一种基于视频采集的多目标室外定位系统和定位方法_2

文档序号:8340237阅读:来源:国知局
[0023]根据系统中所采用的视频采集单元的数量不同,所述的步骤(4)有两种不同的方法。具体为:
[0024]方法一:
[0025]当布置的视频采集设备为一个时,所述的步骤(4)具体包括以下4个子步骤:
[0026]①数据比对:位置计算单元将步骤(3)中脉搏波提取单元提取单元所传递的所有脉搏波数据来进行比对,根据相似度将所有的脉搏波数据划入若干集合,同一集合内的脉搏波数据有较高的相似度因此认为来自于同一个生命体,集合的数量即代表所采集的区域内生命体的个数;
[0027]②脉搏波选取:针对每个集合,任选I条脉搏波数据,;
[0028]③参数计算:针对每个集合所选取的脉搏波数据,找出视频采集设备所采集到的所有在此集合内的脉搏波数据,标记这些脉搏波数据所对应的脉搏信息点在视频图像中的位置,再运用多脉搏信息点归一法计算出投影的角度、中心和范围这几个参数;
[0029]④位置确定:针对每个集合,根据步骤③中多脉搏信息点归一法求出的该视频采集设备各自的投影角度、中心和范围,结合所获知待定位目标和所布置的视频采集单元间的垂直高度,计算出该生命体在室外的位置,对每个集合以此操作即可得知所有生命体在室外的位置。
[0030]所述的步骤③参数计算中,系统针对每个集合,根据步骤②中选取出脉搏波数据,返回其各自对应的视频采集设备,找出该视频采集设备所采集到的所有在此集合内的脉搏波数据,即,所有来自于该生命体的脉搏波数据。在步骤(3)中,这些脉搏波数据提取自该视频信息中不同的脉搏信息点,即代表同一生命体身上的不同部位。所述的多脉搏信息点归一法步骤为:找到这些脉搏信息点在视频图像中的位置,用一个最小的平面多边形覆盖这些点,即得到一个凸包。利用计算几何知识求出该凸包的质心和半径,即可以基本确定该生命体的位置和所占范围。再根据质心的位置和该视频采集设备的拍摄参数,如焦距,可以计算出生命体质心和视频采集设备连线和视频采集设备镜头法线之间的入射角,即可以基本确定该生命体相对于该视频采集设备的方向。
[0031]通过多脉搏信息点归一法,将得到的凸包质心作为投影的中心,得到的凸包半径作为投影的范围半径,得到的视频采集设备到生命体质心的射线方向作为投影方向,如此模拟投影即可以保证生命体恰好落在该投影范围内。
[0032]所述的④位置确定中,由于③中针对每个集合都求出了采集到该生命体的每个视频采集设备的投影参数,根据这些视频采集设备在室外的位置模拟投影,结合所获知待定位目标和所布置的视频采集单元间的垂直高度即可以唯一确定该集合内脉搏波数据来自的生命体在室外的位置。对每个集合以此操作,即可得知所有生命体在室外的位置。
[0033]此方法适用于待定位目标和所布置的视频采集设备间的垂直高度可以提前获知的情况,对视频采集设备的要求较低。
[0034]方法二:
[0035]当布置的视频采集设备为两个或两个以上时,所述的步骤(4)具体包括以下4个子步骤:
[0036]①数据比对:位置计算单元将步骤(3)中脉搏波提取单元提取单元所传递的所有脉搏波数据来进行比对,根据相似度将所有的脉搏波数据划入若干集合,同一集合内的脉搏波数据有较高的相似度因此认为来自于同一个生命体,集合的数量即代表所采集的区域内生命体的个数;
[0037]②脉搏波选取:针对每个集合,选取至少2条相似程度最高的脉搏波数据,要求每个集合内所选取的多条脉搏波数据均来自不同的视频采集设备;
[0038]③参数计算:针对每个集合所选取的每条脉搏波数据,分别返回其所对应的视频采集设备,找出该视频采集设备所采集到的所有在此集合内的脉搏波数据,标记这些脉搏波数据所对应的脉搏信息点在视频图像中的位置,再运用多脉搏信息点归一法计算出投影的角度、中心和范围这几个参数;
[0039]④位置确定:针对每个集合,根据步骤③中多脉搏信息点归一法求出的每个视频采集设备各自的投影角度、中心和范围,结合这些视频采集设备在室外的位置模拟投影,所有投影的交集即为该集合内脉搏波数据来自的生命体在室外的位置,对每个集合以此操作即可得知所有生命体在室外的位置,实现室外三维空间定位。
