一种监控球机的控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于视频监控和图像处理领域，更具体地，涉及一种监控球机的控制方法。
【背景技术】
[0002] 视频监控是安防领域重要的组成方面，近年来在我国发展迅速。视频监控以其直 观、准确、及时和信息丰富而广泛应用于车站、银行、工厂、小区等多种场合。但对于传统的 监控系统，由于其摄像机固定不动，监控的场景有限，监控范围不广；而且其摄像机不能变 焦，导致对距离较远的目标难以分辨。高速球型摄像机（以下简称球机）将CCD摄像机、变 焦镜头以及云台集成在一起，可以通过协议指令控制相机姿态和镜头变焦，视场广阔，应用 灵活，因此广泛应用于现代视频监控系统之中。
[0003] 然而现有的监控系统中，球机的控制大多采用人工操作模式，如监视人员发现感 兴趣目标出现时，通过矩阵键盘手工操作，控制相机姿态使目标位于画面之中。这种操作 模式人力成本高，控制精度和智能化程度低，并且当监视人员注意力不集中时，容易忽略目 标，带来监控不力的影响。
[0004] 尽管现有技术中已有关于智能变焦视频监控方法的相关技术（例如公开号为 CN103986871A的中国专利文献），其中涉及有将监控场所分为多个预设区的方法，但运用 至具体的监控球机时，由于球机的拍摄场景复杂，而这些预设区一般呈长条形分布、且覆盖 范围较大，往往需要摄像机多帧连续扫描才能将某一预设区的完全覆盖，响应速度较慢；尤 其是当目标快速运动时，目标运动到其他相邻预设区的时间极有可能要短于摄像机扫描到 目标的时间，造成错失目标，或者目标信息记录不全。
[0005] 而另一方面，现有的球机预置位通常包含有相机角度（对应云台坐标）、镜头焦距 (对应变焦坐标）等信息，一般对应监控中重点关注的固定对象（例如出入口等），从而使 监控球机能够快速定位到预置位进行监控。目前设置预置位通常采用的办法是，人工控制 摄像机云台旋转，当云台转到指定位置后，进行变焦操作，当目标物在监控区域呈现较好的 观测效果时，进行预置位设置操作。如果待设置的预置位数量多，那么这种方式的工作量 大，且操作复杂，效率极低。此外，由于预置位的设置往往由人为决定，较为随意，通常是比 较关注的几个特定位置，视场的覆盖范围有限，无法全面覆盖所有周围环境，监控效果比较 有限。
【发明内容】
[0006] 针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明的目的在于提供一种监控球机的控 制方法，其中通过对其分区方法、焦距计算方式、预置位设定方法等进行改进，与现有技术 相比能够有效解决传统视频监控中球机控制自动化程度不高、定位扫描耗时长的问题，并 且该监控球机的控制方法既能够保证监控视场的范围，又能对视场中的细节进行放大，确 保图像的清晰度以及监控效果，尤其是针对运动物体，能够进一步确保监控质量。
[0007] 为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种监控球机的控制方法，其特 征在于，包括以下步骤：
[0008] (1)首先以球机中的相机镜头的光心在待监控空间的底面上的投影为0点，所述 光心与0点的连线为Z轴，所述Z轴与相机镜头的光轴构成的平面与所述待监控空间的底 面的相交线为Y轴，建立笛卡尔三维直角坐标系；然后，根据球机参数、监控场景信息和对 目标分辨率的要求将待监控空间分别沿平行于X0Z平面的方向进行垂直分区、沿平行于 Y0Z平面的方向进行水平分区，形成若干小分区；接着，再为每个小分区设定拍摄焦距；其 中，每一小分区在X0Y平面上的投影均为矩形形状；
[0009] (2)设置与所述每个小分区在X0Y平面上矩形投影的中心点位置和边缘点位置对 应的预置位，从而保存球机的水平位置信息、垂直位置信息和拍摄焦距信息；
[0010] ⑶读入视频帧，然后再对该视频帧进行目标检测，从而得到检测目标在监控场景 中的方位信息；
[0011] (4)根据所述检测目标在监控场景中的方位信息，将目标映射到对应的预置位，使 该预置位对应的所述矩形投影的中心点位置或者边缘点位置距所述目标在X0Y平面上的 投影中心距离最近；
