基于立體匹配的實(shí)時(shí)三維視頻監(jiān)控方法
【專利摘要】一種基于立體匹配的實(shí)時(shí)三維視頻監(jiān)控方法，其包括以下步驟：S1、用場(chǎng)景圖像中的若干點(diǎn)對(duì)兩個(gè)攝像機(jī)自標(biāo)定獲得各自的投影模型；S2、分別用所述兩個(gè)攝像機(jī)獲取靜態(tài)場(chǎng)景圖像構(gòu)建各自的基礎(chǔ)幀；S3、通過(guò)將當(dāng)前幀與基礎(chǔ)幀比對(duì)，分別獲取兩個(gè)攝像機(jī)輸出的兩個(gè)當(dāng)前幀中的監(jiān)控對(duì)象；S4、分別計(jì)算兩個(gè)當(dāng)前幀中的監(jiān)控對(duì)象的中心點(diǎn)；S5、分別將兩個(gè)當(dāng)前幀中的監(jiān)控對(duì)象的中心點(diǎn)通過(guò)對(duì)應(yīng)攝像機(jī)的投影模型反向投影獲得兩條三維直線；S6、通過(guò)所述兩條三維直線計(jì)算監(jiān)控對(duì)象的三維位置；重復(fù)步驟S3-S6，實(shí)現(xiàn)對(duì)場(chǎng)景的實(shí)時(shí)監(jiān)控。本發(fā)明方法實(shí)時(shí)性好，可以應(yīng)用于不利監(jiān)控環(huán)境，能夠解決物體監(jiān)控中的遮擋問(wèn)題。
【專利說(shuō)明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及視頻監(jiān)控方法，具體是一種基于立體匹配的實(shí)時(shí)三維視頻監(jiān)控方法。 基于立體匹配的實(shí)時(shí)三維視頻監(jiān)控方法

【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，視頻監(jiān)控在日常生活和特殊場(chǎng)合都扮演越來(lái)越重要的工作。傳統(tǒng)的視頻 監(jiān)控目的在于檢測(cè)視頻中的二維物體，沒(méi)有考慮物體間的空間關(guān)系或物體與特定區(qū)域的空 間關(guān)系。這樣在處理受保護(hù)區(qū)域（物體）與周圍環(huán)境中運(yùn)動(dòng)物體的相對(duì)位置關(guān)系上有很大 制約，面對(duì)遮擋問(wèn)題也難以處理。此外，現(xiàn)有視頻監(jiān)控系統(tǒng)用視頻中幀的差值或者I幀和P 幀的差值來(lái)檢測(cè)物體，視頻監(jiān)控的實(shí)時(shí)性較差。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種基于立體匹配的實(shí)時(shí)三維視頻監(jiān)控方法。
[0004] 本發(fā)明的具體技術(shù)方案為：
[0005] -種基于立體匹配的實(shí)時(shí)三維視頻監(jiān)控方法，其包括以下步驟：
[0006] S1、用場(chǎng)景圖像中的若干點(diǎn)對(duì)兩個(gè)攝像機(jī)自標(biāo)定獲得各自的投影模型；
[0007] S2、分別用所述兩個(gè)攝像機(jī)獲取靜態(tài)場(chǎng)景圖像構(gòu)建各自的基礎(chǔ)巾貞；
[0008] S3、通過(guò)將當(dāng)前幀與基礎(chǔ)幀比對(duì)，分別獲取兩個(gè)攝像機(jī)輸出的兩個(gè)當(dāng)前幀中的監(jiān) 控對(duì)象；
[0009] S4、分別計(jì)算兩個(gè)當(dāng)前幀中的監(jiān)控對(duì)象的中心點(diǎn)；
[0010] S5、分別將兩個(gè)當(dāng)前幀中的監(jiān)控對(duì)象的中心點(diǎn)通過(guò)對(duì)應(yīng)攝像機(jī)的投影模型反向投 影獲得兩條三維直線；
[0011] S6、通過(guò)所述兩條三維直線計(jì)算監(jiān)控對(duì)象的三維位置；
[0012] 重復(fù)步驟S3-S6,實(shí)現(xiàn)對(duì)場(chǎng)景的實(shí)時(shí)監(jiān)控。
[0013] 在上述的基于立體匹配的實(shí)時(shí)三維視頻監(jiān)控方法中，為了克服諸如光照、白噪聲 等因素對(duì)物體檢測(cè)的影響，快速找出當(dāng)前幀中的監(jiān)控對(duì)象，優(yōu)選地，每個(gè)攝像機(jī)的基礎(chǔ)幀包 括若干幀靜態(tài)場(chǎng)景圖像，所述若干幀靜態(tài)場(chǎng)景圖像分別在不同的光照條件下拍攝；相應(yīng)地， 所述步驟S3包括：將當(dāng)前幀分別與所述若干幀靜態(tài)場(chǎng)景圖像比對(duì)，從比對(duì)結(jié)果中選擇最小 殘差的圖像塊，將其進(jìn)行過(guò)濾，然后從中選出最大的圖像塊作為當(dāng)前幀中的監(jiān)控對(duì)象。
