一种光学摄像机采集控制系统及方法与流程

1.本发明涉及摄像机控制技术领域，具体为一种光学摄像机采集控制系统及方法。


背景技术：

2.光学摄像机种类繁多，但工作的基本原理一样，都是将光学图像信号转变为电信号，为存储或传输提供便利，随着科学技术的发展，光学摄像机的应用范围越发广泛，在监测机器运行方面也得到了广泛应用：采集图像，并通过互联网无线传输图像，实现图像采集和图像通信，以便及时发现运行异常，减少损失；然而，现有技术中控制光学摄像机采集图像时，存在以下问题：首先，在目标非静止物体时，采用多台摄像机采集目标包含的需要采集的图像，却无法合理分配摄像机数量和摄像机位置，存在无法最大程度上获取到完整且有效信息、以及无法合理利用资源、造成资源成本增加的弊端；其次，在目标移动时，需要转动摄像机进行采集信息，现有技术需要对每台摄像机都进行控制：控制每台摄像机的转动角度，无法在控制一台摄像机时实现其余摄像机的同步控制，增加了工作难度。
3.所以，人们需要一种光学摄像机采集控制系统及方法来解决上述问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种光学摄像机采集控制系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种光学摄像机采集控制系统，其特征在于：所述系统包括：初始信息采集模块、数据处理中心、采集资源规划模块、图像采集规划模块、图像采集控制模块和图像通信模块；通过所述初始信息采集模块采集需要被采集信息的目标在空间内的移动数据，以及光学摄像机的拍摄数据；通过所述数据处理中心存储并管理采集到的所有数据；通过所述采集资源规划模块从所述数据处理中心中调取并分析目标移动数据，依据分析结果分配合适数量的光学摄像机在合适位置采集图像；通过所述图像采集规划模块对目标和光学摄像机进行定位，在目标改变位置时，模拟光学摄像机对目标进行拍摄，确认拍摄到需要采集的信息时摄像机的相对转动角度，依据确认结果生成映射模型；通过所述图像采集控制模块对目标进行监测，在目标移动时，为摄像机设置同一触发源，依据映射模型同步转动并调整摄像机，调整后采集图像数据；通过所述图像通信模块无线传输采集到的图像数据到接收终端。
6.进一步的，所述初始信息采集模块包括目标数据采集单元和拍摄信息采集单元，所述目标数据采集单元用于采集目标在空间内的分布数据；所述拍摄信息采集单元用于采集光学摄像机的拍摄范围和拍摄角度数据，将采集到的所有数据传输到所述数据处理中心
中；所述采集资源规划模块包括目标数据分析单元和资源分配单元，所述目标数据分析单元用于分析目标在空间的分布数据，确认目标移动范围；所述资源分配单元用于依据确认的目标移动范围分配合适数量的摄像机采集目标图像。
7.进一步的，所述图像采集规划模块包括拍摄空间建模单元、gps定位单元、调整参数分析单元和映射模型生成单元，所述拍摄空间建模单元用于对拍摄空间进行三维建模；所述gps定位单元用于对目标和分配的摄像机进行定位，将定位信息传输到所述调整参数分析单元中；所述调整参数分析单元用于在目标被采集信息位置变化时，分析摄像机的相对转动角度变化数据；所述映射模型生成单元用于分析摄像机间的相对转动角度变化与目标被采集信息所在位置变化数据的映射关系，依据分析结果生成摄像机相对转动角度调整模型。
8.进一步的，所述图像采集控制模块包括目标监测单元、同步转动调整单元、同步触发控制单元和目标图像采集单元，所述目标监测单元用于实时监测目标，在监测到目标移动时，通过所述同步转动调整单元将摄像机角度按照调整模型进行同步调整；所述同步触发控制单元用于为摄像机设置同一触发源，并在调整随机一个摄像机转动角度时控制剩余摄像机同步触发，同步调整剩余摄像机的转动角度；所述目标图像采集单元用于在调整完成后拍摄目标图像，将拍摄到的图像传输到所述图像通信模块中。
9.一种光学摄像机采集控制方法，其特征在于：包括以下步骤：s01：采集需要被采集信息的目标在空间内移动时的分布数据，分配并设置光学摄像机；s02：调取历史数据，分析目标移动时需要被采集的信息的位置变化、以及已设置的光学摄像机的转动数据，生成目标移动数据和摄像机转动数据的相对映射模型；s03：实时监测目标，在监测到目标移动时同步触发并控制摄像机转动。
