一种基于视频的移动目标追踪方法和装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种基于视频的移动目标追踪方法和装置。所述方法包括：根据移动目标在移动过程中经过的至少两个位置，生成所述移动目标从所述至少两个位置中的起始位置移动到终止位置的可达路径；依次判断预先选定的摄像机的可视域和所述可达路径是否有交集；如果所述摄像机的可视域和所述可达路径有交集，则计算所述摄像机的碰撞因子值；根据所述碰撞因子值的大小对摄像机进行排序，以生成摄像机列表，以便根据所述摄像机列表中的摄像机拍摄到的视频追踪所述移动目标。通过本发明的技术方案，能够自动筛选出拍摄到移动目标的摄像机列表，不需要人工逐个排查，提高视频追踪的效率，同时用户操作非常简洁，用户可获得非常好的使用体验。
【专利说明】一种基于视频的移动目标追踪方法和装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及视频监控【技术领域】，尤其涉及一种基于视频的移动目标追踪方法和装 置。
【背景技术】
[0002] 视频监控是安全防范系统的重要组成部分，它是一种防范能力较强的综合系统， 视频监控以其直观、准确、及时和信息内容丰富而广泛应用于众多场合。
[0003] 在很多应用场景下，比如：出现犯罪事件，用户需要对事发地点周围的摄像机拍摄 到的视频录像进行逐一排查，以寻找嫌疑目标。但是，在实际应用中，用户追踪的嫌疑目标 往往是移动目标（比如：人或者车辆等），并且会涉及到的数量庞大的摄像机，采用人工排 查耗时多，使用不变，同时容易出错。
【发明内容】
[0004] 有鉴于此，本发明提供一种基于视频的移动目标追踪方法和装置。
[0005] 具体地，本发明是通过如下技术方案实现的：
[0006] 一种基于视频的移动目标追踪方法，所述方法包括：
[0007] 根据移动目标在移动过程中经过的至少两个位置，生成所述移动目标从所述至少 两个位置中的起始位置移动到终止位置的可达路径；
[0008] 依次判断预先选定的摄像机的可视域和所述可达路径是否有交集；
[0009] 如果所述摄像机的可视域和所述可达路径有交集，则计算所述摄像机的碰撞因子 值；
[0010] 根据所述碰撞因子值的大小对摄像机进行排序，以生成摄像机列表，以便根据所 述摄像机列表中的摄像机拍摄到的视频追踪所述移动目标以供视频追踪。
[0011] 进一步地，所述计算所述摄像机的碰撞因子值，包括：
[0012] 确定有效路径上的关联线段，所述有效路径为位于所述摄像机可视域中的可达路 径；
[0013] 计算所述关联线段相对于所述摄像机的边缘垂线的相对长度；
[0014] 计算所述相对长度和所述摄像机针对所述移动目标的实际可视半径的比值，将所 述比值作为所述摄像机的碰撞因子值。
[0015] 进一步地，所述确定有效路径上的关联线段，包括：
[0016] 判断所述有效路径与所述摄像机的边缘垂线是否相交；
[0017] 如果所述有效路径与所述摄像机的边缘垂线相交，则将所述有效路径与所述摄像 机的边缘垂线的交点与所述有效路径中距离摄像机最近的端点之间的线段作为所述关联 线段；
[0018] 如果所述有效路径与所述摄像机的边缘垂线不相交，则将所述有效路径作为所述 有效线段。
[0019] 进一步地，所述摄像机的边缘垂线垂直于所述摄像机可视角的角平分线；
[0020] 所述计算所述关联线段相对于所述摄像机的边缘垂线的相对长度，包括：
[0021] 如果所述关联线段与所述摄像机可视角的角平分线平行，则根据所述摄像机的可 视角和所述关联线段的长度计算所述相对长度；
[0022] 如果所述关联线段不与所述摄像机可视角的角平分线平行，则计算所述关联线段 在所述摄像机的边缘垂线上的投影的长度，将所述投影的长度作为所述相对长度。
[0023] 进一步地，所述依次判断预先选定的摄像机的可视域和所述可达路径是否有交 集，包括：
