CN106331639B - 一种自动确定摄像机位置的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动确定摄像机位置的方法及装置，通过控制摄像机转动，拍摄周围场景的视频图像，根据所拍摄的视频图像识别出周围场景中的信息点集合，记录摄像机拍摄视频图像时的参数及识别出的信息点的经纬度，并识别出的信息点集合中选取至少两个信息点，根据其经纬度及其对应的摄像机拍摄视频图像时的参数，计算出摄像机的经纬度。本发明的装置包括信息点识别模块和位置处理模块。本发明的方法及装置基于视频图像自动计算出摄像机的位置，提高了标定摄像机位置的效率。

Description

一种自动确定摄像机位置的方法及装置

技术领域

本发明属于视频监控领域，尤其涉及一种自动确定摄像机位置的方法及装置。

背景技术

随着视频监控技术的发展，视频监控系统在各种行业中得到了广泛的应用，为了更直观的对视频监控系统进行使用和管理，基于电子地图呈现的摄像机视频监控系统已经在安防监控等行业中广泛使用，在基于地图呈现的摄像机视频监控系统中，通过地图可直观的查看到摄像机所处的位置，并能实时的对地图指定地点进行视频监控和调度，相比于传统的视频监控平台，基于电子地图的监控平台能够提供更好的用户体验。

在基于电子地图呈现的摄像机视频监控系统中，对电子地图中的摄像机进行点位标注，必须要首先获取摄像机的经纬度，现有技术通过安排工程人员前往每个摄像机安装的位置，用人工方式对摄像机安装的位置进行经纬度测量，得到摄像机的经纬度，然后将摄像机的经纬度导入基于电子地图呈现的摄像机视频监控系统中，完成摄像机的点位标定。

由于各种视频监控系统中的摄像机数量非常多，现有技术通过安排工程人员前往每个摄像机安装的位置，用人工方式对摄像机安装的位置进行经纬度测量，获取摄像机经纬度的方法，需要耗费大量的人力物力并且效率不高。

发明内容

本发明的目的是提供一种自动确定摄像机位置的方法及装置，以解决现有技术通过人工方式对摄像机安装的位置进行经纬度测量，获取摄像机经纬度的方法，需要耗费大量的人力物力并且效率不高。

为了实现上述目的，本发明技术方案如下：

一种自动确定摄像机位置的方法，用于确定摄像机的经纬度，所述自动确定摄像机位置的方法包括：

控制摄像机转动，拍摄周围场景的视频图像，根据所拍摄的视频图像识别出周围场景中的信息点集合，记录摄像机拍摄视频图像时的参数及识别出的信息点的经纬度；

从识别出的信息点集合中选取至少两个信息点，根据其经纬度及其对应的摄像机拍摄视频图像时的参数，计算出摄像机的经纬度。

本发明所述摄像机拍摄视频图像时的参数包括云台转动的角度，所述控制摄像机转动，拍摄周围场景的视频图像，包括：

根据设定的角度与方向，控制云台转动，拍摄周围场景的视频图像，并获取云台反馈的摄像机拍摄视频图像时对应的云台转动的角度；

或，根据设定的角度与方向，控制云台按照预设的时间转动，拍摄周围场景的视频图像，并根据云台最大转动角度和拍摄的次数计算出摄像机拍摄视频图像时对应的云台转动的角度。

优选地，所述根据所拍摄的视频图像识别周围场景中的信息点，包括：

识别出视频图像中的文字信息；

将识别出的文字信息与信息点数据库中的信息点进行匹配，记录文字信息匹配到的信息点及其经纬度；

对记录的信息点进行信息点筛选，得到摄像机周围场景中信息点集合。

进一步地，所述对匹配到的信息点进行信息点筛选，还包括：

根据摄像机所处的区域或摄像机的最大拍摄距离以及不同的文字信息匹配到的信息点之间的距离，对匹配到的信息点进行筛选，筛选出位于摄像机所在区域内或相互距离在一定范围内的信息点。