10.进一步的，在步骤s01中：采集到摄像机的最大拍摄角度集合为，其中，n表示摄像机数量，设置拍摄空间的地面为基准面，通过m个与基准面垂直的竖直平面将拍摄空间平分，相邻两个竖直平面相交，每两个相邻竖直平面的夹角为，每个竖直平面面积为s
平
，模拟在每个竖直平面的垂线上设置光学摄像机，垂线经过每个竖直平面中心，将m个摄像机的拍摄角度统一调整为，获取摄像机的成像面积为s，采集到目标移动时，成像面上出现目标需要被采集信息的次数集合为k={k1，k2，
…
，km}，根据下列公式计算在随机一个竖直平面的垂线上设置光学摄像机采集图像的有效系数wi：；其中，ki表示随机一个成像面上出现目标需要被采集信息的次数，得到在所有竖直平面的垂线上设置光学摄像机采集图像的有效系数集合为w={w1，w2，
…
，wm}，设置有效系数阈值为w，比较wi和w，筛选出超过阈值的有效系数，在超过阈值的有效系数对应的竖直平面的垂线上设置光学摄像机，摄像机设置高度相同，为确认最终摄像机的分配数量和分配位置，将空间通过竖直平面进行平分，模拟在每个竖直平面中心相对位置设置摄像机，采
集目标移动时，目标信息出现在摄像机画面中的次数，依据出现次数比例计算各摄像机采集信息的有效系数的目的在于快速确认目标信息不会出现的位置，不在不会出现的位置上设置摄像机，有利于在提高拍摄到目标信息效用的同时节省摄像机资源，由于摄像机的成像画面有限，结合目标信息出现在成像画面以外的情况计算有效系数，提高了计算结果的容错率。
11.进一步的，在步骤s02中：在光学摄像机设置完成后，对拍摄空间进行三维建模，对目标和光学摄像机进行定位，获取到设置的摄像机位置坐标集合为（x，y，z）={（x1，y1，z1），（x2，y2，z1），
…
，（xp，yp，z1）}，其中，p表示设置的摄像机数量，且，将对应摄像机进行编号，编号集合为{1，2，
…
，p}，模拟摄像机对目标进行拍摄，采集到历史数据中，目标随机一次移动时，需要被采集的信息所在位置的移动向量坐标为（x，y，z），采集到目标随机一次移动前后需要被采集的信息所在位置之间的距离为di，移动向量与x轴的夹角为，各摄像机转动角度集合为，得到目标每次移动时，各摄像机转动角度与编号为1的摄像机转动角度差值的平均值集合为，采集了目标移动m次的数据，获取到目标移动时编号为1的摄像机转动角度集合为，建立编号为1的摄像机转动角度与目标数据的映射模型：，其中，d={d1，d2，
…
，di，
…
，dm}，a和b表示模型系数，根据下列公式计算a和b：；；其中，表示目标随机一次移动时编号为1的摄像机转动角度，生成确认系数a和b的映射模型，采集历史数据，通过大数据分析目标移动时，需要采集的信息位置变化数据和摄像机转动角度变化数据，形成数据对应关系，生成映射模型的目的在于在实际监测到目标移动时，能够根据目标移动数据确认摄像机转动角度，快速转动摄像机，提高拍摄到需要采集的信息的速率。
12.进一步的，在步骤s03中：对目标进行实时监测，在监测到目标移动时，确认需要被采集的信息所在位置的移动向量与x轴的夹角为，需要被采集的信息所在位置之间的距离为d，匹配和：若，将d代入映射模型，得到当前目标移动时编号为1的摄像机转动角度为：，剩余摄像机转动角度集合为：，为p台摄像机设置同一触发源，输入转动角度参数，在控制转动编号为1的摄像机时同步转动剩余摄像机，在转动完成后，采集目标图像，并将目标图像通过无线传输至接收终端，多台摄像机拍摄情形下，依据大数据分析，得到摄像机转动角度相对差值，在目标移动时，将摄像机接到同一触发源上，同步输入转动角度参数，实现在控制一台摄像机转动的同时同步转动其余摄像机的功能。
13.与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明通过将拍摄空间通过竖直平面进行平分，模拟在每个竖直平面中心相对位置设置摄像机，通过采集历史数据：采集目标移动时目标信息出现在摄像机画面中的次数，结合摄像机成像画面与竖直平面比例、以及在不同摄像机拍摄画面中出现次数比例，排除摄像机无效设置位置，合理分配摄像机数量和位置，在提高拍摄到目标信息效用的同时充分利用摄像机资源，节省了设备成本；通过采集历史数据，通过大数据分析目标移动时，需要采集的信息位置变化数据和摄像机转动角度变化数据，形成数据对应关系，生成映射模型：帮助在实际监测到目标移动时，能够根据目标移动数据确认摄像机转动角度，快速转动摄像机，提高了拍摄到需要采集的信息的速率；在多台摄像机拍摄情形下，在目标移动时，将摄像机接到同一触发源上，同步输入转动角度参数，实现了在控制一台摄像机转动的同时同步转动其余摄像机的功能，提高了采集图像效率。
