一种根据监控目标位置生成最优监控位置的方法

摘要

本发明公开了一种根据监控目标位置生成最优监控位置的方法，包括依次进行的：建立受监控区域的三维物理模型，获取三维物理模型中监控目标的中心点位置和外形尺寸，采集摄像机镜头参数；计算摄像机与监控目标的距离；得到最优的监控位置三大步骤。通过本发明提供的方法，可根据监控目标的位置自动生成摄像机预置位，使摄像机能够快速、准确的转到预置位，避免目测布局法灵活性不足、准确性低、精度低的不足，避免了多次进行实地场景勘测带来的资金浪费。

说明书

技术领域

本发明涉及图像采集摄像机安装点选取方法技术领域，特别是涉 及一种根据监控目标位置生成最优监控位置的方法。

背景技术

变电站无人值守系统，能够实现变电站复杂环境的无人值守监测， 实现对远程设备的分布式监控和集中式管理，其中，视频监控系统作 为图像采集分析单元，是变电站无人值守系统的重要组成部分。

视频监控系统作为支撑变电站无人值守的基础，需要实时监控设 备的运行状态。目前作为视频监控系统前端设备的摄像机，其布局都 是先根据二维图纸安装，安装好后再根据肉眼识别调整摄像机的位置， 此种摄像机的安装方法属于目测布局方法。这种方法缺乏灵活性，精 度低，而且不一定能按照设计的图像采集要求准确地监控对应设备； 同时，采用目测布局方法，往往需要多次进行实地场景勘测，反复调 试，这样也带来的资金、时间和人力的浪费。

发明内容

针对上述现有技术中视频监控系统中的摄像机一般采用目测布 局方法进行安装，采用此种方法灵活性低、安装精度低、不利于成像 质量，同时，安装过程也不利于资金、时间和人力成本控制等问题， 本发明提供了一种根据监控目标位置生成最优监控位置的方法。

针对上述问题，本发明提供的一种根据监控目标位置生成最优监 控位置的方法通过以下技术要点来达到目的：一种根据监控目标位置 生成最优监控位置的方法，包括顺序进行的以下步骤：

S1：建立受监控区域的三维物理模型，获取三维物理模型中监控 目标的中心点位置和外形尺寸；采集摄像机镜头参数，所述镜头参数 包括镜头成像元件的宽度以及镜头成像元件的焦距；

S2：得到摄像机与监控目标的距离，得到所述的距离通过如下方 法实现：Dis＝(Wf)/(wλ)

其中，上式中f为镜头成像元件的焦距、W为监控目标宽度、w 为摄像机镜头成像元件的宽度、Dis为摄像机与监控目标的距离，λ 为监控目标显示在所得图像上所占的比例；

S3：得到最优的监控位置，得到所述监控位置通过如下方法实 现：以监控目标的中心点为球心，作半径为Dis的球面；在监控目标 中心点位置的上方取与所述中心点距离为监控目标宽度的水平面， 所述水平面与所述球面的相交圆即为最优监控位置。

以上方案中，由于监控目标的外形尺寸以及监控目标的中心点 可方便的测量，采用的摄像机镜头参数也为直观数据，再结合三维 物理模型，可根据监控目标的位置自动生成摄像机预置位，使摄像 机能够快速、准确的转到预置位，避免目测布局法灵活性不足、准 确性低、精度低的不足，避免了多次进行实地场景勘测带来的资金 浪费。

更进一步的技术方案为：

为便于对摄像机位置以及监控目标位置进行量化，所述三维物 理模型建立在三维空间直角坐标系中。

为在三维空间直角坐标系中得到摄像机的准确位置坐标，所述 监控目标中心点位置在三维空间直角坐标系中的位置坐标为O(O_x， O_y，O_z)，所述最优监控位置坐标的具体数值满足如下方程：

其中，x、y、z分别表示最优监控 位置的横轴坐标值、纵轴坐标值和竖轴坐标值；r为摄像机镜头与过 监控目标中心点的垂线的距离，即水平面与所述球面的相交圆的半 径；所述angle为摄像机镜头与所述垂线的距离连线与横轴的夹角； 三维空间直角坐标系中，X轴为横轴，Y轴为纵轴，Z轴为竖轴。

为使得摄像机能够采集到监控目标上侧的整体图像，所述监控目 标宽度W为监控目标宽度的最大宽度。

为使得监控目标能够在摄像机图像中占据较大的比例，以使得摄 像机图像能够准确、直观的反应监控目标的运行状态，利于摄像机监 控效果，所述监控目标显示在所得图像上所占的比例λ的取值范围 介于0.8至0.95之间。

本发明具有以下有益效果：

由于监控目标的外形尺寸以及监控目标的中心点可方便的测量， 采用的摄像机镜头参数也为直观数据，再结合三维物理模型，可根据 监控目标的位置自动生成摄像机预置位，使摄像机能够快速、准确的 转到预置位，避免目测布局法灵活性不足、准确性低、精度低的不足， 避免了多次进行实地场景勘测带来的资金浪费。

附图说明

图1是本发明所述的一种根据监控目标位置生成最优监控位置的方 法一个具体实施例的实现流程图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但是本发明的结 构不仅限于以下实施例。

实施例1：

如图1所示，一种根据监控目标位置生成最优监控位置的方法， 包括顺序进行的以下步骤：

S1：建立受监控区域的三维物理模型，获取三维物理模型中监控 目标的中心点位置和外形尺寸；采集摄像机镜头参数，所述镜头参数 包括镜头成像元件的宽度以及镜头成像元件的焦距；

