本發(fā)明屬于智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)方法技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng)相結(jié)合的方法。

背景技術(shù)：

智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于各種區(qū)域的安全監(jiān)控當(dāng)中，是對(duì)視頻畫面中的目標(biāo)對(duì)象進(jìn)行識(shí)別、跟蹤、行為分析等，從而過濾掉一些無用的信息，獲取有用的信息。

而地理信息系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱gis)也逐漸被應(yīng)用于機(jī)場(chǎng)、碼頭、水運(yùn)、陸運(yùn)等各個(gè)領(lǐng)域，尤其是在港口、碼頭等區(qū)域監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)中，gis與船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱ais)和雷達(dá)監(jiān)控系統(tǒng)的配合使用能夠即時(shí)的顯示船舶的位置信息和雷達(dá)掃描到的目標(biāo)位置信息，有效的提高了航運(yùn)安全和水面目標(biāo)監(jiān)控的效率。在一些特殊的區(qū)域(高山或建筑物阻擋等)和情況(ais設(shè)備未啟用等)下雷達(dá)和ais設(shè)備存在死角無法進(jìn)行監(jiān)控，而這些區(qū)域cctv監(jiān)控系統(tǒng)可獲取到這些目標(biāo)的畫面圖像然后進(jìn)行智能視頻分析。

如專利申請(qǐng)201610824625.9公開了一種基于云平臺(tái)的智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)是在基于hadoop云計(jì)算平臺(tái)搭建的服務(wù)器集群上，開發(fā)視頻監(jiān)控云平臺(tái)，對(duì)前端設(shè)備采集的視頻數(shù)據(jù)以流的方式傳入服務(wù)器，采用海量的分布式云計(jì)算技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)視頻流的實(shí)時(shí)跟蹤、處理、分析和輸出，并對(duì)外提供服務(wù)，方便終端用戶查看調(diào)用。

但是上述的智能視頻分析系統(tǒng)識(shí)別出的目標(biāo)信息中不包含的位置信息，如何計(jì)算出視頻目標(biāo)位置信息并直接投影到gis地圖上是目前需要解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于此，因此本發(fā)明的首要目地是提供一種cctv視頻目標(biāo)二維建模與gis投影方法，該方法將視頻圖像抽象成為二維圖像，通過智能視頻分析在抽象后的二維圖像中識(shí)別出來的圖像輪廓進(jìn)行目標(biāo)識(shí)別，并計(jì)算目標(biāo)的位置坐標(biāo)，從而投影到gis系統(tǒng)產(chǎn)生包含地理位置信息的視頻圖像。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種cctv視頻目標(biāo)二維建模與gis投影方法，其特征在于該方法通過一個(gè)點(diǎn)對(duì)多個(gè)面進(jìn)行透射，實(shí)現(xiàn)實(shí)際平面在畫面上的一個(gè)投影，并根據(jù)射影幾何學(xué)原理計(jì)算出目標(biāo)在屏幕上坐標(biāo)，然后再通過坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換獲得gis地圖坐標(biāo)。本發(fā)明將視頻圖像抽象成為二維圖像，通過智能視頻分析在抽象后的二維圖像中識(shí)別出來的圖像輪廓進(jìn)行目標(biāo)識(shí)別，并計(jì)算目標(biāo)的位置坐標(biāo)，識(shí)別的目標(biāo)位置坐標(biāo)經(jīng)過經(jīng)緯度的轉(zhuǎn)換得到目標(biāo)的gis地圖經(jīng)緯度，從而投影到gis系統(tǒng)，產(chǎn)生包含地理位置信息的視頻圖像。

具體地說，本方法根據(jù)視頻畫面中的實(shí)際長(zhǎng)度，將線段等比分為n份相同長(zhǎng)度的段，根據(jù)段在圖像上的比例，用三角形在屏幕和實(shí)際世界的投影來計(jì)算，在屏幕上繪制一條指向正北方向的線作為經(jīng)緯度轉(zhuǎn)換參考，即可知道在這條線上物理位移與圖像坐標(biāo)之間的關(guān)系，將其轉(zhuǎn)換為gis坐標(biāo)從而投影到gis地圖上。

進(jìn)一步，所述三角形為等腰三角形。

更進(jìn)一步，使所述等腰三角形的三個(gè)邊的交點(diǎn)進(jìn)行對(duì)合，所述的對(duì)合，定義如下：以三角形的一個(gè)角的點(diǎn)定義為o，該角對(duì)邊ad上兩個(gè)端點(diǎn)為a和d，a和d之間任意兩個(gè)點(diǎn)為b、c，那么oa，ob，oc，od是四條投影線，在o點(diǎn)和ab邊之間具有l(wèi)和2兩個(gè)截景，則有：