优选地，所述从识别出的信息点集合中选取至少两个信息点，包括：

根据信息点的属性确定信息点的可信度；

根据信息点的可信度，从识别出的信息点集合中选取可信度最高的至少两个信息点。

本发明还提出了一种自动确定摄像机位置的装置，用于确定摄像机的经纬度，所述自动确定摄像机位置的装置包括：

信息点识别模块，用于控制摄像机转动，拍摄周围场景的视频图像，根据所拍摄的视频图像识别出周围场景中的信息点集合，记录摄像机拍摄视频图像时的参数及识别出的信息点的经纬度；

位置处理模块，用于从识别出的信息点集合中选取至少两个信息点，根据其经纬度及其对应的摄像机拍摄视频图像时的参数，计算出摄像机的经纬度。

本发明所述摄像机拍摄视频图像时的参数包括云台转动的角度，所述信息点识别模块在控制摄像机转动，拍摄周围场景的视频图像时，执行如下操作：

根据设定的角度与方向，控制云台转动，拍摄周围场景的视频图像，并获取云台反馈的摄像机拍摄视频图像时对应的云台转动的角度；

或，根据设定的角度与方向，控制云台按照预设的时间转动，拍摄周围场景的视频图像，并根据云台最大转动角度和拍摄的次数计算出摄像机拍摄视频图像时对应的云台转动的角度。

优选地，所述信息点识别模块根据所拍摄的视频图像识别周围场景中的信息点，执行如下操作：

识别出视频图像中的文字信息；

将识别出的文字信息与信息点数据库中的信息点进行匹配，记录文字信息匹配到的信息点及其经纬度；

对记录的信息点进行信息点筛选，得到摄像机周围场景中信息点集合。

进一步地，所述信息点识别模块对匹配到的信息点进行信息点筛选，还执行如下操作：

根据摄像机所处的区域或摄像机的最大拍摄距离以及不同的文字信息匹配到的信息点之间的距离，对匹配到的信息点进行筛选，筛选出位于摄像机所在区域内或相互距离在一定范围内的信息点。

优选地，所述位置处理模块从识别出的信息点集合中选取至少两个信息点，执行如下操作：

根据信息点的属性确定信息点的可信度；

根据信息点的可信度，从识别出的信息点集合中选取可信度最高的至少两个信息点。

本发明提出了一种自动确定摄像机位置的方法及装置，通过控制摄像机转动，拍摄周围场景的视频图像，根据所拍摄的视频图像识别出周围场景中的信息点集合，从识别出的信息点集合中选取至少两个信息点，根据其经纬度及其对应的摄像机拍摄视频图像时的参数，计算出摄像机的经纬度。本发明能够自动计算出摄像机的位置，提高了标定摄像机位置的效率。

附图说明

图1为本发明自动确定摄像机位置的方法的流程图；

图2为本实施例通过二个POI信息点确定摄像机位置的示意图；

图3为本实施例通过三个POI信息点确定摄像机位置的示意图；

图4为本发明自动确定摄像机位置的装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明技术方案做进一步详细说明，以下实施例不构成对本发明的限定。

本发明的总体思路是根据摄像机拍摄的周围场景图像，确定摄像机的位置，常用于在电子地图中确定摄像机的经纬度信息。通过控制摄像机对周围场景进行拍摄，获取摄像机周围场景的视频图像，对所获取视频图像中的文字进行识别，将识别出来的文字信息进行过滤后与POI数据库中的POI数据进行匹配，并对所有匹配到的POI数据进行分析，得到摄像机周围场景中的信息点POI，根据摄像机周围场景中的信息点POI的位置以及摄像机拍摄周围场景视频图像时的参数确定出摄像机的位置。

本实施例一种自动确定摄像机位置的方法，如图1所示，包括：

步骤S1、控制摄像机转动，拍摄周围场景的视频图像，根据所拍摄的视频图像识别出周围场景中的信息点集合，记录摄像机拍摄视频图像时的参数及识别出的信息点的经纬度。

本实施例通过控制摄像机云台进行转动，并使摄像机在云台每次转动预设的角度后拍摄视频图像，实现获取摄像机周围场景的视频图像。为了使拍摄视频图像中摄像机周围场景的范围最大，在进行视频图像拍摄前，先将摄像机的变焦倍率调到最小。然后控制云台，将摄像机的垂直方向角度设定为最小角度(比如0度)，将摄像机的水平方向角度也设定为最小角度(比如0度)，将此位置作为摄像机周围场景视频图像拍摄的初始位置，控制云台从初始位置沿水平方向转动到最大角度，控制摄像机在初始位置以及云台每次转动预设的水平方向转动步长(例如10度)后拍摄一张视频图像，该预设的水平方向转动步长要确保每次抓拍视频图像和上一次存在一定的重叠，防止水平方向上部分区域漏拍。

