面向纵向细长区域视频监控应用的细长视场视频监控系统及其方法
【专利摘要】本发明公开了一种面向纵向狭长区域视频监控应用的狭长视场视频监控系统及其方法，其特征在于，摄像机芯的视场长边方向与纵向细长监控区域长边方向一致，即铅垂方向安装，由此提高纵向监控范围。以1080×1920分辨率摄像机为例，其监控区域的纵向范围可提高到2倍，特别适用于道路监控应用需求。比如以车辆骑轧车道分界线的监控系统来讲，同样条件下，传统视频监控系统视场覆盖道路纵向监控范围为40米，而本发明视频监控系统视场覆盖道路纵向范围为100米，大大提高了监控范围和降低了建设成本。
【专利说明】面向纵向细长区域视频监控应用的细长视场视频监控系统及其方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及视频监控领域，更准确地说本发明涉及一种面向纵向细长区域视频监管应用的细长视场视频监管系统，可用于道路监管和安防方面。
【背景技术】
[0002]视频监控在智能交通和安防方面有着广阔的应用，但是目前视频监控系统摄像机芯都是按着视场的长边方向为水平方向安装，这样对于纵向细长区域视频监控应用时，监控纵向范围长度有限，比如以道路监控为例，现有的视频监控系统摄像机芯分辨率设为1080 X 1920，沿道路方向其纵向监控长度为A、垂直与道路方向的横向监控长度为B，A与1080个像元对应，B与1920像元对应，这样，纵向监控范围长度有限。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题扩大纵向细长区域监控范围。
[0004]为解决上述技术问题，本发明是采取以下的技术方案来实现的:
[0005]面向纵向细长区域视频监控应用的细长视场视频监控系统及其方法，包括摄像机芯、机芯安装支架、俯仰旋转机构、水平旋转机构、俯仰旋转驱动电机、水平旋转驱动电机、运动控制器和视频处理器，其特征在于，摄像机芯的视场长边方向与纵向细长监控区域长边方向一致，即铅垂方向安装，摄像机芯(I)通过机芯安装支架(2)安装于水平旋转支架上(4)，水平旋转支架(4)与俯仰驱动电机(3)固定联接，俯仰电机(3)驱动机芯安装支架
(2)带动机芯俯仰转动，俯仰电机的电机轴与机芯安装支架固定成一体，水平驱动电机固定于底座(8)上，并通过电机轴与水平旋转支架(4)固定联接，驱动水平旋转支架转动，以实现摄像机芯(I)水平旋转。
[0006]前述的面向纵向细长区域视频监控应用的细长视场视频监控系统，其特征在于:运动驱动器(7)固定于底座(8)上，运动驱动器分别与俯仰驱动电机(3)和水平驱动电机
(5)，运动驱动器同时与摄像机芯(I)、后端视频处理器连接。
[0007]前述的面向纵向细长区域视频监控应用的细长视场视频监控系统的视频监控方法，其特征在于:安装在道路中央的摄像机获得原始图像，先对原始图像进行翻转，再对图像进行一定角度的旋转，以便与一般处理程序对接。
[0008]前述的先对原始图像进行翻转，其特征在于:对于一帧图像，假设原始图像为src,翻转后的图像为dst,图像像素为rows行、cols列，设图像x轴与视场长边(cols列)对应，y轴与视场短边(rows行)对应，对图像沿X轴进行翻转，即对(X，y)处的像素进行如下变换:dst(i, j) = src (i, cols-j-1),并对所有像素均进行该变换；对图像沿y轴翻转，即进行如下变换:dst(i, j) = src (rows-1-1, j),并对所有像素均进行该变换；对图像沿x轴翻转又沿y轴翻转，则进行如下变换:dst(i, j) = src (rows-1-1, cols-j-1),并对所有像素均进行该变换。[0009]前述的对图像进行一定角度的旋转，其特征在于:获得的原始图像中，假设图片上任意一点(X，y)，绕任意一个坐标点(rx0，ry0)逆时针旋转RotaryAngle角度后新的坐标设为(xl，yl)，则根据几何关系，有:
