一种基于地理信息系统的监控视频检索方法

摘要

本发明公开了一种基于地理信息系统的监控视频检索方法。方法包括，在监控摄像机拍摄录像的同时，记录下监控摄像机所拍摄目标区域的可在GIS上的表示的监控区域范围。并建立起监控录像视频片段与其所监视的目标区域范围的对应关系。根据该对应关系，查找监控区域覆盖到检索目标区域的录像视频。本发明根据所拍摄监控视频的摄像机本身的地理位置信息，角度信息，放大倍数信息来计算其所拍摄视频的监控区域。本发明将监听云台摄像机的位置、角度等参数的变化，并保存这些参数的变化的记录，以在需要时准确的还原出某时段内的摄像机监控范围的变化。

权利要求

1.一种基于地理信息系统的监控视频检索方法，其特征在于包括如下步骤：

1)获取云台摄像机的地理位置、安装高度、在地理信息系统上的角度校正值信息；

2)在云台摄像机的云台指令下发时，同时发送一份云台指令的内容到监听模块，监听模块在侦测到云台指令下达后，判断云台指令对云台摄像机所拍摄视频的监控区域范围的影响，并获得对云台监控区域范围有影响的指令执行后云台的相关信息，相关信息是指摄像机的水平转角与垂直转角信息、拍摄时的CCD放大倍数，及导致以上参数发生变化的云台事件，一条云台指令的下达与执行动作称为云台事件；

3)根据获取的相关信息生成云台摄像机的地理时间标签；

4)将地理时间标签按照顺序记录，并按照时间上的对应关系映射到视频片段上；

5)在进行录像检索时，取出地理时间标签中的能够表示视频监控区域的相关信息，计算云台摄像机在地理信息系统上的监控范围；

6)将地理时间标签所反映的地理区域与检索的目标区域进行匹配，查找出覆盖被查找区域的地理时间标签所对应的时间段内的视频录像；

所述的将地理时间标签按照顺序记录，并按照时间上的对应关系映射到视频片段上步骤：

1)获取视频片段的起始时间，结束时间，拍摄视频的云台摄像机；

2)查找云台摄像机的所有地理时间标签，找出时间段与视频片段的时间段有时间重叠的地理时间标签；

3)将找到的地理时间标签集与该视频片段对应起来。

2.根据权利要求1所述的一种基于地理信息系统的监控视频检索方法，其特征在于所述的根据获取的相关信息生成云台摄像机的地理时间标签步骤：

1)填写云台摄像机的上一条地理时间标签的结束时间，计算并重新填写上一条地理时间标签的相关信息，使拍摄时的角度信息、拍摄时的CCD放大倍数信息准确反映该条地理时间标签结束时刻的云台摄像机的角度信息、CCD放大倍数；

2)生成一条新的地理时间标签，填写起始时间；

3)根据导致生成地理时间标签的云台事件，对不同的云台事件填写不同的地理时间标签的内容。

3.根据权利要求1所述的一种基于地理信息系统的监控视频检索方法，其特征在于所述的在进行录像检索时，取出地理时间标签中的能够表示视频监控区域的相关信息，计算云台摄像机在地理信息系统上的监控范围步骤：

1)根据地理时间标签中的云台相关信息，建立云台摄像机在GIS上的视域四棱锥，视域四棱锥与地图地理平面的梯形交面即为云台可视二维区域在地图上的投影；

2)根据地理时间标签中的云台相关信息，计算视域四棱锥与地图地理平面的梯形交面的几何参数，梯形交面的形状由云台的高度和云台在垂直转角确定，梯形交面的大小由云台的CCD放大倍数确定，梯形交面的位置由云台的水平转角确定。

4.根据权利要求1所述的一种基于地理信息系统的监控视频检索方法，其特征在于所述的将地理时间标签所反映的地理区域与检索的目标区域进行匹配，查找出覆盖被查找区域的地理时间标签所对应的时间段内的视频录像步骤：

