楼宇高空抛物点盲视量化取证方法和系统与流程

本发明涉及视频监控领域，特别涉及一种楼宇高空抛物点盲视量化取证方法和系统。

背景技术：

小区楼宇高空抛物，特别是坠物伤人致死致残的责任人难以确认，为此《中华人民共和国侵权责任法》中对高空抛物行为责任作了明确的规定，如果无法确认抛物的来源，整栋楼的居民都有可能成为被告，共同承担责任。显然，这对无辜业主有失公允，为了明确找出肇事者，有些小区开始部署楼宇高空抛物监视系统以解决这一难题。

现有的楼宇高空抛物监视系统在地面部署多台仰视摄像机，对整栋楼宇外立面全覆盖成像，24小时录像监控。该监视系统存在仰视逆光拍摄效果差，摄像机易污损等不足，特别地，该系统的设置直接侵犯了所有业主的隐私，不适合全面推广使用。

技术实现要素：

本发明为了解决现有楼宇高空抛物监视系统在监控中存在侵犯业主隐私以及楼宇高空抛物点难以量化取证的技术问题，本发明提出楼宇高空抛物点盲视量化取证方法和系统，通过采用交叉视角部署第一摄像头和第二摄像头，调整成像范围贴近楼面，确保全体业主隐私空间屏蔽于成像盲区，并引入抛物轨迹重建技术，做到取证量化。

本发明的技术方案具体是，楼宇高空抛物点盲视量化取证方法，包括如下步骤：

s1：设置于楼宇顶部右犄角并朝向楼宇左侧和地面的第一摄像头和设置于楼宇顶部左犄角并朝向楼宇右侧和地面的第二摄像头分别拍摄到抛物视频；

s2：将所述第一摄像头拍摄到的抛物视频逐帧描点叠加获得第一抛物影像轨迹，将所述第二摄像头拍摄到的抛物视频逐帧描点叠加获得第二抛物影像轨迹；

s3：在所述第一抛物影像轨迹中获得从贴墙成像面上的抛物点到第一摄像头位置确定的第一直线与水平方向所成的第一夹角，在所述第二抛物影像轨迹中获得从贴墙成像面上的抛物点到第二摄像头位置确定的第二直线与水平方向所成的第二夹角；

s4：在贴墙成像面上根据第一夹角、第二夹角、第一摄像头位置的坐标和第二摄像头位置的坐标求解抛物点的坐标；

s5：根据贴墙成像面上的抛物点的坐标，判断实际抛物点是否位于外墙凹进面，若否，则直接确定实际抛物点坐标即为贴墙成像面上的抛物点的坐标，若是，则根据贴墙成像面上所述抛物点的坐标以及所述第一抛物影像轨迹或所述第二抛物影像轨迹求解在抛物线成像面上的抛物线的解析表达式，将外墙凹进数值代入所述抛物线的解析表达式求解在抛物线成像面上位于外墙凹进面上的实际抛物点坐标。

进一步地，步骤s3中，通过摄像头视野中的图像来标定并确定所述第一夹角和所述第二夹角。

进一步地，步骤s4中，根据所述第一夹角和所述第一摄像头位置设立所述第一直线的点斜式方程，根据所述第二夹角和所述第二摄像头位置设立所述第二直线的点斜式方程，联立所述第一直线的点斜式方程与所述第二直线的点斜式方程求解得到所述抛物点的坐标。

进一步地，步骤s5中，所述根据贴墙成像面上所述抛物点的坐标以及所述第一抛物影像轨迹或所述第二抛物影像轨迹求解在抛物线成像面上的抛物线的解析表达式具体为：首先根据所述抛物点的坐标确定所述抛物线在所述抛物点附近的实际位置与其在摄像头视野中位置的比例关系，然后在所述第一抛物影像轨迹或所述第二抛物影像轨迹上的所述抛物点附近选取三个点并根据该比例关系确定这三个点在所述抛物线成像面上的坐标，最后设立在抛物线成像面上的抛物线的一元二次函数，将三个点的坐标分别代入所述一元二次函数联立求解所述一元二次函数的三个系数，得到在抛物线成像面上的抛物线的解析表达式。