S2：得到摄像机与监控目标的距离，得到所述的距离通过如下方 法实现：Dis＝(Wf)/(wλ)

其中，上式中f为镜头成像元件的焦距、W为监控目标宽度、w 为摄像机镜头成像元件的宽度、Dis为摄像机与监控目标的距离，λ 为监控目标显示在所得图像上所占的比例；

S3：得到最优的监控位置，得到所述监控位置通过如下方法实 现：以监控目标的中心点为球心，作半径为Dis的球面；在监控目标 中心点位置的上方取与所述中心点距离为监控目标宽度的水平面， 所述水平面与所述球面的相交圆即为最优监控位置。

本实施例中，由于监控目标的外形尺寸以及监控目标的中心点 可方便的测量，采用的摄像机镜头参数也为直观数据，再结合三维 物理模型，可根据监控目标的位置自动生成摄像机预置位，使摄像 机能够快速、准确的转到预置位，避免目测布局法灵活性不足、准 确性低、精度低的不足，避免了多次进行实地场景勘测带来的资金 浪费。

实施例2：

本实施例在实施例1的基础上作进一步限定：为便于对摄像机位 置以及监控目标位置进行量化，所述三维物理模型建立在三维空间直 角坐标系中。

为在三维空间直角坐标系中得到摄像机的准确位置坐标，所述 监控目标中心点位置在三维空间直角坐标系中的位置坐标为O(O_x， O_y，O_z)，所述最优监控位置坐标的具体数值满足如下方程：

其中，x、y、z分别表示最优监控 位置的横轴坐标值、纵轴坐标值和竖轴坐标值；r为摄像机镜头与过 监控目标中心点的垂线的距离，即水平面与所述球面的相交圆的半 径；所述angle为摄像机镜头与所述垂线的距离连线与横轴的夹角； 三维空间直角坐标系中，X轴为横轴，Y轴为纵轴，Z轴为竖轴。

实施例3：

本实施例在实施例1的基础上作进一步限定：为使得摄像机能够 采集到监控目标上侧的整体图像，所述监控目标宽度W为监控目标宽 度的最大宽度。

实施例4：

本实施例在实施例1的基础上作进一步限定：为使得监控目标能 够在摄像机图像中占据较大的比例，以使得摄像机图像能够准确、直 观的反应监控目标的运行状态，利于摄像机监控效果，所述监控目标 显示在所得图像上所占的比例λ的取值范围介于0.8至0.95之间。

举例：

监控变电站内室外一主变压器，为举例方便计算，设定该主变压 器外形尺寸为：长5m，宽2.5m，高2.5m的立方体，以该立方体的底 面中心为三维坐标系的空间系原点(X、Y、Z坐标为0)，则该立方体 中心原点坐标为X＝0，Y＝0，Z＝1.25，立方体八个顶点坐标为：(2.5， 1.25，0)，(2.5，-1.25，0)，(-2.5，-1.25，0)，(-2.5，1.25，0)，(2.5， 1.25，2.5)，(2.5，-1.25，2.5)，(-2.5，-1.25，2.5)，(-2.5，1.25，2.5)， 设定该主变压器长宽高边线与三维坐标系X、Y、Z坐标系平行，则公 式中angle为90°，设定监控摄像机型号为三星SNP-3301HP，该摄像 机有效像素为752(H)×582(V),焦距:3.5-105mm(30X)，成像元件尺寸 为4.8mm(H)×3.6mm(V)；设定监控对象为该变压正侧面(长5m，高 2.5m的一平面)中心。由于摄像机有效像素为752(H)×582(V)，图像 有效宽高比为752÷582≈1.292，而监控对象正侧面宽高比为5÷2.5＝2， 所以为了能在监控画面中能够展现该正侧面的全貌，则应以变压器正 侧面宽(5m)为基准计算摄像机位置。由于摄像机焦距为 3.5-105mm(30X)，根据实际经验，为了方便在需要的时候拉近或者拉 远摄像机画面，观察局部或者整体，一般情况下取焦距靠近最小焦距 的某一数值，所以在计算摄像机位置时，我们设定当前摄像机焦距 17.5mm(5X)为计算焦距，λ取值0.8，由于f和w单位相同，且分别为 分子分母，单位可以不用转换，根据公式Dis＝(Wf)/(wλ)带入计算： W＝5m，f＝17.5mm，w＝4.8mm,λ＝0.8，计算出摄像机与监控目标中 心距离Dis≈22.786m。根据公式监控对 象该摄像机中，angle为90°，r＝1.25m,Wy＝Dis≈22.786m,坐标系原点 为变压器底面中心，带入计算得出摄像机坐标为 x＝0+1.25×cos(90°)＝0， y＝0+22.786＝22.786,z＝0+1.25×sin(90°)＝1.25，故根据以上得出监控 摄像机在三维空间坐标系中的位置为(X＝0,Y＝22.786,Z＝1.25)。在应用 中，整个三维坐标系的原点是固定的，针对不同的监控对象，根据以 上公式可计算出相应的监控摄像机坐标。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明作的进一步详细说明， 不能认定本发明的具体实施方式只局限于这些说明。对于本发明所属 技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的技术方案下得出的 其他实施方式，均应包含在本发明的保护范围内。