[0010]xl = (x-rxO)*cos(RotaryAngle)+(y-ryO)*sin(RotaryAngle)+rxO ；
[0011]yl = (x_rxO) *sin (RotaryAngle) + (y-ryO) *cos (RotaryAngle)+ryO ;根据上述公式对图像进行任意角度的快速旋转，使得图像满足一般处理程序对接需要。
[0012]本发明所达到的有益效果:
[0013]本发明为了提高像道路这样细长监控应用的需求，摄像机芯的视场长边方向按着铅垂方向安装，即将传统摄像机芯旋转90度安装，则其纵向监控范围长度由A变成了 B，即有1080个像元对应变为了 1920个像元对应，其监控范围增加约为2倍。这样对于道路监控应用来讲，同样监控范围要求下，其建设成本降低为50%。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本发明的细长视场视频监控系统结构示意图。
[0015]图中1.摄像机芯，2.机芯安装支架，3.俯仰旋转驱动电机，4.水平旋转支架，
5.水平旋转驱动电机，6.半球形光路保护罩，7.运动控制器，8.底座
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图和实施例对本发明专利进一步说明。
[0017]如图1所示的面向纵向细长区域视频监控应用的细长视场视频监控系统及其方法，其中:摄像机芯I通过机芯安装支架2安装于水平旋转支架上4，水平旋转支架4与俯仰驱动电机3固定联接，俯仰电机3可驱动机芯安装支架2带动机芯俯仰转动，水平驱动电机固定于底座8上，并与水平旋转支架4固定联接，驱动水平旋转支架转动，以实现摄像机芯I水平旋转，运动驱动器7固定于底座8上，运动驱动器用于控制俯仰旋转驱动电机3和水平旋转驱动电机5，同时运动驱动器与摄像机芯、后端视频处理器连接，具有接收摄像机芯I的视频和传输到后端视频处理器之功能。传统的视频监控系统中的摄像机芯是按着视场长边方向为水平标准进行安装，本发明为了提高纵向细长区域视频监控的纵向范围，特将摄像机芯按着其视场长边方向为垂直方向标准安装。
[0018]在获得原始图像后，通过软件优化对图像进行翻转和旋转，使得更容易对接一般的处理程序。以道路监控为例，对于安装在道路中央的摄像机，假如其获得的原始图像为靠近相机的场景在图像的右侧，远离相机的场景在图像左侧，而在另外一个场景可能刚好相反，对于同一套处理程序来说，就需要先对图像进行翻转和旋转处理。
[0019]对于一帧图像，假设原始图像为src，翻转后的图像为dst，图像像素为rows行、cols列，设图像X轴与视场长边(cols列)对应，y轴与视场短边(rows行)对应,对图像沿X轴进行翻转，即对(X，y)处的像素进行如下变换:dst (i, j) = src (i, cols-j-1),并对所有像素均进行该变换；
[0020]同理，对图像沿y轴翻转，即进行如下变换:dst (i, j) = src (rows-1-1, j);同理沿X轴翻转又沿y轴翻转，则进行如下变换:dst (i, j) = src (rows-1-1, cols-j-1)。
[0021]另外，获得的原始图像中，道路的方向往往与y轴方向有偏差，为了便于处理，需要对图像进行一定角度的旋转。假设图片上任意一点(x，y)，绕任意一个坐标点(rxO，ryO)逆时针旋转RotaryAngle角度后新的坐标设为(xl，yl)。则根据几何关系，有:
[0022]xl = (x-rxO)*cos(RotaryAngle)+(y-ryO)*sin(RotaryAngle)+rxO ；
[0023]yl = (x_rxO) *sin (RotaryAngle) + (y-ryO) *cos (RotaryAngle)+ryO ;根据该公式可对图像进行任意角度的快速旋转，使得图像满足易于处理的要求。