进一步地，步骤s5还包括：在实际抛物点位于所述外墙凹进面的情况下，获取实际抛物落点在地面平面的坐标，根据所述贴墙成像面上的抛物点投影到地面平面的坐标以及所述实际抛物点投影到地面平面的坐标，计算获得斜向修正抛物点的坐标。

本发明还提出楼宇高空抛物点盲视量化取证系统，楼宇高空抛物点盲视量化取证系统，包括：第一摄像头、第二摄像头和视频图像取证装置，所述第一摄像头置于楼宇顶部右犄角，朝向楼宇的左侧和地面，所述第二摄像头设置于楼宇顶部左犄角，朝向楼宇的右侧和地面，所述视频图像取证装置分别与所述第一摄像头和第二摄像头连接。

进一步地，所述视频图像取证装置包括视频叠加模块、抛物点成像夹角标定模块、贴墙成像面抛物点计算模块和实际抛物点计算模块；所述视频叠加模块用于将所述第一摄像头拍摄到的抛物视频逐帧描点叠加获得第一抛物影像轨迹，以及将所述第二摄像头拍摄到的抛物视频逐帧描点叠加获得第二抛物影像轨迹；所述抛物点成像夹角标定模块用于在所述第一抛物影像轨迹中获得从贴墙成像面上的抛物点到第一摄像头位置确定的第一直线与水平方向所成的第一夹角，以及在所述第二抛物影像轨迹中获得从贴墙成像面上的抛物点到第二摄像头位置确定的第二直线与水平方向所成的第二夹角；所述贴墙成像面抛物点计算模块用于在贴墙成像面上根据第一夹角、第二夹角、第一摄像头位置的坐标和第二摄像头位置的坐标求解抛物点的坐标；所述实际抛物点计算模块用于根据贴墙成像面上的抛物点的坐标，判断实际抛物点是否位于外墙凹进面，若否，则直接确定实际抛物点坐标即为贴墙成像面上的抛物点的坐标，若是，则根据贴墙成像面上所述抛物点的坐标以及所述第一抛物影像轨迹或所述第二抛物影像轨迹求解在抛物线成像面上的抛物线的解析表达式，将外墙凹进数值代入所述抛物线的解析表达式求解在抛物线成像面上位于外墙凹进面上的实际抛物点坐标。

进一步地，所述抛物点成像夹角标定模块通过摄像头视野中的图像来标定并确定所述第一夹角和所述第二夹角。

进一步地，所述贴墙成像面抛物点计算模块根据所述第一夹角和所述第一摄像头位置设立所述第一直线的点斜式方程，根据所述第二夹角和所述第二摄像头位置设立所述第二直线的点斜式方程，联立所述第一直线的点斜式方程与所述第二直线的点斜式方程求解得到所述抛物点的坐标。

进一步地，所述实际抛物点计算模块根据贴墙成像面上所述抛物点的坐标以及所述第一抛物影像轨迹或所述第二抛物影像轨迹求解在抛物线成像面上的抛物线的解析表达式具体为：首先根据所述抛物点的坐标确定所述抛物线在所述抛物点附近的实际位置与其在摄像头视野中位置的比例关系，然后在所述第一抛物影像轨迹或所述第二抛物影像轨迹上的所述抛物点附近选取三个点并根据该比例关系确定这三个点在所述抛物线成像面上的坐标，最后设立在抛物线成像面上的抛物线的一元二次函数，将三个点的坐标分别代入所述一元二次函数联立求解所述一元二次函数的三个系数，得到在抛物线成像面上的抛物线的解析表达式。

进一步地，所述实际抛物点计算模块在实际抛物点位于所述外墙凹进面的情况下，获取实际抛物落点在地面平面的坐标，根据所述贴墙成像面上的抛物点投影到地面平面的坐标以及所述实际抛物点投影到地面平面的坐标，计算获得斜向修正抛物点的坐标。

进一步地，所述第一摄像头为视野覆盖了楼宇左侧和地面的多个摄像头组合，所述第二摄像头为视野覆盖了楼宇右侧和地面的多个摄像头组合。

本发明提出的楼宇高空抛物点盲视量化取证方法可以利用本发明提出的楼宇高空抛物点盲视量化取证系统实施，也可单独实施。

本发明的有益效果是：

(1)本发明成像范围完全屏蔽了业主的隐私空间，以业主隐私防护为前提获得抛物点的准确位置，从而避免了因隐私泄露引发的各类纠纷与诉讼。

(2)本发明通过对抛物视频的逐帧描点叠加、标定及解析处理，重建了抛物轨迹，可准确获得抛物点的位置，做到了取证量化。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，而描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1是本发明楼宇高空抛物点盲视量化取证示意图。