附图说明
14.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：图1是本发明一种光学摄像机采集控制系统的结构图；图2是本发明一种光学摄像机采集控制方法的步骤图。
具体实施方式
15.以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
16.请参阅图1-图2，本发明提供技术方案：一种光学摄像机采集控制系统，其特征在于：系统包括：初始信息采集模块s1、数据处理中心s2、采集资源规划模块s3、图像采集规划模块s4、图像采集控制模块s5和图像通信模块s6；通过初始信息采集模块s1采集需要被采集信息的目标在空间内的移动数据，以及光学摄像机的拍摄数据；通过数据处理中心s2存储并管理采集到的所有数据；通过采集资源规划模块s3从数据处理中心s2中调取目标移动数据，依据分析结果分配合适数量的光学摄像机在合适位置采集图像；通过图像采集规划模块s4对目标和光学摄像机进行定位，在目标改变位置时，模拟光学摄像机对目标进行拍摄，确认拍摄到需要采集的信息时摄像机的相对转动角度，依据确认结果生成映射模型；通过图像采集控制模块s5对目标进行监测，在目标移动时，为摄像机设置同一触发源，依据映射模型同步转动并调整摄像机，调整后采集图像数据；通过图像通信模块s6无线传输采集到的图像数据到接收终端。
17.初始信息采集模块s1包括目标数据采集单元和拍摄信息采集单元，目标数据采集单元用于采集目标在空间内的分布数据；拍摄信息采集单元用于采集光学摄像机的拍摄范围和拍摄角度数据，将采集到的所有数据传输到数据处理中心s2中；采集资源规划模块s3包括目标数据分析单元和资源分配单元，目标数据分析单元
用于分析目标在空间的分布数据，确认目标移动范围；资源分配单元用于依据确认的目标移动范围分配合适数量的摄像机采集目标图像。
18.图像采集规划模块s4包括拍摄空间建模单元、gps定位单元、调整参数分析单元和映射模型生成单元，拍摄空间建模单元用于对拍摄空间进行三维建模；gps定位单元用于对目标和分配的摄像机进行定位，将定位信息传输到调整参数分析单元中；调整参数分析单元用于在目标被采集信息位置变化时，分析摄像机的相对转动角度变化数据；映射模型生成单元用于分析摄像机间的相对转动角度变化与目标被采集信息所在位置变化数据的映射关系，依据分析结果生成摄像机相对转动角度调整模型。
19.图像采集控制模块s5包括目标监测单元、同步转动调整单元、同步触发控制单元和目标图像采集单元，目标监测单元用于实时监测目标，在监测到目标移动时，通过同步转动调整单元将摄像机角度按照映射模型进行同步调整；同步触发控制单元用于为摄像机设置同一触发源，并在调整随机一个摄像机转动角度时控制剩余摄像机同步触发，同步调整剩余摄像机的转动角度；目标图像采集单元用于在调整完成后拍摄目标图像，将拍摄到的图像传输到图像通信模块s6中。
20.s01：采集需要被采集信息的目标在空间内移动时的分布数据，分配并设置光学摄像机；s02：调取历史数据，分析目标移动时需要被采集的信息的位置变化、以及已设置的光学摄像机的转动数据，生成目标移动数据和摄像机转动数据的相对映射模型；s03：实时监测目标，在监测到目标移动时同步触发并控制摄像机转动。
21.在步骤s01中：采集到摄像机的最大拍摄角度集合为，其中，n表示摄像机数量，设置拍摄空间的地面为基准面，通过m个与基准面垂直的竖直平面将拍摄空间平分，相邻两个竖直平面相交，每两个相邻竖直平面的夹角为，每个竖直平面面积为s
平
，模拟在每个竖直平面的垂线上设置光学摄像机，垂线经过每个竖直平面中心，将m个摄像机的拍摄角度统一调整为，获取摄像机的成像面积为s，采集到目标移动时，成像面上出现目标需要被采集信息的次数集合为k={k1，k2，
…
，km}，根据下列公式计算在随机一个竖直平面的垂线上设置光学摄像机采集图像的有效系数wi：；其中，ki表示随机一个成像面上出现目标需要被采集信息的次数，得到在所有竖直平面的垂线上设置光学摄像机采集图像的有效系数集合为w={w1，w2，
…
，wm}，设置有效系数阈值为w，比较wi和w，筛选出超过阈值的有效系数，在超过阈值的有效系数对应的竖直平面的垂线上设置光学摄像机，摄像机设置高度相同，在提高拍摄到目标信息效用的同时充分利用了摄像机资源，结合目标信息出现在成像画面以外的情况计算有效系数，提高了计算结果的容错率。