[0024] 从数据库中获取所述摄像机的单位物宽可视半径；
[0025] 根据所述单位物宽可视半径、移动目标的物宽以及预设的物宽值倍数，计算所述 摄像机针对所述移动目标的实际可视半径；
[0026] 根据所述实际可视半径，依次判断预先选定的摄像机的可视域和所述可达路径是 否有交集。
[0027] 一种基于视频的移动目标追踪装置，所述装置包括：
[0028] 路径生成单元，用于根据移动目标在移动过程中经过的至少两个位置，生成所述 移动目标从所述至少两个位置中的起始位置移动到终止位置的可达路径；
[0029] 交集判断单元，用于依次判断预先选定的摄像机的可视域和所述可达路径是否有 交集；
[0030] 因子计算单元，用于在所述摄像机的可视域和所述可达路径有交集时，计算所述 摄像机的碰撞因子值；
[0031] 列表生成单元，用于根据所述碰撞因子值的大小对摄像机进行排序，以生成摄像 机列表，以便根据所述摄像机列表中的摄像机拍摄到的视频追踪所述移动目标。
[0032] 进一步地，所述因子计算单元包括：
[0033] 线段确定子单元，用于确定有效路径上的关联线段，所述有效路径为位于所述摄 像机可视域中的可达路径；
[0034] 第一计算子单元，用于计算所述关联线段相对于所述摄像机的边缘垂线的相对长 度；
[0035] 第二计算子单元，用于计算所述相对长度和所述摄像机针对所述移动目标的实际 可视半径的比值，将所述比值作为所述摄像机的碰撞因子值。
[0036] 进一步地，所述线段确定子单元，具体判断所述有效路径与所述摄像机的边缘垂 线是否相交，在所述有效路径与所述摄像机的边缘垂线相交时，将所述有效路径与所述摄 像机的边缘垂线的交点与所述有效路径中距离摄像机最近的端点之间的线段作为所述关 联线段，在所述有效路径与所述摄像机的边缘垂线不相交时，将所述有效路径作为所述有 效线段。
[0037] 进一步地，所述摄像机的边缘垂线垂直于所述摄像机可视角的角平分线；
[0038] 所述第一计算子单元，具体在所述关联线段与所述摄像机可视角的角平分线平行 时，根据所述摄像机的可视角和所述关联线段的长度计算所述相对长度；在所述关联线段 不与所述摄像机可视角的角平分线平行时，计算所述关联线段在所述摄像机的边缘垂线上 的投影的长度，将所述投影的长度作为所述相对长度。
[0039] 进一步地，所述交集判断单元包括：
[0040] 半径获取子单元，用于从数据库中获取所述摄像机的单位物宽可视半径；
[0041] 第三计算子单元，用于根据所述单位物宽可视半径、移动目标的物宽以及预设的 物宽值倍数，计算所述摄像机针对所述移动目标的实际可视半径；
[0042] 交集判断子单元，用于根据所述实际可视半径，依次判断预先选定的摄像机的可 视域和所述可达路径是否有交集。
[0043] 由以上描述可以看出，本发明可以根据摄像机的可视域和移动目标的可达路径自 动筛选出能够拍摄到所述移动目标的摄像机列表，不需要人工逐个排查，提高视频追踪的 效率，同时用户操作非常简洁，用户可获得非常好的使用体验。
【专利附图】
【附图说明】
[0044] 图1是本发明一示例性实施例示出的一种基于视频的移动目标追踪方法流程图。
[0045] 图2是本发明一示例性实施例示出的一种判断摄像机的可视域和可达路径是否 有交集的流程图。
[0046] 图3是本发明一示例性实施例示出的一种计算摄像机的碰撞因子值的流程图。
[0047] 图4是本发明一示例性实施例示出的一种有效线段示意图。
[0048] 图5是本发明一示例性实施例示出的另一种有效线段示意图。
[0049] 图6是本发明一示例性实施例示出的一种计算相对长度的示意图。
[0050] 图7是本发明一示例性实施例示出的另一种计算相对长度的示意图。
[0051] 图8是本发明一示例性实施例示出的一种视频监控系统中的用户终端的结构示 意图。