图2是本发明楼宇高空抛物点盲视量化取证示意图a部位放大图。

图3是本发明楼宇高空抛物点盲视量化取证示意图b部位放大图。

图4是本发明楼宇高空抛物点盲视量化取证解析图。

图5是本发明第一摄像头视野内的抛物轨迹。

图6是本发明楼宇高空抛物点盲视量化取证斜向抛物修正示意图。

图7是本发明另一实施例第一摄像头示意图。

图8是本发明另一实施例第二摄像头示意图。

下面结合实施例，并参照附图，对本发明目的的实现、功能特点及优点作进一步说明。

具体实施方式

为了使发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

参见图1至图4，本发明提出楼宇高空抛物点盲视量化取证方法实施例，包括如下步骤：

s1：设置于楼宇顶部右犄角并朝向楼宇左侧和地面的第一摄像头1和设置于楼宇顶部左犄角并朝向楼宇右侧和地面的第二摄像头2分别拍摄到抛物视频；

s2：将第一摄像头拍摄到的抛物视频逐帧描点叠加获得第一抛物影像轨迹，将第二摄像头拍摄到的抛物视频逐帧描点叠加获得第二抛物影像轨迹；

s3：在第一抛物影像轨迹中获得从贴墙成像面7上的抛物点d到第一摄像头位置a确定的第一直线da与水平方向所成的第一夹角α，在第二抛物影像轨迹中获得从贴墙成像面上的抛物点d到第二摄像头位置b确定的第二直线db与水平方向所成的第二夹角β；

s4：在贴墙成像面7上根据第一夹角α、第二夹角β、第一摄像头位置a的坐标和第二摄像头位置b的坐标求解抛物点d的坐标；

s5：根据贴墙成像面7上的抛物点d的坐标，判断实际抛物点是否位于外墙凹进面8，若否，则直接确定实际抛物点坐标即为贴墙成像面7上的抛物点d的坐标，若是，则根据贴墙成像面7上抛物点d的坐标以及第一抛物影像轨迹或第二抛物影像轨迹求解在抛物线成像面5上的抛物线3的解析表达式，将外墙凹进数值代入抛物线3的解析表达式求解在抛物线成像面5上位于外墙凹进面8上的实际抛物点c坐标。

需要说明的是，本发明实施例通过采用交叉视角部署第一摄像头和第二摄像头，调整成像范围贴近楼面，同时确保全体业主隐私空间屏蔽于成像盲区。贴墙成像面7为楼宇外墙最外部立面，处于第一摄像头和第二摄像头成像区域边缘，外墙凹进面8为楼宇外墙凹进处立面，处于第一摄像头和第二摄像头成像盲区。若实际抛物点c位于外墙凹进面8，则第一摄像头和第二摄像头拍摄到的抛物轨迹起点均为位于贴墙成像面7的抛物点d，在已获知抛物线3解析表达式及外墙凹进数值的条件下，可推算实际抛物点c的坐标。

另外，对于抛物线3在贴墙成像面7的抛物点d和抛物线4在贴墙成像面7的抛物点e，在第一摄像头的视野里处于相同的位置，但是抛物线3处于抛物线成像面5，抛物线3处于抛物线成像面6，故仅用第一摄像头拍摄抛物视频，无法确定抛物点在图4中z轴方向上的实际位置。因此，本发明采用交叉视角部署两组摄像头，可获知在贴墙成像面7上抛物点d到第一摄像头位置a确定的第一直线da与水平方向所成的第一夹角α，以及抛物点d到第二摄像头位置b确定的第二直线db与水平方向所成的第二夹角β，结合第一摄像头位置a和第二摄像头位置b的坐标，可求解贴墙成像面7上抛物点d的坐标。

进一步地，步骤s3中，通过摄像头视野中的图像来标定并确定第一夹角α和第二夹角β。例如，第一摄像头视野中抛物视频逐帧描点叠加获得第一抛物影像轨迹如图5所示，在该视野中叠加角度标尺，可确定从贴墙成像面处抛物点到第一摄像头的连线与水平方向所成的第一夹角。角度标尺可通过实勘获得。