若一條直線上的三對(duì)點(diǎn)b，h；d，f；c，g，具有如下關(guān)系

則稱這三對(duì)點(diǎn)是對(duì)合的。

進(jìn)一步，當(dāng)b，h；d，f；c，g；m，n具有如下關(guān)系時(shí)，則稱這四對(duì)點(diǎn)是對(duì)合的

進(jìn)一步，根據(jù)畫面中的實(shí)際長(zhǎng)度將線段等比分為n份相同長(zhǎng)度的段，根據(jù)線段在圖像上的比例，即可知道在這條線上物理位移與圖像坐標(biāo)之間的關(guān)系；根據(jù)圖像中不同目標(biāo)在同一水平線上的偏移可以近似等比與實(shí)際位移，即可知道x方向?qū)嶋H位移；根據(jù)線段比例原則，做積分，根據(jù)目標(biāo)所在的像素即可計(jì)算出y方向的實(shí)際位移；然后繪制一條指向正北方向的線作為經(jīng)緯度轉(zhuǎn)換參考，測(cè)量出正北夾角，利用識(shí)別目標(biāo)的高度角e和斜距r，計(jì)算出目標(biāo)在直角坐標(biāo)系中的坐標(biāo)。

所述坐標(biāo)系采用wgs-84地心坐標(biāo)系，并獲取視頻中的攝像機(jī)坐標(biāo)。

更進(jìn)一步，所述目標(biāo)經(jīng)緯度計(jì)算，是通過下述公式：

objlat＝asin(sin(camlat)*cos(dist/r)+cos(camlat)*sin(dist/r)*cos(fobjtonorth))；

objlon＝camlon+atan2(sin(fobjtonorth)*sin(dist/r)*cos(camlat),cos(dist/r)-sin(camlat)*sin(objlat))

計(jì)算出直角坐標(biāo)系坐標(biāo)，式中：objlat,objlon-為被測(cè)目標(biāo)在wgs-84地心坐標(biāo)系中的坐標(biāo)；dist-為通過等腰梯形線段計(jì)算出的識(shí)別目標(biāo)距離坐標(biāo)原點(diǎn)的距離；r-為地球半徑；fobjtonorth-為識(shí)別目標(biāo)與正北方向的偏差弧度值；camlat、camlon為攝像機(jī)的wgs-84坐標(biāo)系坐標(biāo)。

本發(fā)明所實(shí)現(xiàn)的投影方法，將攝像機(jī)視場(chǎng)的“極坐標(biāo)系”抽象為“偽直角坐標(biāo)系”，也就是將視頻圖像抽象成為二維圖像，通過智能視頻分析在抽象后的二維圖像中識(shí)別出來的圖像輪廓進(jìn)行目標(biāo)識(shí)別，并計(jì)算目標(biāo)的位置坐標(biāo)，識(shí)別的目標(biāo)位置坐標(biāo)經(jīng)過經(jīng)緯度的轉(zhuǎn)換得到目標(biāo)的gis地圖經(jīng)緯度，從而投影到gis系統(tǒng)，產(chǎn)生包含地理位置信息的視頻圖像。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所實(shí)現(xiàn)點(diǎn)列和線束間的投影和截景示意圖。

圖2為本發(fā)明所實(shí)現(xiàn)交比不變性示意圖。

圖3為本發(fā)明所實(shí)現(xiàn)cctv視頻目標(biāo)的直角坐標(biāo)系坐標(biāo)示意圖。

圖4為本發(fā)明所實(shí)現(xiàn)cctv視頻目標(biāo)的直角坐標(biāo)系坐標(biāo)計(jì)算示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

參見圖1所示，為本發(fā)明利用射影幾何直接起源與透視法，在眼睛和景物之間插進(jìn)一張直立的玻璃板，并設(shè)想光線從眼睛出發(fā)射到景物的每一個(gè)點(diǎn)上，這些線叫投影線。設(shè)想每根線與玻璃板交于一點(diǎn)，這些點(diǎn)的集合叫做截景。如圖1所示，眼睛在o處觀察水平面上的矩形abcd時(shí)，從o到矩形各點(diǎn)的連線形成一投影棱錐，其中oa，ob，oc，od是四根典型的投影線.若在人眼和矩形間插入一平面，并連結(jié)四條線與平面的交點(diǎn)a′，b′，c′，d′，則四邊形a′b′c′d′為矩形abcd的截景。

