[发明专利]一种可视化监控防护方法

权利要求书

1.一种可视化监控防护方法，包括周界多级电子防护体系和电子地图与视频信息融合方法；其特征在于：周界多级电子防护体系，包括周界防线功能模块、重点区域防护功能模块和异常行为分析功能模块；电子地图与视频信息融合方法采用视频监控视野平面中坐标位置与经纬度转换算法建立电子地图系统和视频监控系统之间的地理位置信息关联模型，通过该关联模型能够实现电子地图和视频监控系统之间的信息共享和联动；

所述的周界防线功能模块，在电子地图上标定虚拟周界防线，通过视频监控视野平面中坐标位置与经纬度转换算法，将电子地图上的虚拟周界防线映射到视频监控规则中，并启动智能视频监控中的越界分析算法，对于周界越界行为，将在电子地图上触发报警，直观显示报警信息；

所述的重点区域防护功能模块，在重点防护区域建立以智能视频监控为主的区域防护系统，该系统在电子地图上规划重点防护区域，并通过视频监控视野平面中坐标位置与经纬度转换算法，将重点防护区域范围映射到对应视频监控规则中，并启动智能视频监控中的重点区域分析算法，对于重点区域内的异常行为，将在电子地图上触发报警；

所述的异常行为分析功能模块，异常行为分析算法采用基于目标分类结果的轨迹分析方法，建立人、车、物目标之间的对应关系表，对应关系，包括：人/车轨迹聚集/分散、人轨迹往返、人/车在物品附近停留/徘徊；在对应关系表的基础上设定异常行为规则，行为规则，包括：聚众规则，即人/车聚集数量超过自定义阈值TH_crowd；搬运规则，即人轨迹在车或物之间往返；抛物规则，即物的轨迹起始点为人或车，且其轨迹满足抛物线轨迹；

搬运规则判断方法步骤：

步骤一：确定规则中目标，包括起点目标、终点目标和人目标；

步骤二：人目标轨迹建模，即物理坐标轨迹转为轨迹链表；

步骤三：轨迹统计，即统计轨迹链表中各方位上的直方图并做归一化处理；

步骤四：轨迹分析结果，即降序排序后获得前两个方位为相反方位，且其方位对应的直方图的值高于阈值TH_dirHist；

其中，轨迹链表是一种采用轨迹运动方向来表述目标轨迹的方法，该方法首先在物理坐标轨迹基础上，以初始轨迹点为原点，以初始点下一帧轨迹点为终点，计算两点所在直线相对0度水平线的倾斜角度，以此类推，依序计算目标的所有相邻轨迹所在直线相对0度水平线的倾斜角度，并将该角度存储为目标轨迹的运动方向角度列表；然后对目标轨迹的运动方向角度列表进行归一化处理得到轨迹链表，其归一化处理方法采用8方位表示目标轨迹的运动方向角度，具体运动方向角度和方位的对应规则如下：

当运动方向角度大于等于0度且小于45度时，对应方位表示为1；当运动方向角度大于等于45度且小于90度时，对应方位表示为2；当运动方向角度大于等于90度且小于135度时，对应方位表示为3；当运动方向角度大于等于135度且小于180度时，对应方位表示为4；当运动方向角度大于等于180度且小于225度时，对应方位表示为5；当运动方向角度大于等于225度且小于270度时，对应方位表示为6；当运动方向角度大于等于270度且小于315度时，对应方位表示为7；当运动方向角度大于等于315度且小于360度时，对应方位表示为8；

抛物规则判断方法步骤：

步骤一：确定规则中目标，包括起点目标、终点目标和物目标；

步骤二：物目标轨迹建模；

步骤三：抛物规则分析结果；

其中，物目标轨迹建模方法如下：抛物线定义为y＝a+b×x+c×x²，构造一个线性方程组，其正规形式如下：

其中，n为轨迹点数量，x为轨迹点水平方向坐标位置值，y为轨迹点垂直方向坐标位置值；

对上述线性方程组使用高斯消去法，将物目标轨迹点坐标值代入后求解，得到a、b、c的一组唯一解，若参数满足a<0且b>0，则该物目标满足抛物规则；

所述的电子地图与视频信息融合方法，采用视频监控视野平面中坐标位置与经纬度转换算法建立电子地图系统和视频监控系统之间的地理位置信息关联模型，通过该关系能够实现电子地图和视频监控系统之间的信息共享和联动；

具体步骤如下：

步骤一：建立视频监控设备信息库；

步骤二：确定视频监控视野平面标定点并对其进行图像标记；标定点包括：视频监控视野平面中心点P0，视频监控视野平面内与垂直中心线平行并以垂直中心线为中心的两条等长度线段的起始点的平面坐标P1、P2、P3、P4；测量视频监控视野平面标定点经纬度坐标，并采用经纬度坐标与平面坐标转换算法，得到视频监控视野平面标定点位置平面坐标P1(u1,v1),P2(u2,v2),P3(u3,v3),P4(u4,v4)；视频监控视野平面坐标最小单位为米；视频监控视野平面标定过程中采用矩形视野平面，以摄像机近景视野水平方向宽度为视野宽度，以垂直方向视野距离为图像高度；

