴和Y2轴对齐标定；\n[0041] 其中：P是水平转角，T是俯仰角，Z是放大倍数，P、T、Z参数范围由PTZ高速球机参数确定；\n[0042] 第四步：以全景监视图像的“0”视点作为全景图像的圆心点，在圆心点击鼠标获取全景图像中心点坐标，通过全景图像所属半径r确定全景监视图像的尺寸，完成两个图像的x、y，α、β，θ参数的联动标定形成关联模型；\n[0043] 其中：x、y是监控目标在全景监视图像中的距离坐标，α、β为全景图像的极坐标圆心点，θ是全景图像夹角，夹角范围是0至360度；\n[0044] 所述跟踪联动的步骤是：\n[0045] 第一步：在全景监视图像上用鼠标点击一个监控目标；\n[0046] 第二步：根据确定的全景监视图像的尺寸，由监控目标坐标通过关联模型计算获取PTZ高速球机的坐标信息；\n[0047] 第三步：由PTZ高速球机的坐标信息驱动PTZ高速球机跟踪监控目标；\n[0048] 其中：当局部平面监视图像所跟踪的监控目标与全景监视图像点击的监控目标有误差时：通过调整PTZ参数对话框中参数修正保存的修正参数，减少与监控目标误差。\n[0049] 实施例中：所述在全景监视图像X1轴上半区Y1轴线上找的参照物至少是在X1轴上半区Y1轴线的上半轴线区域内。\n[0050] 实施例中：如图3所示，所述关联模型抱括有针对监控目标计算PTZ高速球机水平转角P的公式、计算PTZ摄像机俯仰角T的公式；\n[0051] 所述计算PTZ高速球机水平转角P的公式是： ，P= ；\n[0052] 计算PTZ高速球机俯仰角T的公式是：T= (t－(d × t) / r)，t是PTZ高速球机的最大仰角，d是监控目标到原点的距离d= 。\n[0053] 实施例中：所述放大倍数Z通过PTZ参数对话框进行调整确定。所述全景摄像机和带云台的PTZ高速球机安装在相同水平面上为一种优选的方案，对于相互之间的水平距离，没有严苛的要求只要两个图像相互之间都可以兼顾到即可。\n[0054] 在实际的操作步骤中是这样执行的：\n[0055] 1） 连接设备：通过输入全景摄像所在录像机IP地址，端口，用户名及密码，进行登录预览测试；输入高速球机IP地址及相关参数，登录并预览测试；\n[0056] 2）获取全景摄像机（通过硬盘录像机）与高速球机的实时视频画面 ；\n[0057] 3）首先通过高速球的PTZ参数， 将高速球机初始化，即PTZ参数归0；\n[0058] 4）获取全景摄像机的正北方向的一个参照物，并让高速球机的图像中心线对准相同的参照物 ；\n[0059] 5）获取高速球机的PTZ参数信息并保存 ；\n[0060] 6）在全景摄像机的图像中找到全景画面的圆心点，点击鼠标获取图像中心点坐标，通过图像的尺寸大小及圆点信息计算全景画面所属半径，完成对智能联动的标定；\n[0061] 通过控制方法确定PTZ高速球坐标：\n[0062] 7） 通过以上信息构成一组标定数据，即可完成对智能联动系统内的标定工作，可点击全景画面，使高速球机智能跟踪；\n[0063] 8）当出现联动不准确的情况时，可调整高速球机PTZ参数，使其和全景画面对应相同的参照物；\n[0064] 9）重复8）步骤多次，获取一组精确数据。并可通过选择保存数据，对本组标定数据保存，以便下次联动调用；完成对智能联动的标定并应用。\n[0065] 实施例中所述的关联模型具有以下特点中的几个或全部 ：\n[0066] a) 有数据文件库保有标定组数据或标定组数据的变体计算值 ；\n[0067] b) 根据标定组数据，进行预先计算，得到中间变量值；\n[0068] c) 在调转联动时，获取摄像机视频或 PTZ 某一方数据， 根据关联模型的数据库或中间变量，计算得到另一方的数据 ；\n[0069] d) 关联模型的计算精度随正确添加的标定组数量的增大， 而不断提高。\n[0070] e）一种全景摄像机与高速球机关联控制方法，建立关联模型 ：\n[0071] 全景摄像机图像长宽为4:3的一个矩形，其有效监控画面为内切圆形，在图像中建立极坐标,若以 （α，β）为监控画面的圆心位置，r为环形图像边缘到圆心的距离，θ为某像素位置的极坐标角度范围（0,3600），PTZ高速球机的坐标信息（pan，tilt，zoom），其中pan是水平转角范围（0，3600），tilt是俯仰角，垂直转动范围为（0,900），若所选高速球机俯仰角度较大，可上扬时范围可适当放大，本实施例中所使用的是海康高速球机，俯仰角小于0时，范围（3600-3550），zoom是高速球焦距范围（0,200）；通过步骤8）进行联动计算，根据全景摄像机获取到的坐标点计算球机的转动角度，如坐标点（x，y）到圆心（α，β）的距离由三角形勾股定理公式，点到圆心距离即为直接三角形的斜边，其距离为两边平方和的平方根，公式d=换算成c#编辑模式dis=Math.Sqrt((x-α) * (x-α) + (y-β) * (y-β))；\n其转动的角度 通过三角形的正切函数计算，正切值 等于三角形的对边（x-a）与邻边（y-β）的比值，其公式 ；可得 角度为反正切函数的结果，即在c#中表示为 \n=((Math.Atan(k) / Math.PI) * 180);其中Math为数学公式的表示，Atan(k)为反正切函数的表示， ，Math.PI即为圆周率的数学表示。若计算的角度 >3600时即超过了球机的转动角度，要进行处理   - = 3600，直到符合条件为止。垂直转动角度tilt= (900 - (dis * 900) / r) ；通过获取到的（pan,tilt,zoom）参数，调动高速球机转动到指定的位置，实现智能联动效果。zoom可实际情况选择。\n[0072] 使用一台相机同时实现360度连续成像监视，确保了360度监控区域无盲区，连续实时监控。\n[0073] 控制：带云台的高速球机， 实现普通相机的水平与俯仰运动， 进而可以跟拍到事件发送的局部区域。 现有的大多数高速球 （或云台） 坐标系是选用球坐标系， 水平转角0\n3600， 俯仰转角 0 900，全景摄像机与高速球的关联控制， 指通过某个过程， 为全景像~ ~\n机的像素坐标与高速球的极坐标建立映射关系。若用户需要关注全景监控范围内的某一个情况，需要手动点击全景画面即可通过映射关系， 能够调转高速球对该情况的发生区域进行细节拍摄。\n[0074] 实施例2：\n[0075] 一种实现实施例1所述全景摄像机与高速球机智能联动的装置，如图4所示，包括全景摄像机4、带有云台的PTZ高速球机5以及一个与之连接的监控计算机6，监控计算机设置在监控室中；全景摄像机和带有云台的PTZ高速球机针对同一监控区域获取全景监视图像和获取局部平面监视图像，由于应用了实施例1所述的方法，在显示屏幕上设置了PTZ参数的调整窗口，因此可以随时调整跟踪目标跟踪的效果，因此对于全景摄像机和高速球机的安装就不需要有苛刻的要求，本实施例中两个像机就不需要安装在同一个支撑的上下位置上，即：所述全景摄像机和高速球机安装在同等高度的水平面7上即可；可以将所述全景摄像机和高速球机的水平安装距离不超出10米即可。