1)根据视频片段所对应的地理时间标签集中的地理时间标签所计算出的区域依次与检索的目标区域在地理信息系统上的图形匹配；

2)找出两图形有重叠的区域的所属地理时间标签；

3)将这些地理时间标签的起止时间内的视频片段取出，并按照时间先后顺序组合，作为查询结果呈现。

说明书

一种基于地理信息系统的监控视频检索方法

技术领域

[0001] 本发明涉及视频检索技术，特别是涉及一种基于地理信息系统的监控视频检索方法。

背景技术

[0002] 视频监控系统是安防工程的重要组成部分。它以能够提供直观、方便、丰富的信息而广泛应用于众多场合。近年来，随着宽带的普及，计算机技术的发展，图像处理技术的提高，视频监控正越来越广泛地应用到多个领域。视频监控的基本业务功能是提供对目标场合或目标对象的实时监视的手段，并对被监视的画面进行录像存储，以便事后回放。在现代监控系统中，云台摄像机是进行时实视频监控和视频录制的主要设备。它主要由负责视频采集的摄像机及负责安装、固定摄像机的支撑云台构成。云台适用于大范围进行扫描监视，它可以扩大摄像机的监视范围。其高速转动是由云台上电动机来实现，通过对云台设备发送特定格式的控制信号来控制电动机精确地转动并定位。

[0003] 视频监控系统一般24小时运作，并按照录像存储计划定时录像，也可以由人工触发或告警触发录像。

[0004] 当前在监控系统中对视频的检索主要依靠人工进行，操作繁琐，耗时耗力。而现代的视频检索技术从形式上看分为两类：一是基于文本(关键字)的检索，其检索效率取决于对视频的文本描述，其难点在于如何对视频进行准确全面的描述；二是基于内容的检索，就是根据视频的内容和上下文关系，对大规模视频数据库中的视频数据进行检索。它在没有人工参与的情况下自动提取并描述视频的特征和内容。其优点是可以通过自动地提取视听特征进行检索，其难点在于相似性如何计算，以及用户难以找到合适的示例。这些检索技术的本质都是为视频或视频片段添加含有检索目标信息的标签，所不同的是，这些标签是由人工添加还是由计算机通过相关分析后自动添加。

[0005] 当面应对于视频监控系统中的视频检索方法主要是通过存储该视频的设备去一一查找的。由于云台是转动着的，其监控的区域范围在不停的变化。所以视频录像记录的是不同时间，不同区域范围的视频信息。如果要查找某个特点区域的录像信息，例如，在要查找在过去十个小时内广场的某个角落的视频信息，而监控摄像机只有在部分时间内才能监控到该角落，那么就需要找出过去十个小时内该摄像机记录下的所有视频，并由人工观察的方式找出和该角落区域有关的视频片段。

[0006] 因此需要一种快速的视频检索方法，能够将在转动的云台摄像机所记录的不同监控区域的视频录像中，找出感兴趣的区域的视频。

发明内容

[0007] 本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种基于地理信息系统的监控视频检索方法。

[0008] 基于地理信息系统的监控视频检索方法包括如下步骤：

[0009] 1)获取云台摄像机的地理位置、安装高度、在地理信息系统上的角度校正值信息；

[0010] 2)在云台摄像机的云台指令下发时，同时发送一份云台指令的内容到监听模块，监听模块在侦测到云台指定下达后，判断云台指令对云台摄像机所拍摄视频的监控区域范围的影响，并获得对云台监控区域范围有影响的指令执行后云台的相关信息，相关信息是指摄像机的水平转角与垂直转角信息、拍摄时的CCD放大倍数，及导致以上参数发生变化的云台事件，一条云台指令的下达与执行动作称为云台事件；