步骤三：提取视频监控视野平面标定点坐标在视频监控图像平面上的投影坐标；采用图像处理方法提取标定点的图像标记，从而获得视频监控视野平面标定点坐标在视频监控图像平面上的投影坐标P1(x1,y1),P2(x2,y2),P3(x3,y3),P4(x4,y4)；

步骤四：确定视频监控视野平面在视频监控图像平面上投影的区域边界点坐标和左右边界线；已知视频监控视野平面内P1、P2和P3、P4所在直线均平行于视频监控视野平面垂直中心线和左右边界线，则投影到视频监控图像平面后P1、P2和P3、P4所在直线分别平行于视频监控图像平面左边界线和右边界线，并且已知视频监控平面图像高度和宽度分别为H和W，则可推算出视频监控视野平面在视频监控图像平面上投影的区域边界点坐标；左边界点定义为：PL1、PL2，右边界点定义为：PR1、PR2；

具体步骤如下：

(1)：将P1、P2所在直线定义为L12：y＝Kl×x+bl；代入P1(x1,y1),P2(x2,y2)求得Kl、bl；

(2)：已知左边界线平行于L，因此左边界线定义为Ll：y＝Kl×x，求得PL1坐标为(0,0)，PL2坐标为(H/Kl,H)；

(3)：同理求得P3、P4所在直线L34：y＝Kr×x+br对应Kr、br，右边界线定义为Lr：y＝Kr×(x-W)，进而求得PR1坐标为(W,0)，PR2坐标为(W+H/Kr,H)；

步骤五：确定视频监控图像平面到视频监控视野平面坐标单位转换参数；定义视频监控视野平面宽度为M、高度为N，确定视频监控图像平面到视频监控视野平面坐标单位转换比例Th；

具体步骤如下：

(1)：定义直线L1：y＝y1，求得L1与Ll交点坐标Pl1(y1/Kl,y1)；

(2)：Pl1到垂直中心线的距离Dpl＝W/2-y1/Kl；

(3)：M＝2×Dpl×u1/(Dpl-W/2+x1)；Th＝M/W；

步骤六：视频监控视野平面与视频监控图像平面之间的坐标投影和反投影换算；投影转换：将视频监控视野平面以垂直中心线为分割线，分为左右两个平面区域，则已知视频监控图像平面内某点P(u0,v0)，投影转换步骤如下：

(1)：判断P点所属区域，如果u0<＝M/2则属于左区域，否则属于右区域；

(2)：P投影到视频监控图像平面的坐标P(x0,y0)，其中y0＝v0/Th；

(3)：定义直线L：y＝y0，L与边界线交点为Pe(xe,ye)，则ye＝y0；如果P点属于左区域，求L与左边界线Ll交点为xe＝y0/Kl，如果P点属于右区域，求L与右边界线Lr交点为xe＝W+(y0/Kr)；

(4)：Pe到垂直中心线的距离Dp＝|W/2-xe|；

(5)：如果P点属于左区域求得x0＝(M×v0+M×Kl×u0-2×u0×v0)/(Th×Kl×M)；如果P点属于右区域求得x0＝(M×M×Kr+v0×M-M×Kr×u0-2×u0×v0)/(Th×Kr×M)；

反投影转换：将视频监控图像平面以垂直中心线为分割线，分为左右两个平面区域，则已知视频监控图像平面内某点P(x0,y0)，反投影转换步骤如下：

(1)：判断P点所属区域，如果x0<＝W/2则属于左区域，否则属于右区域；

(2)：定义直线L：y＝y0，L与边界线交点为Pe(xe,ye)，则ye＝y0；如果P点属于左区域，求L与左边界线Ll交点为xe＝y0/Kl，如果P点属于右区域，求L与右边界线Lr交点为xe＝W+(y0/Kr)；

(3)：Pe到垂直中心线的距离Dp＝|W/2-xe|；

(4)：求得P反投影到视频监控视野平面的坐标P(u0,v0)，其中u0＝(Dp-|W/2-x0|)×M/(Dp×2)，v0＝th×y0；

步骤七：电子地图和视频监控系统之间的信息传递和融合；通过视频监控视野平面与视频监控图像平面之间的坐标投影和反投影方法，并结合TCP/IP通讯技术，电子地图能够响应视频监控系统获得的目标坐标位置信息，反之视频监控系统能够响应电子地图的定位和控制操作，具体功能包括：视频监控系统触发报警后电子地图响应并显示报警位置和信息；电子地图上锁定一点或区域后视频监控系统自动调取并显示对应视频画面。

2.根据权利要求1所述的一种可视化监控防护方法，其特征在于：所述的异常行为，包括徘徊、停留、偷盗和弃物；报警信息，包括报警时间、报警行为、报警位置、辖区范围及管理权限和实时视频。