然后控制云台，将摄像机垂直方向的角度按设定的垂直方向转动步长进行调整，水平方向按上述方法重新抓拍，垂直方向转动步长要确保每次抓拍视频图像和上一次相同水平角度抓拍的视频图像在垂直方向存在一定的重叠，防止垂直方向上部分区域漏拍。直到垂直方向覆盖了所有能够覆盖的方位，直到摄像机垂直方向的角度达到最大。

记录下拍摄每张视频图像时云台的位置和转动方向以及摄像机的变焦参数。

通过上述方法，本实施例拍摄到摄像机周围场景中摄像机可覆盖范围内的所有视频图像。

需要说明的是，拍摄摄像机周围场景视频图像时也可以从摄像机当前的位置开始抓拍，按照一定的顺序，控制云台从上到下，然后从左到右，或者，控制云台从左到右，然后从上到下，直到拍摄到摄像机可覆盖范围的所有视频图像。

从而对于有云台反馈的摄像机，能够根据设定的角度与方向，控制云台转动，拍摄周围场景的视频图像，并获取云台反馈的摄像机拍摄视频图像时云台转动的角度。如果摄像机不带云台位置反馈，即云台可以接受向某个方向进行转动以及停止转动的指令，但云台在转动完成后，不会反馈转动的角度。在这种情况下，本实施例可以基于云台的最大转动角度，控制云台按照预设的时间转动，拍摄周围场景的视频图像，并根据预设的时间计算出摄像机拍摄视频图像时云台转动的角度。

例如先确定云台每次转动的时间：在初始位置拍摄视频图像，设置一个转动时间T1，控制云台在水平方向转动，在转动停止后拍摄视频图像，并与初始位置拍摄的视频图像进行比对，如果视频图像重合的比例大于预设的比例，则说明转动不足，恢复初始角度，重新设置一个稍大的转动时间，如果视频图像重合的比例小于预设的比例，则说明转动过大，恢复初始角度，重新设定一个稍小的转动时间，直到得到一个合适的转动时间。将该转动时间作为云台每次转动的时间。

按云台每次转动的时间控制云台在水平方向顺序转动，并在每次转动停止后进行视频图像拍摄，直到水平方向转到最大角度，记录视频图像拍摄的次数。

用云台在水平方向能转动的最大角度除以视频图像拍摄次数即得到云台每次在水平方向转动的角度。

用同样的方法可以计算出云台每次在垂直方向转动的角度。

本实施例通过上述的方法，拍摄到摄像机周围场景的视频图像，并记录摄像机拍摄视频图像时对应的参数，这些参数包括云台转动的角度及变焦倍率等。

本实施例在每次拍摄视频图像后，启动拍摄视频图像识别流程，进行拍摄视频图像中的文字识别。如果拍摄视频图像识别流程中控制了云台，则需要在拍摄视频图像识别流程结束后将云台恢复到原来的状态，以便进行后续位置的视频图像拍摄。进行拍摄视频图像中的文字识别时，先将拍摄视频图像分为多个区域并记录每个区域的编号，然后对每个区域进行文字识别。对每个区域进行文字识别的具体步骤为：

首先对该区域是否有文字进行大致判断，如果判断有文字则对文字进行准确识别；在对文字进行准确识别时，如果识别出的文字不全，则控制云台调整角度并控制摄像机进行变焦，确保文字被完整覆盖后进行重新拍摄，如果无法对文字进行准确识别，则调整摄像机的焦距对文字进行放大后重新拍摄，直到对文字进行完整识别。

需要说明的是，在文字识别中，根据识别的需要可以调整云台的角度，并还可以控制摄像机进行变焦(改变变焦倍率)来重新拍摄视频图像，并重新识别，直到对文字进行完整识别，从而记录识别出文字对应的云台转动角度和变焦倍率。由于在识别流程中控制了云台，则需要在该位置视频图像识别流程结束后将摄像机恢复到原来的状态，即该位置最初的拍摄参数，以便进行后续位置的视频图像拍摄。