根據(jù)上述，引申出圖2所示圖形，若oa，ob，oc，od是四條投影線，l1和l2是l截景，則有：

若一條直線上的三對(duì)點(diǎn)b，h；d，f；c，g，如圖3，具有如下關(guān)系

則稱這三對(duì)點(diǎn)是對(duì)合的；當(dāng)d＝f且c＝g時(shí)，上式變成：

這就給出兩對(duì)點(diǎn)(b，h；d，c)對(duì)合的定義，它可以看作三對(duì)點(diǎn)對(duì)合的特殊情況。至于三對(duì)點(diǎn)以上的對(duì)合，完全是以三對(duì)點(diǎn)對(duì)合為依據(jù)來定義的，例如，當(dāng)b，h；d，f；c，g；m，n具有如下關(guān)系時(shí)，則稱這四對(duì)點(diǎn)是對(duì)合的。

根據(jù)上述描述，cctv視頻目標(biāo)cctv視頻目標(biāo)的直角坐標(biāo)系坐標(biāo)計(jì)算示意圖見圖4所示。圖中a-h.八段實(shí)際等比的線段，p.等腰梯形的底邊，t.等腰梯形的頂邊，x.x軸，y.y軸n.正北方向指示線。

為了方便計(jì)算，可以近似用等腰三角形在屏幕和實(shí)際世界的投影來計(jì)算。

根據(jù)畫面中的實(shí)際長(zhǎng)度將線段等比分為n份相同長(zhǎng)度的段，根據(jù)線段在圖像上的比例，即可知道在這條線上物理位移與圖像坐標(biāo)之間的關(guān)系。圖中我們將等腰梯形腰分為的這八段實(shí)際等比的線段，根據(jù)測(cè)量可以得到這些長(zhǎng)度分別為a、b、c、d、e、f、g、h，等腰梯形的頂寬為t，底寬為p。將這條線段的長(zhǎng)度分為10份來計(jì)算，第一條為1份高，最后一條為t/p≈h/a。

1)x位移

根據(jù)圖像中不同目標(biāo)在同一水平線上的偏移可以近似等比與實(shí)際位移，即可知道x方向?qū)嶋H位移。

2)y位移

根據(jù)線段比例原則，做積分，可以知道視頻中目標(biāo)偏移1米所需要的不同像素。根據(jù)目標(biāo)所在的像素即可計(jì)算出偏離底邊的實(shí)際位移。

3)經(jīng)緯度坐標(biāo)

屏幕上繪制一條指向正北方向的線作為經(jīng)緯度轉(zhuǎn)換參考，測(cè)量出正北夾角，利用識(shí)別目標(biāo)的高度角e和斜距r，計(jì)算出目標(biāo)在直角坐標(biāo)系中的坐標(biāo)。

4)目標(biāo)經(jīng)緯度計(jì)算

根據(jù)計(jì)算出的目標(biāo)“直角坐標(biāo)系”坐標(biāo)x、y、z和坐標(biāo)轉(zhuǎn)換計(jì)算公式：

objlat＝asin(sin(camlat)*cos(dist/r)+cos(camlat)*sin(dist/r)*cos(fobjtonorth))；

objlon＝camlon+atan2(sin(fobjtonorth)*sin(dist/r)*cos(camlat),cos(dist/r)-sin(camlat)*sin(objlat))

*便可計(jì)算出被側(cè)目標(biāo)的wgs-84直角坐標(biāo)系坐標(biāo)。

式中：objlat,objlon-為被測(cè)目標(biāo)在wgs-84地心坐標(biāo)系中的坐標(biāo)；

dist-為通過等腰梯形線段計(jì)算出的識(shí)別目標(biāo)距離坐標(biāo)原點(diǎn)的距離。

r-為地球半徑。

fobjtonorth-為識(shí)別目標(biāo)與正北方向的偏差弧度值。

camlat,camlon-攝像機(jī)0的wgs-84坐標(biāo)系坐標(biāo)。

由此，本發(fā)明所實(shí)現(xiàn)的投影方法，將攝像機(jī)視場(chǎng)的“極坐標(biāo)系”抽象為“偽直角坐標(biāo)系”，也就是將視頻圖像抽象成為二維圖像，通過智能視頻分析在抽象后的二維圖像中識(shí)別出來的圖像輪廓進(jìn)行目標(biāo)識(shí)別，并計(jì)算目標(biāo)的位置坐標(biāo)，識(shí)別的目標(biāo)位置坐標(biāo)經(jīng)過經(jīng)緯度的轉(zhuǎn)換得到目標(biāo)的gis地圖經(jīng)緯度，從而投影到gis系統(tǒng)，產(chǎn)生包含地理位置信息的視頻圖像。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。