[0040]需要说明的是,方法二条件中所述的布置的视频采集设备有两个或以上不仅可以体现为同一时间在不同地点布置两个或以上的视频采集单元,也可以体现为相对短时间内一个配有可控制运动模块的视频采集单元在不同位置的快速移动,以达到相同的效果。所述的可控制运动模块可以根据初始位置和运动情况反馈任意时刻视频采集设备的精确位置,包括但不限于无人机、智能小车。
[0041]所述的步骤②脉搏波选取中,需要选取至少2条相似程度最高的脉搏波数据以保证后续计算的进行,同时,也可以通过选取更多条的脉搏波数据来提高定位的精度。针对每个集合,必须满足所选取的多条脉搏波数据均来自不同的视频采集设备。
[0042]所述的步骤③参数计算中,系统针对每个集合,根据步骤②中选取出的多条脉搏波数据,返回其各自对应的视频采集设备,找出该视频采集设备所采集到的所有在此集合内的脉搏波数据,即,所有来自于该生命体的脉搏波数据。在步骤(3)中,这些脉搏波数据提取自该视频信息中不同的脉搏信息点,即代表同一生命体身上的不同部位。所述的多脉搏信息点归一法步骤为:找到这些脉搏信息点在视频图像中的位置,用一个最小的平面多边形覆盖这些点,即得到一个凸包。利用计算几何知识求出该凸包的质心和半径,即可以基本确定该生命体的位置和所占范围。再根据质心的位置和该视频采集设备的拍摄参数,如焦距,可以计算出生命体质心和视频采集设备连线和视频采集设备镜头法线之间的入射角,即可以基本确定该生命体相对于该视频采集设备的方向。
[0043]通过多脉搏信息点归一法,将得到的凸包质心作为投影的中心,得到的凸包半径作为投影的范围半径,得到的视频采集设备到生命体质心的射线方向作为投影方向,如此模拟投影即可以保证生命体恰好落在该投影范围内。
[0044]所述的④位置确定中,由于③中针对每个集合都求出了采集到该生命体的每个视频采集设备的投影参数,根据这些视频采集设备在室外的位置模拟投影,所有投影区域将产生一个交集,该交集即为该集合内脉搏波数据来自的生命体在室外的位置。对每个集合以此操作,即可得知所有生命体在室外的位置,从而实现室外三维空间定位。
[0045]此方法适用于待定位目标和所布置的视频采集设备间的垂直高度不可确定的情况,例如在室外阶梯处的定位,对视频采集设备的要求相对较高。
[0046]当位置计算单元计算出所定位目标的位置后,本发明系统可以和具备卫星定位系统功能的移动设备和/或各类实名制证件相结合,以实现被定位目标的身份识别。所述的卫星定位系统包括但不限于全球定位系统(GPS)、北斗卫星导航系统(BDS)。所述的各类实名制证件包括但不限于身份证、银行卡、公交卡。即,本系统既可以和通过卫星定位系统对该位置具备卫星定位功能的移动设备进行搜索,将所定位的目标和该移动设备相匹配,根据该移动设备的物主信息得知所定位目标的身份;也可以通过检测该位置所能检测到的各类实名制证件信息,如该位置银行ATM此刻所处理的银行卡信息,再如该位置公共交通设施此刻所处理的交通卡信息,获知锁定为目标的身份。
[0047]所述的步骤(5)中,针对位置计算单元在不同时间所计算出的各个生命体的位置,行动模拟单元可以先根据其脉搏波信息将同一个生命体的位置信息匹配,再结合周边的环境情况,拟合出这段时间内所定位生命体的行动轨迹,以及对该生命体未来一段时间内的行动趋势进行预测。具体地,行动模拟单元可以先根据全部的脉搏波信息间的相似度将其归至不同的生命体,针对每一个生命体找出位置计算单元所计算出的其在不同时间的位置信息。之后,将不同时间所计算出的所有生命体的可以基于所定位目标周边的环境情况(如道路情况、建筑情况、交通拥挤程度等)建模,限制出所定位目标可能行动的区域;再根据这段时间内所定位目标在不同时间点所处的位置得到该目标的行动方
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