本实施例中云台为摄像机的云台，可以调整云台控制摄像机转动拍摄周围场景的视频图像。

将识别出的文字信息记录到ResultTable表中，ResultTable表的具体内容如下：

表1

如果在对该区域是否有文字进行大致判断时没有发现文字，则继续判断该区域是否有文字被移动物体遮挡，如果有文字被移动物体遮挡，则将抓拍位置和区域位置记录在UnSnapTable表中，UnSnapTable表的具体内容如下：

表2

本实施例根据预设的时间周期，周期性地对UnSnapTable表中的记录进行逐条处理，包括重新拍摄视频图像和重新识别。如果某条记录中被遮挡的文字识别出来后，将识别出来的文字信息记录到上述ResultTable表中，并在UnSnapTable表中删除该记录；如果某条记录中被遮挡的文字还是继续被遮挡，则将该记录在UnSnapTable表中对应的处理次数加一，直到处理次数等于预设的处理次数阈值后，将该记录从UnSnapTable表中删除。

通过上述方法，本实施例得到摄像机周围场景视频图像中的所有文字信息，并记录在ResultTable表中。容易理解的是，对视频图像进行文字识别的目的是找到文字对应的信息点，因此本发明并不限于利用文字信息来查找信息点，也可以通过商标、图案、建筑物形状等来识别出摄像机周围的信息点，这里不再赘述。

本实施例得到摄像机周围场景视频图像中的所有文字信息后，为了使得识别出的信息点更加准确，确保其为摄像机周围的信息点，优选地，本实施例还从ResultTable表中逐条选取记录的文字信息进行处理。具体地，首先对文字信息进行过滤，即判断是否为无效的文字信息，例如是广告语、友情提示、路牌提示类的信息，如果是，则过滤掉该文字信息，如果不是，则保留该文字信息。然后将过滤后的文字信息与POI数据库中的POI进行匹配，将每条文字信息匹配到的所有POI的经纬度记录在ResultTable表中相应的经纬度字段。由于一条文字信息可能会匹配到多个POI，因此需要根据摄像机所在的区域、摄像机的最大拍摄距离以及不同的文字信息匹配到的POI之间的距离对记录的经纬度进行筛选。例如，摄像机位于杭州市、滨江区，则可以删除不在该区域的经纬度；又例如，摄像机的最大拍摄距离为300米，文字信息“工商银行”匹配到多个POI，文字信息“外婆家”匹配到多个POI，则只保留二者之间距离小于600米的名称为“工商银行”与“外婆家”的POI组合的经纬度。

通过上述方法对经纬度进行筛选后，得到文字信息对应的唯一经纬度，如下表所示：

表3

通过上述方法，本实施例得到摄像机周围场景中信息点POI的名称(即对应的文字信息)、经纬度及拍摄该信息点所在视频图像时摄像机的参数，摄像机的参数包括摄像机云台的位置、转动方向和摄像机的Zoom变焦参数，其中云台的位置、转动方向就对应了云台转动的角度。

步骤S2、从识别出的信息点集合中选取至少两个信息点，根据其经纬度及其对应的摄像机拍摄视频图像时的参数，计算出摄像机的经纬度。

本实施例获取摄像机周围场景中信息点POI的名称、经纬度及拍摄该信息点所在视频图像时摄像机的参数后，如果存在多个可用的信息点，则可以随机选择两个信息点来确定摄像机的位置。也可以进一步根据各信息点的可信度进行选择，信息点的可信度根据信息点的属性来确定，比如政府机构信息点的可信度高，小商铺信息点的可信度低，优先选择可信度高的信息点来标定摄像机的位置。

任选二个可信度最高的信息点，查询信息点的经纬度得到这二个信息点的位置，查询拍摄每个信息点所在视频图像时摄像机的参数，得到拍摄每个信息点所在视频图像时摄像机云台在水平方向转动的角度，将这二个角度相减得到摄像机所在位置分别与这二个信息点连线之间的夹角θ，如图2所示，然后根据拍摄每个信息点所在视频图像时摄像机的Zoom变焦倍率，分别计算出摄像机到二个信息点的距离，根据摄像机所在位置分别与这二个信息点连线之间的夹角θ，摄像机到二个信息点的距离，以及摄像机云台拍摄视频图像时转动的方向，即可确定出摄像机所在的位置P，并计算出摄像机的经纬度。