[0012] (5)球机调用该预置位，获取包含目标的监控图像。
[0013] 作为本发明的进一步优选，在所述步骤⑴中，每个小分区的拍摄焦距
【主权项】
1. 一种监控球机的控制方法，其特征在于，包括以下步骤： (1) 首先以球机中的相机镜头的光心在待监控空间的底面上的投影为O点，所述光心 与O点的连线为Z轴，所述Z轴与相机镜头的光轴构成的平面与所述待监控空间的底面的 相交线为Y轴，建立笛卡尔三维直角坐标系；然后，根据球机参数、监控场景信息和对目标 分辨率的要求将待监控空间分别沿平行于XOZ平面的方向进行垂直分区、沿平行于YOZ平 面的方向进行水平分区，形成若干小分区；接着，再为每个小分区设定拍摄焦距；其中，每 一小分区在XOY平面上的投影均为矩形形状； (2) 设置与所述每个小分区在XOY平面上矩形投影的中心点位置和边缘点位置对应的 预置位，从而保存球机的水平位置信息、垂直位置信息和拍摄焦距信息； (3) 读入视频帧，然后再对该视频帧进行目标检测，从而得到检测目标在监控场景中的 方位信息； (4) 根据所述检测目标在监控场景中的方位信息，将目标映射到对应的预置位，使该预 置位对应的所述矩形投影的中心点位置或者边缘点位置距所述目标在XOY平面上的投影 中心距离最近； (5) 球机调用该预置位，获取包含目标的监控图像。
2. 如权利要求1所述监控球机的控制方法，其特征在于，在所述步骤（1)中，每个小分 区的拍摄焦距
，其中屯为与该小分区内绝对值最小的Y 轴坐标值，di+1为与该小分区内绝对值最大的Y轴坐标值，Npix为球机相机感光屏上每1_ 对应的像素个数，H为所述球机中的相机镜头的光心的Z轴坐标绝对值;AP、BP、D分别满足： ApXAp为相机显示屏中要求的目标最小分辨率；BPXBP为相机显示屏中要求的目标最大分 辨率；DXD为目标实际大小。
3. 如权利要求2所述监控球机的控制方法，其特征在于，所述步骤（1)中每个小分区 在Y轴上的投影共有η个不同区间，其中Y轴坐标绝对值最大的小分区其最小Y轴坐标绝 对值dn满万
f述Fmax为相机所能变焦的最大焦距。
4. 如权利要求1所述监控球机的控制方法，其特征在于，所述步骤（1)中每个小分 区在X轴上投影的长度均相等，所述每个小分区在X轴上的投影共有m个不同区间，其中
所述Fmax为相机所能变焦的最大焦距，f OTi为相机的原始焦距。
5. 如权利要求1-4任意一项所述监控球机的控制方法，其特征在于，在所述步骤（2) 中，所述预置位的拍摄焦距信息与该预置位所对应的任意一个小分区在所述步骤（1)中设 定的拍摄焦距一致。
6. 如权利要求1-5任意一项所述监控球机的控制方法，其特征在于，所述步骤（3)对视 频帧进行目标检测，包括对所述视频帧进行预处理、运动目标检测，其中： 所述预处理为首先对所述视频帧进行滤波去噪；接着，再对去噪后的视频帧进行光照 补偿； 所述运动目标检测用于对预处理后的视频帧进行运动区域检测。
【专利摘要】本发明公开了一种监控球机的控制方法，包括以下步骤：(1)将待监控空间进行垂直分区和水平分区得到若干小分区，并为每个小分区设定拍摄焦距；(2)对每一小分区的中心点位置和边缘点位置设置对应的预置位，保存球机的水平位置信息、垂直位置信息和拍摄焦距信息；(3)读入视频帧，然后再对该视频帧进行目标检测；(4)根据所述检测目标在监控场景中的方位信息将目标映射到对应的预置位；(5)球机调用该预置位，获取监控图像。本发明克服了传统的视频监控系统中的球机在控制上自动化程度不高、缺少实时性和灵活性、需要人为手工干预的缺点，操作方便，自动化程度高，实时性好。尤其是对于快速运动的目标，监控图像的捕捉效果好。
【IPC分类】G06T7-00, H04N7-18
【公开号】CN104639908
【申请号】CN201510062320
【发明人】田岩, 王帅, 许毅平, 李青
【申请人】华中科技大学
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2015年2月5日