基于gis技术的摄像机快速精准监控方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及摄像机云台控制、GIS地理信息处理、摄像机视场范围标定等领域，具 体而言，涉及一种基于GIS技术的摄像机快速精准监控方法。
【背景技术】
[0002] 随着城市级大规模视频监控应用的越来越广泛，各个集中的监控中心需要控制的 摄像机越来越多。为了能够主动适时的对事发现场进行精确监控，人们采用了大量的摄像 机进行监控；还利用云台的转动来控制摄像机对准监控目标进行抵近精准监控。由于摄像 机数目众多，监控人员很难确定那个摄像机是当前目标的最佳监控摄像机，如果是云台摄 像机更难以及时判断出当前摄像机需要朝那个方向旋转多少度才能准确监控到目标。由于 以上原因，实际监控中往往只能使用不带云台的摄像机进行定向监控并将目标周围所有摄 像机的视频全部展现出来或使用带云台的摄像机对慢速移动或不移动的目标进行巡航监 视，不能针对目标调看相应的摄像机画面更难以充分利用云台摄像机可转动的特性实现对 运动目标实时精准、动态的跟踪监控。
[0003] 当前大规模视频监控对于运动中的目标一般只能利用在同一个地点部署朝向各 个方向的摄像机，依靠摄像机视场范围之间的地理覆盖将目标可能的存在位置全面覆盖。 监控时，监控人员需要明确知道各个位置的摄像机编号以及他们的监控视场。目标移动出 该摄像机监控范围后需要快速调看下一个监控点的摄像机。这样在地形复杂的地方实施超 大规模的视频监控时需要值班人员对整个监控区域的地形非常熟悉，还要能准确的记忆各 个摄像机的监控范围，加重了视频监控人员的负担，同时如果目标运动速度达到一定的程 度或监控规模达到一定的数量；将很容易发生目标跟踪丢失的现象。这使得视频监控在大 多数情况下只能作为大面积场景的态势掌控工具或静态目标的抵近监控设备，难以对运动 中的个别目标进行精准的动态的实时跟控。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种基于GIS技术的摄像 机快速精准监控方法，实现在复杂地形环境下，在不需要监控人员熟悉地形和摄像机部署 情况以及摄像机视场的情况下能快速准确的对运行中的目标进行实时准确的跟踪监控，让 目标难以逃逸出监控范围，从而推动视频监控的大规模应用和拓展其应用业务范围，降低 视频监控人员的工作强度，提升其监控效率。
[0005] 为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现： 一种基于GIS技术的摄像机快速精准监控方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤1)标定摄像机信息； 步骤2)标定参考线； 步骤3) GIS上标绘摄像机视场； 步骤4)设置目标高程； 步骤5)从GIS取得目标坐标； 步骤6)遍历查找摄像机； 步骤7)判断是否为云台控制，是则进入下一步，否则调度视频，结束运行； 步骤8)计算水平转动角度； 步骤9)计算水平转动步进值； 步骤10)计算俯仰转动角度； 步骤11)生成控制指令； 步骤12)完成精准定位控制，调度视频，结束运行。
[0006] 进一步的，所述步骤6遍历查找摄像机包括：在GIS地图上点击目标位置，利用 GIS自带的运算函数遍历所有的摄像机视场范围，找出视场覆盖该点的所有摄像机的管理 对象，通过读取这些对象的属性值获得相关的摄像机属性，根据摄像机属性中的类别属性， 将这些摄像机区分为固定摄像机和云台摄像机，对其中的云台摄像机再进一步利用三角函 数关系计算出与转动初始位置坐标线之间的偏转角度；利用GIS地图量算功能测算出目标 与摄像机之间的空间净距，通过摄像机与目标高程差与两者之间的水平净距利用三角函数 关系计算出俯仰角度，然后使用摄像机转动角度与动作量的计算公式计算出每个摄像机的 准确的动作量，得到各个摄像机的精准控制信息。