容易理解的是，本实施例还根据信息点对应的摄像机拍摄视频图像时的参数，计算出信息点与摄像机的距离，从识别出的信息点集合中选取距离最远的至少两个信息点。根据几何学，信息点距离摄像机越远，信息点的区域范围相对摄像机越小，则标定的摄像机位置时的误差就越小。因此本实施例优选信息点的区域范围小，离摄像机远的信息点来确定摄像机的位置。

考虑到每一个信息点(比如，人民银行)都有一定的区域范围，POI的经纬度采用POI对应建筑物的区域范围内的任一经纬度都是合理的，相对于通过二个信息点确定摄像机位置的方案，通过三个信息点可以更精确的确定一个摄像机位置。如图3所示，通过信息点1和信息点2确定摄像机的位置为平行四边形ABCD内的任意位置，而通过信息点1、信息点2和信息点3确定摄像机的位置为图中的阴影区域内的任意位置。

如图4所示，一种自动确定摄像机位置的装置，用于确定摄像机的经纬度。该自动确定摄像机位置的装置与上述方法相对应，包括：

信息点识别模块，用于控制摄像机转动，拍摄周围场景的视频图像，根据所拍摄的视频图像识别出周围场景中的信息点集合，记录摄像机拍摄视频图像时的参数及识别出的信息点的经纬度；

位置处理模块，用于从识别出的信息点集合中选取至少两个信息点，根据其经纬度及其对应的摄像机拍摄视频图像时的参数，计算出摄像机的经纬度。

本实施例摄像机拍摄视频图像时的参数包括云台转动的角度和变焦倍率。信息点识别模块在控制摄像机转动，拍摄周围场景的视频图像时，执行如下操作：

根据设定的角度与方向，控制云台转动，拍摄周围场景的视频图像，并获取云台反馈的摄像机拍摄视频图像时对应的云台转动的角度；

或，根据设定的角度与方向，控制云台按照预设的时间转动，拍摄周围场景的视频图像，并根据云台最大转动角度和拍摄的次数计算出摄像机拍摄视频图像时对应的云台转动的角度。

与上述方法对应地，本实施例信息点识别模块根据所拍摄的视频图像识别周围场景中的信息点，执行如下操作：

识别出视频图像中的文字信息；

将识别出的文字信息与信息点数据库中的信息点进行匹配，记录文字信息匹配到的信息点及其经纬度；

对记录的信息点进行信息点筛选，得到摄像机周围场景中信息点集合。

容易理解的是，与上述方法对应地，还可以通过识别商标、图案、建筑物形状等来识别出摄像机周围的信息点，这里不再赘述。

本实施例信息点识别模块对匹配到的信息点进行信息点筛选，还执行如下操作：

根据摄像机所处的区域或摄像机的最大拍摄距离以及不同的文字信息匹配到的信息点之间的距离，对匹配到的信息点进行筛选，筛选出位于摄像机所在区域内或相互距离在一定范围内的信息点。具体筛选方法在上文已经描述，这里不再赘述。

本实施例位置处理模块从识别出的信息点集合中选取至少两个信息点，执行如下操作：

根据信息点的属性确定信息点的可信度；

根据信息点的可信度，从识别出的信息点集合中选取可信度最高的至少两个信息点。

比如政府机构信息点的可信度高，小商铺信息点的可信度低，优先选择可信度高的信息点来标定摄像机的位置。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种自动确定摄像机位置的方法，用于确定摄像机的经纬度，其特征在于，所述自动确定摄像机位置的方法包括：

控制摄像机转动，拍摄周围场景的视频图像，根据所拍摄的视频图像识别出周围场景中的信息点集合，记录摄像机拍摄视频图像时的参数及识别出的信息点的经纬度，所述摄像机拍摄视频图像时的参数包括云台转动的角度和摄像机的变焦参数；