[0052] 图9是本发明一示例性实施例示出的一种基于视频的移动目标追踪装置的结构 示意图。
【具体实施方式】
[0053] 请参考图1，本发明提供一种基于视频的移动目标追踪方法，可以应用在视频监控 系统中的用户终端设备上，比如：安装有监控管理软件的计算机。所述基于视频的移动目标 追踪方法可以包括以下步骤：
[0054] 步骤101，根据移动目标在移动过程中经过的至少两个位置，生成所述移动目标从 所述至少两个位置中的起始位置移动到终止位置的可达路径。
[0055] 在本实施例中，当用户需要对移动目标进行视频追踪时，可以先在用户终端 设备上输入所述移动目标在移动过程中经过的至少两个位置。具体地，用户可以在 GIS (Geographic Information System，地理信息系统）地图中选定所述至少两个位置，并 在所述至少两个位置中指定所述移动目标在移动过程中的起始位置和终止位置。当然，用 户也可以直接输入所述至少两个位置的经炜度坐标，本发明对此不作特殊限制。
[0056] 在本步骤中，可以根据所述至少两个位置，生成所述移动目标从起始位置到终止 位置的可达路径，所述可达路径是所述移动目标在移动过程中可能选取的路径。比如：可以 根据所述至少两个位置的位置，选取周围的路网节点，所述路网节点可以理解为是地图上 的路口，并可以将两个路网节点之间的距离作为两个路网节点之间路径的权值，其中，不相 连的两个路网节点之间的权值为无穷大。根据所有路网节点之间路径的权值，采用最短路 径算法，比如：Djikstra算法，生成从所述至少两个位置中起始位置到终止位置的最短可 达路径、次短可达路径等多条可达路径。其中，生成的可达路径的数量可以由开发人员进行 设置，比如：10条，本发明对此不作特殊限制。
[0057] 在生成从所述至少两个位置中起始位置到终止位置的多条可达路径后，可以将所 述多条可达路径通过所述GIS地图展现给用户。考虑到实际情况，移动目标在移动过程中 往往会选择较短的可达路径，所以，在本发明中可以在生成的所述多条可达路径中选择两 条或三条展现给用户，比如：可以展现给用户最短可达路径和次短可达路径，如果用户需要 的不是所述最短可达路径，也不是所述次短可达路径，则在获取到用户的指令后，可以展现 所述多条可达路径中的其他可达路径。
[0058] 在将所述可达路径展现给用户后，用户如果已经知道所述移动目标的实际移动路 径，则可以从展现的所述可达路径中选择所述移动目标的实际移动路径。用户如果不知道 所述移动目标的实际移动路径，则可以针对每条可达路径，分别执行下述步骤生成摄像机 列表，以进行视频追踪，本发明对此不作特殊限制。
[0059] 需要说明的是，本步骤中生成的所述多条可达路径都必须要经过所述至少两个位 置中的所有位置。举例来说，假设用户输入所述移动目标在移动过程中经过的四个位置，分 别为：A位置、B位置、C位置以及D位置，其中A位置是起始位置，D位置是终止位置，则本 步骤生成的从A位置到D位置的多条可达路径，都经过B位置和C位置。进一步地，用户还 可以指定所述移动目标在移动过程中经过B位置和C位置的顺序，本发明对此不作特殊限 制。
[0060] 步骤102,依次判断预先选定的摄像机的可视域和所述可达路径是否有交集。
[0061] 在本步骤中，用户可以在其管理的摄像机中预先选定一部分摄像机以进行所述摄 像机可视域和所述可达路径是否有交集的判断，比如：用户可以根据生成的所述可达路径， 选择位于所述可达路径周围的摄像机。当然，也可以将用户管理的所有摄像机作为所述预 先选定的摄像机，本发明对此不作限制。
[0062] 请参考图2,所述依次判断预先选定的摄像机的可视域和所述可达路径是否有交 集，可以包括以下步骤：
[0063] 步骤1021，获取预先选定的所述摄像机的单位物宽可视半径。