[0011] 3)根据获取的相关参数生成云台摄像机的地理时间标签；

[0012] 4)将地理时间标签按照顺序记录，并按照时间上的对应关系映射到视频片段上；

[0013] 5)在进行录像检索时，取出地理时间标签中的能够表示视频监控区域的相关信息，计算云台摄像机在GIS上的监控范围；

[0014] 6)将地理时间标签所反映的地理区域与检索的目标区域进行匹配，查找出覆盖被查找区域的地理时间标签所对应的时间段内的视频录像。

[0015] 所述的根据获取的相关参数生成云台摄像机的地理时间标签步骤：

[0016] 1)填写云台摄像机的上一条地理时间标签的结束时间，计算并重新填写上一条地理时间标签的相关信息，使拍摄时的角度信息、拍摄时的CCD放大倍数信息准确反映该条地理时间标签结束时刻的云台摄像机的角度信息、CCD放大倍数；

[0017] 2)生成一条新的地理时间标签，填写起始时间；

[0018] 3)根据导致生成地理时间标签的云台事件，对不同的云台事件填写不同的地理时间标签的内容。

[0019] 所述的将地理时间标签按照顺序记录，并按照时间上的对应关系映射到视频片段上步骤：

[0020] 1)获取视频片段的起始时间，结束时间，拍摄视频的云台摄像机；

[0021] 2)查找云台摄像机的所有地理时间标签，找出时间段与视频片段的时间段有时间重叠的地理时间标签；

[0022] 3)将找到的地理时间标签集与该视频片段对应起来。

[0023] 所述的在进行录像检索时，取出地理时间标签中的云台相关信息，计算云台摄像机在地理信息系统上的监控范围步骤：

[0024] 1)根据地理时间标签中的云台相关信息，建立云台摄像机在GIS上的视域四棱锥，视域四棱锥与地图地理平面的梯形交面即为云台可视二维区域在地图上的投影；

[0025] 2)根据地理时间标签中的云台相关信息，计算视域四棱锥与地图地理平面的梯形交面的几何参数，梯形交面的形状由云台的高度和云台在垂直转角确定，梯形交面的大小由云台的CCD放大倍数确定，梯形交面的位置由云台的水平转角确定。

[0026] 所述的将地理时间标签所反映的地理区域与检索的目标区域进行匹配，查找出覆盖被查找区域的地理时间标签所对应的时间段内的视频录像步骤：

[0027] 1)根据视频片段所对应的地理时间标签集中的地理时间标签所计算出的区域依次与检索的目标区域在地理信息系统上的图形匹配；

[0028] 2)找出两图形有重叠的区域的所属地理时间标签；

[0029] 3)将这些地理时间标签的起止时间内的视频片段取出，并按照时间先后顺序组合，作为查询结果呈现。

[0030] 本发明将监控视频录像与其监控的地理区域范围联系起来，可以方便地进行根据视频内容所监控的区域来实现视频查找。而不用通过人工方式进行耗时耗力的查找。

附图说明

[0031] 图1为基于地理信息系统的监控视频检索方法的流程图；

[0032] 图2为本发明实施例的云台摄像机监控区域示意图。

具体实施方式

[0033] 基于地理信息系统的监控视频检索方法包括如下步骤：

[0034] 1)获取云台摄像机的地理位置、安装高度、在地理信息系统上的角度校正值信息，云台摄像机为地理信息系统内的对象，以上信息需要人工采集并输入地理信息系统中，在需要时取出。

[0035] 2)在云台摄像机的云台指令下发时，同时发送一份云台指令的内容到监听模块，监听模块在侦测到云台指定下达后，判断云台指令对云台摄像机所拍摄视频的监控区域范围的影响，如果云台指令为预制位切换，预置位巡航，速度改变，云台向左转，云台向右转，云台向上转，云台向下转，则获得对云台监控区域范围有影响的指令执行后云台的相关信息，相关信息是指摄像机的水平转角与垂直转角信息、拍摄时的CCD放大倍数，及导致以上参数发生变化的云台事件，一条云台指令的下达与执行动作称为云台事件；