[0014] 在上述的基于立體匹配的實(shí)時(shí)三維視頻監(jiān)控方法中，優(yōu)選地，所述步驟S4包括： 對(duì)當(dāng)前幀中的監(jiān)控對(duì)象進(jìn)行邊緣檢測(cè)，獲得對(duì)象區(qū)域；計(jì)算所述對(duì)象區(qū)域內(nèi)所有像素點(diǎn)的 坐標(biāo)的平均值，作為當(dāng)前幀中監(jiān)控對(duì)象中心點(diǎn)的坐標(biāo)。
[0015] 在上述的基于立體匹配的實(shí)時(shí)三維視頻監(jiān)控方法中，優(yōu)選地，該監(jiān)控方法還包括 定制場(chǎng)景中的三維報(bào)警范圍，將計(jì)算到的監(jiān)控對(duì)象的三維位置與該三維報(bào)警范圍比較，落 入其中時(shí)產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。
[0016] 在上述的基于立體匹配的實(shí)時(shí)三維視頻監(jiān)控方法中，為了解決遮擋時(shí)無(wú)法監(jiān)控的 問(wèn)題，該監(jiān)控方法進(jìn)一步還包括運(yùn)動(dòng)軌跡預(yù)測(cè)步驟，該運(yùn)動(dòng)軌跡預(yù)測(cè)步驟包括：當(dāng)出現(xiàn)遮擋 情況時(shí)，根據(jù)已知點(diǎn)用簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)模型來(lái)預(yù)測(cè)當(dāng)前幀中監(jiān)控對(duì)象的中心點(diǎn)。
[0017] 在本發(fā)明的一些基于立體匹配的實(shí)時(shí)三維視頻監(jiān)控方法中，所述兩個(gè)攝像機(jī)到場(chǎng) 景的距離不等。
[0018] 在本發(fā)明的一些基于立體匹配的實(shí)時(shí)三維視頻監(jiān)控方法中，所述兩個(gè)攝像機(jī)的鏡 頭至少在一些時(shí)間采集不到監(jiān)控對(duì)象的相同特征點(diǎn)。
[0019] 在本發(fā)明的一些基于立體匹配的實(shí)時(shí)三維視頻監(jiān)控方法中，所述兩個(gè)攝像機(jī)到場(chǎng) 景的距離不等，并且所述兩個(gè)攝像機(jī)的鏡頭至少在一些時(shí)間采集不到監(jiān)控對(duì)象的相同特征 點(diǎn)。
[0020] 本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0021] 1.實(shí)時(shí)性好，對(duì)多個(gè)視角的視頻綜合處理能力達(dá)到每秒30幀，符合人眼觀測(cè)的實(shí) 時(shí)性要求。
[0022] 2.可以應(yīng)用于以下不利監(jiān)控環(huán)境：a、兩個(gè)攝像機(jī)到場(chǎng)景的距離不等，一個(gè)遠(yuǎn)一個(gè) 近，對(duì)于較遠(yuǎn)的攝像機(jī)，圖像上微小的像素誤差會(huì)造成空間中較大的位置誤差；b、所述兩個(gè) 攝像機(jī)的鏡頭至少在一些時(shí)間采集不到監(jiān)控對(duì)象的相同特征點(diǎn)，例如兩個(gè)攝像機(jī)鏡頭和物 體幾乎在同一直線，因?yàn)檎也坏较嗤奶卣鼽c(diǎn)，所以利用雙目特征點(diǎn)空間匹配的方法行不 通；c、僅僅知道攝像機(jī)的位置信息，對(duì)于攝像機(jī)焦距等內(nèi)參數(shù)以及旋轉(zhuǎn)角度等外參數(shù)都不 知曉。
[0023] 3.能夠解決物體監(jiān)控中的遮擋問(wèn)題。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0024] 圖1為一實(shí)施例基于立體匹配的實(shí)時(shí)三維視頻監(jiān)控方法的流程圖；
[0025] 圖2為空間點(diǎn)和面的映射關(guān)系。

【具體實(shí)施方式】
[0026] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。這些更詳細(xì)的描述旨在幫助理解本 發(fā)明，而不應(yīng)被用于限制本發(fā)明。根據(jù)本發(fā)明公開的內(nèi)容，本領(lǐng)域技術(shù)人員明白，可以不需 要一些或者所有這些特定細(xì)節(jié)即可實(shí)施本發(fā)明。而在其它情況下，為了避免將發(fā)明創(chuàng)造淡 化，未詳細(xì)描述眾所周知的操作過(guò)程。
[0027] 如圖1所示，本基于立體匹配的實(shí)時(shí)三維視頻監(jiān)控方法包括以下步驟：
[0028] 步驟S1、用場(chǎng)景圖像中的若干點(diǎn)對(duì)兩個(gè)攝像機(jī)自標(biāo)定獲得各自的投影模型。
