一种球机视频画面中的目标度量方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及视频监控领域，尤其设及一种球机视频画面中的目标度量方法。
【背景技术】
[0002] 视频监控是各行业重点部口或重要场所进行实时监控的物理基础，管理部口可通 过它获得有效的数据、图像或声音信息，对突发性异常事件的过程进行及时的监视和记忆， 用W提供高效、及时的指挥和处理手段。面对着社会治安状况的日趋复杂，公共安全问题不 断凸显，对视频监控也提出了新的要求。例如，突发事件中需要获知当事人的身高，或交通 事故中需获知车辆的长度、刹车痕等。
[0003] 目前，现有技术中队视频画面中的目标进行度量的方法主要有：
[0004] 1、将带有人的关键帖图像与当前摄像机实时画面重叠处理，事后需要一个测量人 员去实时画面现场将一个带有尺度的下端抵在关键帖照片中站立的当事人的脚下，让具有 尺度的尺子通过当事人的头顶，通过头顶尺度和脚底尺度便可获得人的高度。如申请号为 201410544853.1的发明专利公开的视频图像中人体身高的测量方法。但是运种方法存在的 不足之处在于，其一，操作比较麻烦，人员的配合度较高；其二，事后才能度量，不能做到实 时度量人体的身高;其Ξ，使用的场合有限，需要一个固定的场合，并且摄像机必须是固定 不变的，如果中途改变了会造成度量的不准确，可靠性差；
[0005] 2、使用双目视觉技术，需要使用两个固定的枪机，根据人体在视频内的图像坐标 及对应的深度信息，转换为该摄像机坐标系下的相对坐标，进而计算出人体目标的高度。如 申请号为201310192474.6的发明专利公开的基于双目视觉技术的人体身高测量方法及其 装置，该方法存在的不足之处在于，其一，针对同一监控点使用两个摄像机，成本提高了一 倍;其二，只能参与人高度的度量，不能针对视频画面中的其它物体进行有效度量;其Ξ，该 度量方法受到地理地形限制，造成度量准确度低，例如:往往监控场景内地面都是不平的， 是有所起伏的，或者是斜坡有一定角度的，都会影响度量的结果;其四，由于摄像机安装高 度及角度等信息采用人工度量的方法，误差不可控，都会对实际结果造成误差，即便运其中 的计算参数可W通过实际高度反推过来，但是针对地面的起伏造成视频范围内的地面高度 都可能不同，也会产生很大的误差。
【发明内容】
[0006] 有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种成本低、监控度量面 广、准确度高的基于球机的视频画面中目标的度量方法。
[0007] 为了解决上述技术问题，本发明采用如下方案实现：
[000引一种球机视频画面中的目标度量方法，包括如下步骤：
[0009] SO:获取球机各倍率下的视场角度和光轴偏差值，将视场角度、光轴偏差值与球机 变倍细分步一一对应生成查询表格储存在球机端；
[0010] S1:利用球机获得监控画面，然后获取监控画面中需要进行高度度量或长度度量 的目标两端点二维坐标，二维坐标即为监控画面中的像素坐标；
[0011] S2:根据球机当前变倍倍率获取当前球机变倍细分步，并从查询表格中得出当前 球机的视场角度和光轴偏差值，根据视场角度、光轴偏差值和球机PTZ信息，将二维坐标转 换为Ξ维坐标，所述Ξ维坐标基于W球机转动圆屯、为球屯、的Ξ维坐标系；
[0012] S3:根据Ξ维坐标，测量目标的长度或高度。
[0013] 本发明使用球机进行监控，监控覆盖面广，度量范围广，解决现有双目摄像机只能 监控一个区域的缺点；二维坐标的获得可W通过电脑API接口获取;二维坐标为监控画面像 素坐标，例如监控画面为1920x1080分辨率，监控画面中每个像素点对应着一个二维坐标 (x，y)，x为水平像素，y为垂直像素;Ξ维坐标系W球机转动圆屯、为球屯、，例如W正北方为0 度，向右依次增加至360度，垂直方向上W绝对水平为0度，向下依次增加至90度，而当超过 90度时球机反转避免监控上出现盲点，运样监控画面中的每个像素点都对应一个Ξ维坐标 (P，t)，p为水平角度，t为俯仰角度。通过上述步骤，除了可W在实时监控中对监控画面的目 标进行度量，还可W事后根据录像来对监控中的目标进行度量，例如行人高度、汽车高度、 汽车长度、刹车痕长等。