从识别出的信息点集合中选取至少两个信息点，根据其经纬度及其对应的摄像机拍摄视频图像时的参数，计算出摄像机的经纬度。

2.根据权利要求1所述的自动确定摄像机位置的方法，其特征在于，所述摄像机拍摄视频图像时的参数包括云台转动的角度，所述控制摄像机转动，拍摄周围场景的视频图像，包括：

根据设定的角度与方向，控制云台转动，拍摄周围场景的视频图像，并获取云台反馈的摄像机拍摄视频图像时对应的云台转动的角度；

或，根据设定的角度与方向，控制云台按照预设的时间转动，拍摄周围场景的视频图像，并根据云台最大转动角度和拍摄的次数计算出摄像机拍摄视频图像时对应的云台转动的角度。

3.根据权利要求1所述的自动确定摄像机位置的方法，其特征在于，所述根据所拍摄的视频图像识别周围场景中的信息点，包括：

识别出视频图像中的文字信息；

将识别出的文字信息与信息点数据库中的信息点进行匹配，记录文字信息匹配到的信息点及其经纬度；

对记录的信息点进行信息点筛选，得到摄像机周围场景中信息点集合。

4.根据权利要求3所述的自动确定摄像机位置的方法，其特征在于，所述对匹配到的信息点进行信息点筛选，还包括：

根据摄像机所处的区域或摄像机的最大拍摄距离以及不同的文字信息匹配到的信息点之间的距离，对匹配到的信息点进行筛选，筛选出位于摄像机所在区域内或相互距离在一定范围内的信息点。

5.根据权利要求1所述的自动确定摄像机位置的方法，其特征在于，所述从识别出的信息点集合中选取至少两个信息点，包括：

根据信息点的属性确定信息点的可信度；

根据信息点的可信度，从识别出的信息点集合中选取可信度最高的至少两个信息点。

6.一种自动确定摄像机位置的装置，用于确定摄像机的经纬度，其特征在于，所述自动确定摄像机位置的装置包括：

信息点识别模块，用于控制摄像机转动，拍摄周围场景的视频图像，根据所拍摄的视频图像识别出周围场景中的信息点集合，记录摄像机拍摄视频图像时的参数及识别出的信息点的经纬度，所述摄像机拍摄视频图像时的参数包括云台转动的角度和摄像机的变焦参数；

位置处理模块，用于从识别出的信息点集合中选取至少两个信息点，根据其经纬度及其对应的摄像机拍摄视频图像时的参数，计算出摄像机的经纬度。

7.根据权利要求6所述的自动确定摄像机位置的装置，其特征在于，所述摄像机拍摄视频图像时的参数包括云台转动的角度，所述信息点识别模块在控制摄像机转动，拍摄周围场景的视频图像时，执行如下操作：

根据设定的角度与方向，控制云台转动，拍摄周围场景的视频图像，并获取云台反馈的摄像机拍摄视频图像时对应的云台转动的角度；

或，根据设定的角度与方向，控制云台按照预设的时间转动，拍摄周围场景的视频图像，并根据云台最大转动角度和拍摄的次数计算出摄像机拍摄视频图像时对应的云台转动的角度。

8.根据权利要求6所述的自动确定摄像机位置的装置，其特征在于，所述信息点识别模块根据所拍摄的视频图像识别周围场景中的信息点，执行如下操作：

识别出视频图像中的文字信息；

将识别出的文字信息与信息点数据库中的信息点进行匹配，记录文字信息匹配到的信息点及其经纬度；

对记录的信息点进行信息点筛选，得到摄像机周围场景中信息点集合。

9.根据权利要求8所述的自动确定摄像机位置的装置，其特征在于，所述信息点识别模块对匹配到的信息点进行信息点筛选，还执行如下操作：

根据摄像机所处的区域或摄像机的最大拍摄距离以及不同的文字信息匹配到的信息点之间的距离，对匹配到的信息点进行筛选，筛选出位于摄像机所在区域内或相互距离在一定范围内的信息点。

10.根据权利要求6所述的自动确定摄像机位置的装置，其特征在于，所述位置处理模块从识别出的信息点集合中选取至少两个信息点，执行如下操作：

根据信息点的属性确定信息点的可信度；

根据信息点的可信度，从识别出的信息点集合中选取可信度最高的至少两个信息点。