[0064] 在本实施例中，服务器数据库中或者本地的配置文件中会存储有各个摄像机的单 位物宽可视半径，所述单位物宽可视半径可以根据摄像机的静态参数和动态参数进行计算 得到。具体地，摄像机在安装完毕后，其镜头焦距、视距、感光器件尺寸以及安装高度和角度 等参数是固定的，称为静态参数。对于固定摄像机而言，其单位物宽可视半径是固定的值。 但对于云台摄像机而言，在工作的过程中，其方位角、俯仰角等参数是变化的，这些参数称 为动态参数，所以云台摄像机的单位物宽可视半径是变化的，取决于所述动态参数。
[0065] 在本实施例中，用r来表示摄像机的单位物宽可视半径，根据摄像机的成像原理： f/d = w/W，其中，f为焦距，d为物距，w为像宽，W为物宽，感光元件尺寸大小为mXm，其中 感光元件每个单元像素为nXn，如果要看清楚某一个物体需要的像素为kXk，则像宽w = mXn/k，取值物宽W = 1，则所述单位物宽可视半径r = d = f/w = f Xk/(mXn)。服务器 可以根据固定摄像机的静态参数计算出所述固定摄像机的单位物宽可视半径，并将其存储 在数据库中。服务器可以获取云台摄像机在当前位置的动态参数，并根据所述动态参数计 算出云台摄像机在当前时刻的单位物宽可视半径，并将该单位物宽可视半径打上时间标记 后存储在数据库中。关于所述摄像机的单位物宽可视半径的计算以及存储，本领域技术人 员可以参照相关技术中的实现方式，本发明在此不再一一赘述。
[0066] 步骤1022,根据所述单位物宽可视半径、移动目标的物宽以及预设的物宽值倍数， 计算所述摄像机针对所述移动目标的实际可视半径。
[0067] 在本实施例中，用户可以输入所述移动目标的物宽以及物宽值倍数，以用来计算 摄像机针对所述移动目标的实际可视半径。具体地，用R来表示所述实际可视半径，则R = rXWXN，其中，W为所述移动目标的物宽，N为所述物宽值倍数。本实施例在计算摄像机的 实际可视半径时，引入物宽值倍数N，当N等于1的时候，用户刚好可以看清摄像机拍摄到 的移动目标，即所述移动目标的像素刚好是k。如果用户只需要模糊筛选所述移动目标，则 可以设置大于1的物宽值倍数N。如果用户需要精确筛选所述移动目标，则可以设置小于1 的物宽值倍数N。
[0068] 步骤1023,根据所述实际可视半径，依次判断预先选定的摄像机的可视域和所述 可达路径是否有交集。
[0069] 基于前述步骤1022,在计算出所述摄像机针对移动目标的实际可视半径后，可以 遍历预先选定的摄像机，依次根据所述实际可视半径判断摄像机的可视域和所述可达路径 是否有交集。具体地，可以根据所述摄像机所在位置的经炜度信息、所述实际可视半径、所 述可达路径的经炜度信息判断摄像机的可视域和所述可达路径是否有交集，具体算法可以 参照相关技术，本发明在此不再一一赘述。如果所述摄像机的可视域和所述可达路径有交 集，则执行步骤102,如果所述摄像机的可视域和所述可达路径没有交集，则继续执行本步 骤，对下一个摄像机进行判断。
[0070] 步骤103,如果所述摄像机的可视域和所述可达路径有交集，则计算所述摄像机的 碰撞因子值。
[0071] 基于前述步骤102的判断结果，如果所述摄像机的可视域和所述可达路径有交 集，则在本步骤中，计算所述摄像机的碰撞因子值，所述碰撞因子值用来表示所述摄像机拍 摄到的视频中包含所述移动目标的内容的多少，也可以理解为所述摄像机拍摄到所述移动 目标的清晰度。
[0072] 请参考图3,所述计算摄像机的碰撞因子值，可以包括以下步骤：
[0073] 步骤1031，确定有效路径上的关联线段，所述有效路径为位于所述摄像机可视域 中的可达路径。
[0074] 在本实施例中，将位于所述摄像机可视域内的可达路径称为有效路径，即所述摄 像机能够拍摄到所述可达路径中的有效路径。请参考图4,假设摄像机在0点，所述摄像机 的实际可视半径为R，则点OPQ组成的扇形就是所述摄像机的可视域。假设，移动目标在移 动过程中的起始位置是A点，终止位置是D点，所述可达路径为A - B - C - D，即所述可达 路径为线段AB，线段BC以及线段CD。由图4可以看出，所述可达路径在所述摄像机可视域 中的有效路径为线段BC和所述摄像机可视域边缘的两个交点之间的线段，即所述有效线 段为线段XJ 2。