[0014] 步骤SO中，视场角度的计算步骤如下：
[0015] SOI:球机对准平面，平面上固定刻度尺，刻度尺处于监控画面的水平中间位置；
[0016] S02:在球机其中一个倍率下，水平移动平面使得刻度尺填满监控画面，记录此时 监控画面中左右两端的刻度值ki和k2,即刻度尺在监控画面中水平范围的长度为di = k2-ki;
[0017] S03:将平面朝球机方向平移距离d，记录此时监控画面中左右两端的刻度值k3和 k4，即刻度尺在监控画面中水平范围的长度为Cb = k4-k3 ;
[0018] S04:创建数学模型等腰Ξ角形，按如下公式计算视场角度：
[0022] 式中，h为第二次移动平面后平面与球机的距离，α为视场角度；
[0023] S05:按上述步骤计算各个倍率下对应的视场角度。
[0024] 目前根据焦距计算视场角度的方法不准确，本发明通过上述步骤实现了一种根据 外部度量计算出各个倍率下的视场角度，因为每次变倍时都可W获得当前球机的变倍细分 步，运是出厂参数决定的，所W将球机变倍细分步和对应的视场角度制成表格存在球机端， 每次变倍时获得的当前变倍细分步即可根据表格得出视场角度。另外，由于变倍的细分步 是有可能在表中查不到，运种情况下可使用区间差分的处理方式进行对应换算，得出当前 变倍细分步下的视场角度，该表格存储在球机端，区间差分的方法为常规技术，运里不做过 多阐述。
[0025] 步骤SO中，光轴偏差值计算步骤如下：
[0026] soil:球机对准平面，平面上画有居中十字架，在球机倍率为1倍的情况下使得平 面充满监控画面；
[0027] S021:将球机变倍至最大倍率，使得十字架正中屯、居于监控画面中屯、，并W此为标 准设定监控画面中十字架正中屯、点的水平偏差dx = 0,垂直偏差dy = 0;
[00%] S031:控制球机缩小倍率，获得此倍率下监控画面十字架正中屯、点的位置阳和py， 此倍率对应的水平偏差化=辟-!，垂直偏差始=燃-^;式中，口义为中屯、点在监控画 乙 乙 面中的水平像素位置，py为中屯、点在监控画面中的垂直像素位置，W为监控画面水平像素 ，L 为监控画面垂直像素；
[0029] S041:按照步骤S031，依次缩小球机的倍率，计算出各个倍率对应的水平偏差dx和 垂直偏差dy。
[0030] 每个镜头理论上在变倍的情况下光轴中屯、轴应该是一条始终垂直光感传感器并 且落点在传感器中屯、的直线，但是实际上针对每个机忍在变倍过程中此光轴是一条曲线或 者倾斜的直线，由于该偏差影响到对目标的度量，所有需要进行光轴的校准，将水平偏差和 垂直偏差与视场角度一并记录到表格中，并参与到坐标转换。
[0031] 步骤S2中，转换公式为：
[0037] 式中，X为监控画面中目标端点水平像素位置，y为监控画面中目标端点垂直像素 位置，Δχ为目标端点与监控画面中屯、点的水平像素差值，Ay为目标端点与监控画面中屯、 点垂直像素差值；（P，t)为目标端点的Ξ维坐标，P为水平角度，t为俯仰角度，（P0，to，Z0)监 控画面中屯、点的立维坐标，P0为水平角度，to为俯仰角度，Z0为当前变倍值，A P为目标端点 的P值与当前监控画面中屯、点P0值差值;R为球屯、到监控画面中屯、的垂直距离，W为监控画面 水平像素，L为监控画面垂直像素，α为视场角度。
[0038] 从监控画面中只能获取相应端点的二维坐标，二维坐标需要转换为Ξ维坐标，坐 标的转换需要依赖视场角度、当前球机的ΡΤΖ信息。视场角度在前面已经详细叙述。ΡΤΖ信 息，是视频监控中的化n/Tilt/Zoom的简写，