[0036] 3)根据获取的相关参数生成云台摄像机的地理时间标签；将一条用于反映云台摄像机在一定时间段内的相关参数的据据记录称为一条云台地理时间标签。它用于表示在某段时间内，云台摄像机的静态监控区域或云台摄像机的监控区域动态变化的情况。可以使用表PtzGeoIndex来表示地理时间标签。其主要字段有云台设备的ID，进入该区域的时间，离开该区域的时间，云台摄像机的水平角度，云台摄像机的垂直角度，在该时段内的云台的水平方向转速和垂直方向的转速，云台摄像机的CCD放大倍数，云台摄像机在GIS中的地理坐标位置，导致产生该标签的云台事件类型。

[0037] 根据七类可能将对云台摄像机的监控区域范围产生影响的云台指令，将其划分为如下七个类型的云台事件：

[0038] 预置位切换事件---对应于云台摄像机从任何其它位置切换到目标预置位所设定的位置。该事件将导致一条新的云台地理时间标签的产生。由于认为事件是瞬间发生的，该标签的进入该区域的时间填入在从云台指令监听模块接收到事件通知时的服务器的系统当前时间，该事件的离开该区域的时间将在下一个云台事件发生时填入。该标签的云台水平角度和云台垂直角度均为该预置位的水平角度和垂直角度。云台的水平方向转速和垂直方向的转速对该类型的事件产生标签的地理区域范围计算没有意义，但为了这个信息的传承性，将其置为和本云台摄像机上一条云台地理时间标签相同的值。如果云台地理时间标签为本云台摄像机在数据库中的第一条记录，则该值由服务端直接去云台摄像机设备或云台控制中心请求获得。

[0039] 预置位巡航事件可以看作是多次预置位切换事件的集合，没有单独列为一类事件。所在以云台巡航指令发出时，可以将其分解为多个预置位切换事件，从而实现对云台地理时间标签的记录。

[0040] 云台左转，右转，上转，下转事件。这四个事件具有很大的相似性。对应于对云台摄像机下达的向左转动，向右转动，向上转动，和向下转动命令。这四个事件不是瞬时完成的，由其产生的云台地理时间标签的进入该区域的时间为从云台指令监听模块接收到事件通知时的系统当前时间，而离开该区域的时间将在这类事件的下一个必经事件-云台停止事件发生时填写，即填入停止事件发生时的当前系统时间。该标签的云台摄像机的水平角度和垂直角度信息填写为，事件结束时刻的云台的水平和垂直角度值，其也在云台停止事件中填写。事件发生时云台的水平方向转速和垂直方向的转速，将继承自该云台摄像机上一条云台地理时间标签相同的值。如果该云台地理时间标签为本云台摄像机在数据库中的第一条记录，则该值由服务端直接去云台摄像机设备或云台控制中心请求获得。这类事件所产生的云台地理时间标签所表示的地理范围是一个动态变化的区域。在计算区域计算时，可以根据事件持续的时间，事件的类型，速度等信息计算出连续变化的区域。

[0041] 云台停止事件。对应于用户向云台摄像机下达停止转动的命令。在云台转动事件结束后必有云台停止事件。单独的云台停止事件并不会对云台摄像机的监控区域产生影响，所以只在紧随在上述云台转动事件之后的云台停止事件予以处理。该事件首先将上一条云台地理时间标签的相关字段填写完整。包括填写上一云台地理时间标签的结束时间，计算结束时水平转角和垂直转角。然后生成一条新的地理标签，开始时间填写当前时间，结束时间由下一个事件发生时填写。事件类型为云台停止事件，其它字段和上一条标签的对应字段完全相同。