22.在步骤s02中：在光学摄像机设置完成后，对拍摄空间进行三维建模，对目标和光学摄像机进行定位，获取到设置的摄像机位置坐标集合为（x，y，z）={（x1，y1，z1），（x2，y2，
z1），
…
，（xp，yp，z1）}，其中，p表示设置的摄像机数量，且，将对应摄像机进行编号，编号集合为{1，2，
…
，p}，模拟摄像机对目标进行拍摄，采集到历史数据中，目标随机一次移动时，需要被采集的信息所在位置的移动向量坐标为（x，y，z），采集到目标随机一次移动前后需要被采集的信息所在位置之间的距离为di，移动向量与x轴的夹角为，各摄像机转动角度集合为，得到目标每次移动时，各摄像机转动角度与编号为1的摄像机转动角度差值的平均值集合为，采集了目标移动m次的数据，获取到目标移动时编号为1的摄像机转动角度集合为，建立编号为1的摄像机转动角度与目标数据的映射模型：，其中，d={d1，d2，
…
，di，
…
，dm}，a和b表示模型系数，根据下列公式计算a和b：；；其中，表示目标随机一次移动时编号为1的摄像机转动角度，生成确认系数a和b的映射模型，根据目标移动数据确认摄像机转动角度，在目标移动时快速转动摄像机，提高了拍摄到需要采集的信息的速率。
23.在步骤s03中：对目标进行实时监测，在监测到目标移动时，确认需要被采集的信息所在位置的移动向量与x轴的夹角为，需要被采集的信息所在位置之间的距离为d，匹配和：若，将d代入映射模型，得到当前目标移动时编号为1的摄像机转动角度为：，剩余摄像机转动角度集合为：，为p台摄像机设置同一触发源，输入转动角度参数，在控制转动编号为1的摄像机时同步转动剩余摄像机，在转动完成后，采集目标图像，并将目标图像通过无线传输至接收终端，将摄像机接到同一触发源上，同步输入转动角度参数，实现了在控制一台摄像机转动的同时同步转动其余摄像机的功能，减轻了控制多摄像机转动的工作难度。
24.实施例一：设置拍摄空间的地面为基准面，通过m=3个与基准面垂直的竖直平面将拍摄空间平分，相邻两个竖直平面相交，每两个相邻竖直平面的夹角为，每个竖直平面面积为s
平
=8，单位为：平方米，模拟在每个竖直平面的垂线上设置光学摄像机，垂线经过每个竖直平面中心，将3个摄像机的拍摄角度统一调整为，获取摄像机的成像面积为s=7，采集到目标移动时，成像面上出现目标需要被采集信息的次数集合为k={k1，k2，k3}={20，5，15}，根据公式得到在所有竖直平面的垂线上设置光学摄像机采集图像的有效系数集合为w={w1，w2，w3}=
{0.42，0.01，0.28}，设置有效系数阈值为w=0.24，比较wi和w，筛选出超过阈值的有效系数：0.42和0.28，在0.42和0.28对应的竖直平面的垂线上设置光学摄像机，摄像机设置高度相同；实施例二：在光学摄像机设置完成后，对拍摄空间进行三维建模，对目标和光学摄像机进行定位，获取到设置的摄像机位置坐标集合为（x，y，z）={（x1，y1，z1），（x2，y2，z1）}，p=2，将对应摄像机进行编号，编号集合为{1，2}，模拟摄像机对目标进行拍摄，采集到历史数据中，目标随机一次移动时，确认需要被采集的信息所在位置的移动向量坐标，采集到目标随机一次移动前后需要被采集的信息所在位置之间的距离为di=3，移动向量与x轴的夹角为，得到目标每次移动时，编号为2的摄像机转动角度与编号为1的摄像机转动角度差值的平均值为，采集了目标移动m=3次的数据，获取到目标移动时编号为1的摄像机转动角度集合为，建立编号为1的摄像机转动角度与目标数据的映射模型：，其中，d={d1，d2，d3}={5，3，4}，根据公式和计算a和b：，，生成确认系数a和b的映射模型：，对目标进行实时监测，在监测到目标移动时，确认需要被采集的信息所在位置的移动向量与x轴的夹角为，需要被采集的信息所在位置之间的距离为d=6，匹配和：，将d代入映射模型，得到当前目标移动时编号为1的摄像机转动角度为：，编号为2的摄像机转动角度为，为2台摄像机设置同一触发源，输入转动角度参数：和，在控制转动编号为1的摄像机时同步转动编号为2的摄像机，在转动完成后，采集目标图像，并将目标图像通过无线传输至接收终端。
25.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。