[0029] 已知點(diǎn)集：

【權(quán)利要求】
1. 基于立體匹配的實(shí)時(shí)三維視頻監(jiān)控方法，其特征在于，該方法包括以下步驟： 51、 用場(chǎng)景圖像中的若干點(diǎn)對(duì)兩個(gè)攝像機(jī)自標(biāo)定獲得各自的投影模型； 52、 分別用所述兩個(gè)攝像機(jī)獲取靜態(tài)場(chǎng)景圖像構(gòu)建各自的基礎(chǔ)幀； 53、 通過(guò)將當(dāng)前幀與基礎(chǔ)幀比對(duì)，分別獲取兩個(gè)攝像機(jī)輸出的兩個(gè)當(dāng)前幀中的監(jiān)控對(duì) 象； 54、 分別計(jì)算兩個(gè)當(dāng)前幀中的監(jiān)控對(duì)象的中心點(diǎn)； 55、 分別將兩個(gè)當(dāng)前幀中的監(jiān)控對(duì)象的中心點(diǎn)通過(guò)對(duì)應(yīng)攝像機(jī)的投影模型反向投影獲 得兩條三維直線； 56、 通過(guò)所述兩條三維直線計(jì)算監(jiān)控對(duì)象的三維位置； 重復(fù)步驟S3-S6,實(shí)現(xiàn)對(duì)場(chǎng)景的實(shí)時(shí)監(jiān)控。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于立體匹配的實(shí)時(shí)三維視頻監(jiān)控方法，其特征在于，每個(gè) 攝像機(jī)的基礎(chǔ)幀包括若干幀靜態(tài)場(chǎng)景圖像，所述若干幀靜態(tài)場(chǎng)景圖像分別在不同的光照條 件下拍攝；相應(yīng)地，所述步驟S3包括：將當(dāng)前幀分別與所述若干幀靜態(tài)場(chǎng)景圖像比對(duì)，從比 對(duì)結(jié)果中選擇最小殘差的圖像塊，將其進(jìn)行過(guò)濾，然后從中選出最大的圖像塊作為當(dāng)前幀 中的監(jiān)控對(duì)象。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于立體匹配的實(shí)時(shí)三維視頻監(jiān)控方法，其特征在于，所述 步驟S4包括：對(duì)當(dāng)前幀中的監(jiān)控對(duì)象進(jìn)行邊緣檢測(cè)，獲得對(duì)象區(qū)域；計(jì)算所述對(duì)象區(qū)域內(nèi) 所有像素點(diǎn)的坐標(biāo)的平均值，作為當(dāng)前幀中監(jiān)控對(duì)象中心點(diǎn)的坐標(biāo)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于立體匹配的實(shí)時(shí)三維視頻監(jiān)控方法，其特征在于，該監(jiān) 控方法還包括定制場(chǎng)景中的三維報(bào)警范圍，將計(jì)算到的監(jiān)控對(duì)象的三維位置與該三維報(bào)警 范圍比較，落入其中時(shí)產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于立體匹配的實(shí)時(shí)三維視頻監(jiān)控方法，其特征在于，該監(jiān) 控方法還包括運(yùn)動(dòng)軌跡預(yù)測(cè)步驟，該運(yùn)動(dòng)軌跡預(yù)測(cè)步驟包括：當(dāng)出現(xiàn)遮擋情況時(shí)，根據(jù)已知 點(diǎn)用簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)模型來(lái)預(yù)測(cè)當(dāng)前幀中監(jiān)控對(duì)象的中心點(diǎn)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于立體匹配的實(shí)時(shí)三維視頻監(jiān)控方法，其特征在于，所述 兩個(gè)攝像機(jī)到場(chǎng)景的距離不等。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于立體匹配的實(shí)時(shí)三維視頻監(jiān)控方法，其特征在于，所述 兩個(gè)攝像機(jī)的鏡頭至少在一些時(shí)間采集不到監(jiān)控對(duì)象的相同特征點(diǎn)。
【文檔編號(hào)】G06T17/00GK104156973SQ201410428699
【公開日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年8月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月26日
【發(fā)明者】袁春, 王秋睿 申請(qǐng)人:清華大學(xué)深圳研究生院