[0024]实验表明，本发明系统同样条件下比传统视觉监控系统的纵向监控范围增大约为2倍。比如以车辆骑轧车道分界线的监控系统来讲，同样条件下，传统视频监控系统视场覆盖道路纵向监控范围为40米,而本发明视频监控系统视场覆盖道路纵向范围为100米,大大提高了监控范围和降低了建设成本。
[0025]除上述实施例外，凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围之内，比如目前的枪机摄像机的机芯也是按着视场长边方向为水平方向标准进行安装，本发明技术方案同样适用于枪机摄像机，可将其摄像机芯按着机芯视场长边方向为道路方向安装，即垂直方向安装，以提高其视场覆盖道路或者监控区域纵向范围。
【权利要求】
1.面向纵向细长区域视频监控应用的细长视场视频监控系统及其方法，包括摄像机芯、机芯安装支架、俯仰旋转机构、水平旋转机构、俯仰旋转驱动电机、水平旋转驱动电机、运动控制器和视频处理器，其特征在于，摄像机芯的视场长边方向与纵向细长监控区域长边方向一致，即铅垂方向安装，摄像机芯(I)通过机芯安装支架(2)安装于水平旋转支架上(4)，水平旋转支架(4)与俯仰驱动电机(3)固定联接，俯仰电机(3)驱动机芯安装支架(2)带动机芯俯仰转动，俯仰电机的电机轴与机芯安装支架固定成一体，水平驱动电机固定于底座(8)上，并通过电机轴与水平旋转支架(4)固定联接，驱动水平旋转支架转动，以实现摄像机芯(I)水平旋转。
2.根据权利要求1所述的面向纵向细长区域视频监控应用的细长视场视频监控系统，其特征在于:运动驱动器(7)固定于底座(8)上，运动驱动器分别与俯仰驱动电机(3)和水平驱动电机(5)，运动驱动器同时与摄像机芯(I)、后端视频处理器连接。
3.根据权利要求1所述的面向纵向细长区域视频监控应用的细长视场视频监控系统的视频监控方法，其特征在于:安装在道路中央的摄像机获得原始图像，先对原始图像进行翻转，再对图像进 行一定角度的旋转，以便与一般处理程序对接。
4.根据权利要求3所述的先对原始图像进行翻转，其特征在于: 对于一帧图像，假设原始图像为src,翻转后的图像为dst,图像像素为rows行、cols列，设图像X轴与视场长边(cols列)对应，y轴与视场短边(rows行)对应,对图像沿x轴进行翻转，即对(X，y)处的像素进行如下变换:dst(i, j) = src(i, cols-j-1),并对所有像素均进行该变换； 对图像沿y轴翻转，即进行如下变换:dst (i, j) = src (rows-1-1, j),并对所有像素均进行该变换；对图像沿X轴翻转又沿y轴翻转，则进行如下变换:dst(i，j)=src (rows-1-1, cols-j-1),并对所有像素均进行该变换。
5.根据权利要求3所述的对图像进行一定角度的旋转，其特征在于:获得的原始图像中，假设图片上任意一点(X，y)，绕任意一个坐标点(rxO，ryO)逆时针旋转RotaryAngle角度后新的坐标设为(xl，yl)，则根据几何关系，有:
xl = (x-rxO)*cos(RotaryAngle) + (y-ryO)*sin (RotaryAngle)+rxO ；
yl = (x-rxO) *sin (RotaryAngle) + (y-ryO) *cos (RotaryAngle) +ryO ;根据上述公式对图像进行任意角度的快速旋转，使得图像满足一般处理程序对接需要。
【文档编号】H04N7/18GK103997627SQ201410252682
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年6月9日 优先权日:2014年6月9日
【发明者】徐贵力, 程月华, 刘常德, 李旭 申请人:徐贵力