进一步地，参见图4，步骤s4中，根据第一夹角α和第一摄像头位置a设立第一直线da的点斜式方程，根据第二夹角β和第二摄像头位置b设立第二直线db的点斜式方程，联立第一直线da的点斜式方程与第二直线db的点斜式方程求解得到抛物点d的坐标。

具体地，在贴墙成像面7上，以竖直向上为y轴方向，以沿水平面从楼宇的左侧指向右侧为z轴方向，设第一摄像头位置a的坐标为(ya，za),第二摄像头位置b的坐标为(yb，zb)，第一直线da的线率为ka＝tanα，第二直线db的线率为kb＝tanβ，第一直线da的方程为式(1)，第二直线db的方程为式(2)，联立式(1)、式(2)可求得第一直线da与第二直线db的交点d的坐标(yd，zd)。

y-ya＝ka(z-za)(1)

y-yb＝kb(z-zb)(2)

进一步地，步骤s5中，根据贴墙成像面7上抛物点d的坐标以及第一抛物影像轨迹或第二抛物影像轨迹求解在抛物线成像面5上的抛物线3的解析表达式具体为：首先根据抛物点d的坐标确定抛物线3在抛物点d附近的实际位置与其在摄像头视野中位置的比例关系，然后在第一抛物影像轨迹或第二抛物影像轨迹上的抛物点d附近选取三个点并根据该比例关系确定这三个点在抛物线成像面5上的坐标，最后设立在抛物线成像面5上的抛物线3的一元二次函数，将三个点的坐标分别代入一元二次函数联立求解一元二次函数的三个系数，得到在抛物线成像面5上的抛物线3的解析表达式。

例如，假设抛物点d的坐标为(xd，yd，zd),第一摄像头的坐标为(xa，ya，za)，对于第一摄像头拍摄的抛物影像轨迹，可根据距离p＝ya-yd来设置抛物点d附近摄像头视野中位置与实际位置的比例关系。

需要说明的是，将抛物相关录像段逐帧描点叠加获得的抛物影像轨迹，不论镜头角度为何，抛物图像的远近，只要质量大到足以伤人的抛物都能认定其抛物影像轨迹是一条抛物线，其在抛物线成像面上的解析表达式为式(3)所示的一元二次函数，在抛物线成像面上以竖直向上为y轴方向，以沿水平面从楼宇的前侧指向后侧为x轴方向。

y＝ax²+bx+c(3)

在抛物影像轨迹上抛物点d附近选取三个点，通过摄像头视野中三个点的位置，以及距离p设定的比例关系可确定三个点在抛物线成像面5上的坐标(x1，y1)、(x2，y2)、(x3，y3)，将这三个点的坐标分别代入式(3)联立求解系数a、b、c的值，可得到在抛物线成像面5上的抛物线3的解析表达式。

进一步地，参见图6，步骤s5还包括：

在实际抛物点位于外墙凹进面8的情况下，获取实际抛物落点f在地面平面的坐标，根据贴墙成像面7上的抛物点d投影到地面平面的坐标以及实际抛物点c投影到地面平面的坐标，计算获得斜向修正抛物点g的坐标。

具体地，针对斜向抛物的情况，由于实际抛物轨迹9所在的平面10并非垂直于楼面，而是与外墙偏斜一个角度，还需要参考抛物落点的坐标方能准确地判定抛物点。实际抛物落点f可根据拍摄的抛物视频结合实勘获得。

设实际抛物落点f在地面平面的坐标为(xf，zf)，已计算出的抛物点d投影到地面平面的坐标为(xd，zd)，已计算出的实际抛物点c投影到地面平面的坐标为(xc，zc)，则可通过联立式(4)、式(5)求解斜向修正抛物点g的坐标(xg，zg)。

(zf-zd)/(xf-xd)＝(zd-zg)/(xd-xg)(4)

xg＝xc(5)

斜向修正抛物点g在y轴的坐标与实际抛物点c在y轴的坐标相同。

实施例二：

参见图1至图4，本发明提出楼宇高空抛物点盲视量化取证系统实施例，包括：第一摄像头1、第二摄像头2和视频图像取证装置，第一摄像头置于楼宇顶部右犄角，朝向楼宇的左侧和地面，第二摄像头设置于楼宇顶部左犄角，朝向楼宇的右侧和地面，视频图像取证装置分别与第一摄像头和第二摄像头连接。