[0042] 云台速度改变事件，对应于用户下达的改变云台摄像机转速的指令。云台指定监听模块在监听到该指令后，获取指令内容中的该云台摄像机新设置的水平转速和垂直转速。该事件处理同样是生成一条新的云台地理时间标签，不过该云台地理时间标签除云台的水平方向转速和垂直方向的转速外，其它字段填写空传值，事件类型为速度改变事件。当下一个事件发生后，要产生云台地理时间标签时，如果发现上一个云台地理时间标签的事件类型为速度改变事件，则不再生成新标签，而是使用新的信息云填写那些为空的字段，并且修改事件类型为新发生事件的类型。采用这种处理方式，主要由于云台速度的改变不会对当前的云台摄像机的监控区域产生直接的影响，而是影响到以后的监控区域计算。这样可以确保在计算历史某一时刻的摄像机监控区域时，可以得到该事件发生时的准确速度参数。

[0043] 4)将地理时间标签按照顺序记录，并按照时间上的对应关系映射到视频片段上；

[0044] 1)获取视频片段的起始时间，结束时间，拍摄视频的云台摄像机；

[0045] 2)查找云台摄像机的所有地理时间标签，找出时间段与视频片段的时间段有时间重叠的地理时间标签；

[0046] 3)将找到的地理时间标签集与该视频片段对应起来。将这些地理时间标签作为该视频片段的地理时间标签集。

[0047] 4)对所有参加检索的视频片段采用上述步骤处理。

[0048] 5)在进行录像检索时，取出地理时间标签中的能够表示视频监控区域的相关信息，计算云台摄像机在GIS上的监控范围；

[0049] 1)根据地理时间标签中的云台相关信息，建立云台摄像机在GIS上的视域四棱锥，视域四棱锥与地图地理平面的梯形交面即为云台可视二维区域在地图上的投影；梯形的下底为云台所能看到的最远水平线与地图地理平面的交线，梯形的上底为云台所能看到的最近水平线与地图地理平面的交线。

[0050] 2)根据地理时间标签中的云台相关信息，计算视域四棱锥与地图地理平面的梯形交面的几何参数，梯形交面的形状由云台的高度和云台在垂直转角确定，梯形交面的大小由云台的CCD放大倍数确定，梯形交面的位置由云台的水平转角确定。具体计算步骤为：设摄像机的水平视角(βh)如图2中的∠BAC，垂直方向的视角(βv)即图2中的∠MAN。云台的当前位置水平转角αh＝∠VOP，垂直俯视角αv＝∠VAO，|OA|＝H。观察到的实际区域是一个梯形区域BCDE，分别计算出B、C、D、E四个点的极坐标就可以计算观察得区域。

[0051] 设∠MAO为θ＝αv-βv/2，那么|OM|＝H*tanθ，|AM|＝H/cosθ。|BM|＝|AM|*tan(βh/2)＝(H/cosθ)*tan(βh/2)， 然后可计算出∠BOM＝arctan(|BM|/|OM|)。∠BOP＝αh-∠BOM。求得B点的极坐标为(|OB|，∠BOP)。
同理可求出C，D，E的极坐标，这样便可确定梯形交面在地图上的位置和大小了。

[0052] 6)将地理时间标签所反映的地理区域与检索的目标区域进行匹配，查找出覆盖被查找区域的地理时间标签所对应的时间段内的视频录像。

[0053] 根据查询目标的区域和时间段，复原这段时间内云台摄像机所扫描过的地理区域。将这段区域与目标区域进行匹配，最终选出匹配成功的时间段内的所有录像。

[0054] 系统要求用户输入查询的目标视频的时间段和监控区域，可以为一个在GIS上表示的圆形范围。然后取出目标时段内所有的录像，获取其云台地理时间标签集，根据这些云台地理时间标签将视频划分不同的时间片段，每个片段表示其内容所对应的地理区域。在计算出云台地理时间标签所代表的可在GIS上表示的四边形区域范围之后，然后判断目标检索范围的圆形与实际监控区域的四边形是否存在重叠，来确定是否匹配。若匹配成功，则该云台变化记录所对应的时间段内的视频录像即为符合检索要求的检索结果。将其取出，并呈现。