[发明专利]一种基于球形坐标系的摄像机标签轨迹跟随方法

说明书

本发明公开了一种基于球形坐标系的摄像机标签轨迹跟随方法，该方法包括以下步骤：D1:将球型监控摄像机的镜头表面虚拟成一个地球仪形状的S2球面；D2:外界的影像画面投影平铺在S2球面上，形成一个S2球面影像；D3:选择一个实际物体作为标签，获取该标签的经纬度信息t；D4:通过标签移动轨迹模型，画出不同T值下各t值的标签运动轨迹，模拟视频画面中物体移动的轨迹，进而获取视频画面中标签的位置。本发明将球型监控摄像机的镜头表面虚拟成一个地球仪形状的S2球面，然后选择一个参照物作为标签，通过模型和和摄像机的相关参数迅速准确地获得的标签在视频画面中位置，能够直观并高效地在通过监控系统对辖区进行监视。

技术领域

本发明涉及视频领域，具体涉及一种基于球形坐标系的摄像机标签轨迹跟随方法。

背景技术

在现有的视频监控管理系统中，为方便对视频元素进行管理，用户更倾向于使用标签直接标记视频元素。通常的摄像机视频管理系统不具备有对标签进行跟踪移动的功能，用户若要在屏幕上做下标记，无疑是刻舟求剑。为了能令视频管理中的标签能在摄像机转动的同时跟随视频画面进行移动，需要开发一套算法记录视频画面的移动，并实时更新标签的位置。

在现有技术中，普遍存在着算法冗余繁杂，消耗计算资源过大的缺点，这导致了在运行过程中出现不可避免的卡顿，影响用户体验。同时现有技术缺乏发展潜能，适应性较弱。因此需要设计一套计算资源消耗少，运行流畅的算法来记录视频画面的移动，并实时更新标签的位置。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的提供一种一套计算资源消耗少，运行流畅的种基于球形坐标系的摄像机标签跟随方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：一种基于球形坐标系的摄像机标签轨迹跟随方法，该方法包括以下步骤：

D1:将球型监控摄像机的镜头表面虚拟成一个地球仪形状的S2球面；

D2:外界的影像画面投影平铺在S2球面上，形成一个S2球面影像；

D3:选择一个实际物体作为标签，获取该标签的经纬度信息t；

D4:通过标签移动轨迹模型，画出不同T值下各t值的标签运动轨迹，模拟视频画面中物体移动的轨迹，进而获取视频画面中标签的位置，其中画出不同T值下各t值的标签运动轨迹的具体步骤如下：

D4-1：首先根据摄像机的水平视场角h，计算得到摄像机最大可视半径Z[0]：

X为视频画面分辨率的长像素值；

D4-2：其次，根据最大可视半径Z[0]，计算在该Z值下，影像画面上单位像素长度Z[1]：

D4-3：最后，根据最大可视半径Z[0]和单位像素Z[1]，利用三角函数及圆的参数方程进行建模，得到了标签移动轨迹模型的公式：

其中，Rx为S2球面的长轴，Ry为S2球面的短轴，P为摄像机转动过程中水平旋转的角度，T为摄像机转动过程中倾斜的角度。

优选地，设定S2球面中经度划分为360度，纬度划分为上半球-90度和下半球+90度，子午线与赤道交点处的位置为(0,0)。

优选地，在T＝90°时，视屏画面中的所有纬线都是圆心在同一点的同心圆；

随着T的减小，纬线在压椭的同时，圆心上移，在t＝0°时，纬线圆心上移到赤道平面。

优选地，所述S2球面对应求体的球心位置(Ox,Oy)的方程如下：

其中，Ox为固定的X/2，而Oy则由三角函数决定其在不同t和T值下的圆心位置。