进一步地，参见图1至图4，视频图像取证装置包括视频叠加模块、抛物点成像夹角标定模块、贴墙成像面抛物点计算模块和实际抛物点计算模块；视频叠加模块用于将第一摄像头1拍摄到的抛物视频逐帧描点叠加获得第一抛物影像轨迹，以及将第二摄像头2拍摄到的抛物视频逐帧描点叠加获得第二抛物影像轨迹；抛物点成像夹角标定模块用于在第一抛物影像轨迹中获得从贴墙成像面7上的抛物点d到第一摄像头位置a确定的第一直线da与水平方向所成的第一夹角α，以及在第二抛物影像轨迹中获得从贴墙成像面上的抛物点d到第二摄像头位置b确定的第二直线db与水平方向所成的第二夹角β；贴墙成像面抛物点计算模块用于在贴墙成像面7上根据第一夹角α、第二夹角β、第一摄像头位置a的坐标和第二摄像头位置b的坐标求解抛物点d的坐标；实际抛物点计算模块用于根据贴墙成像面7上的抛物点d的坐标，判断实际抛物点是否位于外墙凹进面8，若否，则直接确定实际抛物点坐标即为贴墙成像面7上的抛物点d的坐标，若是，则根据贴墙成像面7上抛物点d的坐标以及第一抛物影像轨迹或第二抛物影像轨迹求解在抛物线成像面5上的抛物线3的解析表达式，将外墙凹进数值代入抛物线3的解析表达式求解在抛物线成像面5上位于外墙凹进面8上的实际抛物点c坐标。

进一步地，参见图4，抛物点成像夹角标定模块通过摄像头视野中的图像来标定并确定第一夹角α和第二夹角β。

进一步地，参见图4，贴墙成像面抛物点计算模块根据第一夹角α和第一摄像头位置a设立第一直线da的点斜式方程，根据第二夹角β和第二摄像头位置b设立第二直线db的点斜式方程，联立第一直线da的点斜式方程与第二直线db的点斜式方程求解得到抛物点d的坐标。

进一步地，参见图4，实际抛物点计算模块根据贴墙成像面7上抛物点d的坐标以及第一抛物影像轨迹或第二抛物影像轨迹求解在抛物线成像面5上的抛物线3的解析表达式具体为：首先根据抛物点d的坐标确定抛物线3在抛物点d附近的的实际位置与其在摄像头视野中位置的比例关系，然后在第一抛物影像轨迹或第二抛物影像轨迹上的抛物点d附近选取三个点并根据该比例关系确定这三个点在抛物线成像面5上的坐标，最后设立在抛物线成像面5上的抛物线3的一元二次函数，将三个点的坐标分别代入一元二次函数联立求解一元二次函数的三个系数，得到在抛物线成像面5上的抛物线3的解析表达式。

进一步地，参见图6，实际抛物点计算模块在实际抛物点位于外墙凹进面8的情况下，获取实际抛物落点f在地面平面的坐标，根据贴墙成像面7上的抛物点d投影到地面平面的坐标以及实际抛物点c影到地面平面的坐标，计算获得斜向修正抛物点g的坐标。

进一步地，作为一种改进实施例，参见图7，第一摄像头为视野覆盖了楼宇左侧和地面的多个摄像头组合，参见图8，第二摄像头为视野覆盖了楼宇右侧和地面的多个摄像头组合。实际实施中，根据楼宇尺寸及摄像头镜头参数选取摄像头组合的个数及布置角度，确保摄像头的视野能够覆盖整个楼宇的贴墙成像面。

本发明提出的楼宇高空抛物点盲视量化取证方法实施例可以利用本发明提出的楼宇高空抛物点盲视量化取证系统实施例实施，也可单独实施。

综上所述，本发明提出的楼宇高空抛物点盲视量化取证方法和系统成像范围完全屏蔽了业主的隐私空间，以业主隐私防护为前提获得抛物点的准确位置，从而避免了因隐私泄露引发的各类纠纷与诉讼；本发明通过对抛物视频的逐帧描点叠加、标定及解析处理，重建了抛物轨迹，可准确获得抛物点的位置，做到了取证量化。