[0075] 请进一步参考图4,本发明在计算摄像机的碰撞因子值时，引入摄像机的边缘垂线 作为辅助线，所述摄像机的边缘垂线为所述摄像机的扇形可视域弧形边缘的两点的连线， 即直线PQ为所述摄像机的边缘垂线。可以理解的是，所述直线PQ垂直于所述摄像机的可 视角ZPOQ的角平分线。
[0076] 在本步骤中，在确定所述有效路径上的关联线段时，先判断所述有效路径与所述 边缘垂线是否相交。如果所述有效路径与所述边缘垂线不相交，则可以将所述有效路径作 为所述关联线段。图4所示的就是这种情况，在图4中有效路径（线段X :X2)与边缘垂线PQ 不相交，则所述有效路径的关联线段就是线段X:X 2。
[0077] 如果所述有效路径与所述边缘垂线相交，则将所述有效路径与所述摄像机的边缘 垂线的交点与所述有效路径中距离摄像机最近的端点之间的线段作为所述关联线段。请参 考图5,线段X :X2与边缘垂线PQ相交于点X 3，则可以先取点X3，然后计算所述有效路径的两 个端点与摄像机的距离，也就是计算点&和点X 2与摄像机的距离，选取所述两个端点中距 离摄像机最近的点，即选取点X2,则线段X 2X3就是所述有效线段的关联线段。
[0078] 步骤1032,计算所述关联线段相对于所述摄像机的边缘垂线的相对长度。
[0079] 基于前述步骤1031，在确定所述有效路径的关联线段后，在本步骤中，计算所述关 联线段相对于所述摄像机的边缘垂线的相对长度。
[0080] 在本步骤中，根据所述关联线段与所述边缘垂线的位置关系，分为两种情况：
[0081] 情况一：所述关联线段与所述摄像机可视角的角平分线平行，即所述关联线段垂 直于所述边缘垂线。
[0082] 请参考图6,假设线段X2X3为有效路径的关联线段，线段X 2X3与直线PQ垂直，则可 以通过直角三角形PX2X 3计算PX 3的长度，并将PX 3的长度的二倍作为所述关联线段相对于 所述摄像机的边缘垂线的相对长度。具体地，假设所述关联线段X 2X3的长度为L，所述相对 长度为L'，则
【权利要求】
1. 一种基于视频的移动目标追踪方法，其特征在于，所述方法包括： 根据移动目标在移动过程中经过的至少两个位置，生成所述移动目标从所述至少两个 位置中的起始位置移动到终止位置的可达路径； 依次判断预先选定的摄像机的可视域和所述可达路径是否有交集； 如果所述摄像机的可视域和所述可达路径有交集，则计算所述摄像机的碰撞因子值； 根据所述碰撞因子值的大小对摄像机进行排序，W生成摄像机列表，W便根据所述摄 像机列表中的摄像机拍摄到的视频追踪所述移动目标。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于， 所述计算所述摄像机的碰撞因子值，包括： 确定有效路径上的关联线段，所述有效路径为位于所述摄像机可视域中的可达路径； 计算所述关联线段相对于所述摄像机的边缘垂线的相对长度； 计算所述相对长度和所述摄像机针对所述移动目标的实际可视半径的比值，将所述比 值作为所述摄像机的碰撞因子值。
3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于， 所述确定有效路径上的关联线段，包括： 判断所述有效路径与所述摄像机的边缘垂线是否相交； 如果所述有效路径与所述摄像机的边缘垂线相交，则将所述有效路径与所述摄像机 的边缘垂线的交点与所述有效路径中距离摄像机最近的端点之间的线段作为所述关联线 段； 如果所述有效路径与所述摄像机的边缘垂线不相交，则将所述有效路径作为所述有效 线段。
4. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于， 所述摄像机的边缘垂线垂直于所述摄像机可视角的角平分线； 所述计算所述关联线段相对于所述摄像机的边缘垂线的相对长度，包括： 如果所述关联线段与所述摄像机可视角的角平分线平行，则根据所述摄像机的可视角 和所述关联线段的长度计算所述相对长度； 如果所述关联线段不与所述摄像机可视角的角平分线平行，则计算所述关联线段在所 述摄像机的边缘垂线上的投影的长度，将所述投影的长度作为所述相对长度。
5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于， 所述依次判断预先选定的摄像机的可视域和所述可达路径是否有交集，包括： 获取预先选定的所述摄像机的单位物宽可视半径； 根据所述单位物宽可视半径、移动目标的物宽W及预设的物宽值倍数，计算所述摄像 机针对所述移动目标的实际可视半径； 根据所述实际可视半径，依次判断预先选定的摄像机的可视域和所述可达路径是否有 交集。
6. -种基于视频的移动目标追踪装置，其特征在于，所述装置包括： 路径生成单元，用于根据移动目标在移动过程中经过的至少两个位置，生成所述移动 目标从所述至少两个位置中的起始位置移动到终止位置的可达路径； 交集判断单元，用于依次判断预先选定的摄像机的可视域和所述可达路径是否有交 集； 因子计算单元，用于在所述摄像机的可视域和所述可达路径有交集时，计算所述摄像 机的碰撞因子值； 列表生成单元，用于根据所述碰撞因子值的大小对摄像机进行排序，W生成摄像机列 表，W便根据所述摄像机列表中的摄像机拍摄到的视频追踪所述移动目标。
7. 根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述因子计算单元包括： 线段确定子单元，用于确定有效路径上的关联线段，所述有效路径为位于所述摄像机 可视域中的可达路径； 第一计算子单元，用于计算所述关联线段相对于所述摄像机的边缘垂线的相对长度； 第二计算子单元，用于计算所述相对长度和所述摄像机针对所述移动目标的实际可视 半径的比值，将所述比值作为所述摄像机的碰撞因子值。
8. 根据权利要求7所述的装置，其特征在于， 所述线段确定子单元，具体判断所述有效路径与所述摄像机的边缘垂线是否相交，在 所述有效路径与所述摄像机的边缘垂线相交时，将所述有效路径与所述摄像机的边缘垂线 的交点与所述有效路径中距离摄像机最近的端点之间的线段作为所述关联线段，在所述有 效路径与所述摄像机的边缘垂线不相交时，将所述有效路径作为所述有效线段。
9. 根据权利要求7所述的装置，其特征在于， 所述摄像机的边缘垂线垂直于所述摄像机可视角的角平分线； 所述第一计算子单元，具体在所述关联线段与所述摄像机可视角的角平分线平行时， 根据所述摄像机的可视角和所述关联线段的长度计算所述相对长度；在所述关联线段不与 所述摄像机可视角的角平分线平行时，计算所述关联线段在所述摄像机的边缘垂线上的投 影的长度，将所述投影的长度作为所述相对长度。
10. 根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述交集判断单元包括： 半径获取子单元，用于获取预先选定的所述摄像机的单位物宽可视半径； 第=计算子单元，用于根据所述单位物宽可视半径、移动目标的物宽W及预设的物宽 值倍数，计算所述摄像机针对所述移动目标的实际可视半径； 交集判断子单元，用于根据所述实际可视半径，依次判断预先选定的摄像机的可视域 和所述可达路径是否有交集。
【文档编号】H04N7/18GK104469324SQ201410826799
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月25日 优先权日:2014年12月25日
【发明者】叶敏挺, 方国伟, 王秋, 丁立新, 徐炜, 洪婷婷 申请人:浙江宇视科技有限公司