[0007] 优选的，所述计算公式包括： 1) 云台相对起始转动基准面的转动角度与云台水平转动步数之间呈线性关系 DeflectionAngle * ScalingFactor = StepNumber (公式 1) 其中：DefIectionAngle:目标位置相对初始转动位置线的偏转角度， ScalingFactor:转动角度与云台步进值之间的比例因子， StepNumber:云台步进值； 2) 云台相对垂直俯视位置的转动角度与云台俯仰转动步数之间呈线性关系 PitchAngle * ScalingFactor = StepNumber (公式 2) 其中：PitchAngle:利用三角函数关系计算出来的摄像机监控到目标时相对垂直位置 线的偏转角度， ScalingFactor:俯仰转动角度与云台步进值之间的比例因子， StepNumber:云台步进值； 3) 摄像机快速定位监控原理是根据GIS坐标上摄像机标志点上摄像机安装高程和目 标设定高程之间的差，以及目标距离摄像机的水平净距利用三角函数关系计算出俯仰角度
【主权项】
1. 一种基于GIS技术的摄像机快速精准监控方法，其特征在于，包括W下步骤： 步骤1)标定摄像机信息； 步骤2)标定参考线； 步骤3)GIS上标绘摄像机视场； 步骤4)设置目标高程； 步骤5)从GIS取得目标坐标； 步骤6)遍历查找摄像机； 步骤7)判断是否为云台控制，是则进入下一步，否则调度视频，结束运行； 步骤8)计算水平转动角度； 步骤9)计算水平转动步进值； 步骤10)计算俯仰转动角度； 步骤11)生成控制指令； 步骤12)完成精准定位控制，调度视频，结束运行。
2. 根据权利要求1所述的摄像机快速精准监控方法，其特征在于，所述步骤6遍历查 找摄像机包括：在GIS地图上点击目标位置，利用GIS自带的运算函数遍历所有的摄像机视 场范围，找出视场覆盖该点的所有摄像机的管理对象，通过读取该些对象的属性值获得相 关的摄像机属性，根据摄像机属性中的类别属性，将该些摄像机区分为固定摄像机和云台 摄像机，对其中的云台摄像机再进一步利用=角函数关系计算出与转动初始位置坐标线之 间的偏转角度；利用GIS地图量算功能测算出目标与摄像机之间的空间净距，通过摄像机 与目标高程差与两者之间的水平净距利用=角函数关系计算出俯仰角度，然后使用摄像机 转动角度与动作量的计算公式计算出每个摄像机的准确的动作量，得到各个摄像机的精准 控制信息。
3. 根据权利要求2所述的摄像机快速精准监控方法，其特征在于，所述计算公式包括： 1) 云台相对起始转动基准面的转动角度与云台水平转动步数之间呈线性关系 DeflectionAngle*ScalingFactor=StepNumber(公式 1) 其中；DeflectionAngle:目标位置相对初始转动位置线的偏转角度， Sealin评actor:转动角度与云台步进值之间的比例因子， StepNumber:云台步进值； 2) 云台相对垂直俯视位置的转动角度与云台俯仰转动步数之间呈线性关系 PitchAngle水ScalingFactor=StepNumber(公式 2) 其中；PitchAngle:利用S角函数关系计算出来的摄像机监控到目标时相对垂直位置 线的偏转角度， Sealin评actor:俯仰转动角度与云台步进值之间的比例因子， StepNumber:云台步进值； 3) 摄像机快速定位监控原理是根据GIS坐标上摄像机标志点上摄像机安装高程和目 标设定高程之间的差，W及目标距离摄像机的水平净距利用=角函数关系计算出俯仰角度
(公式3) 其中；h:摄像机高程， hi:目标设定高程， rl:目标与摄像机间的水平净距， cota:云台俯仰角的余切值。
【专利摘要】本发明公开了一种基于GIS技术的摄像机快速精准监控方法，其特征在于，包括以下步骤：标定摄像机信息；标定参考线；GIS上标绘摄像机视场；设置目标高程；从GIS取得目标坐标；遍历查找摄像机；判断是否为云台控制，是则进入下一步，否则调度视频，结束运行；计算水平转动角度；计算水平转动步进值；计算俯仰转动角度；生成控制指令；完成精准定位控制，调度视频，结束运行。本发明实现大规模、超大规模视频集中监控过程中的摄像机快速调看、精确定位，使用户在大规模、超大规模视频集中监控时能实时准确的完成运动目标的跟踪监控，让监控目标难以从监控视频中逃逸。
【IPC分类】G06T7-00, H04N7-18, H04N5-232
【公开号】CN104796620
【申请号】CN201510258632
【发明人】李志刚, 江俊杰
【申请人】苏州航天系统工程有限公司
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年5月20日