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基于ptz相机极向投影的铁路限界自动识别方法

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铁道学报 2018年第11期40卷 62-69页

作者：郭保青马学志余祖俊王耀东朱力强北京交通大学机械与电子控制工程学院北京100044

铁路异物侵入检测对保障铁路运营安全具有重要意义,提出一种基于ptz (Pan-Tilt-Zoom)相机极向投影进行铁路限界自动识别的方法。针对ptz相机采集的移动背景图像,提出一种分时图像融合生成匹配模板,利用小波分析、形态学运算和连通域标... 详细信息

铁路异物侵入检测对保障铁路运营安全具有重要意义,提出一种基于ptz (Pan-Tilt-Zoom)相机极向投影进行铁路限界自动识别的方法。针对ptz相机采集的移动背景图像,提出一种分时图像融合生成匹配模板,利用小波分析、形态学运算和连通域标记进行图像预处理,进而利用Hough变换和钢轨极向投影检测图像中钢轨位置的限界区域标记算法。当相机姿态或焦距调整后,基于Sift特征匹配计算模板图像与新图像间的坐标变换矩阵,提出将模板图像中的限界区域映射为新图像中限界区域的方法。铁路现场实验表明:所提方法能够快速准确地识别由平行钢轨确定的铁路限界,有效解决了ptz相机无法自动确定限界区域的问题。

关键词： ptz相机小波分析 Hough变换极向投影 Sift匹配

面向ptz相机纯旋转运动的全局式影像定向方法

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武汉大学学报(信息科学版) 2024年

作者：杨洪肖腾吴凌辉邓非武汉大学测绘学院湖北工业大学计算机学院武汉天际航信息科技股份有限公司

Pan-tilt-zoom(ptz)相机能通过绕光心纯旋转以获得更大视场，被广泛应用于监控系统中。针对在处理ptz相机影像定向时现有运动恢复结构(structure from motion，SfM)方法存在适用性不足的问题，参考全局式SfM的思路，提出一种面向ptz相... 详细信息

Pan-tilt-zoom(ptz)相机能通过绕光心纯旋转以获得更大视场，被广泛应用于监控系统中。针对在处理ptz相机影像定向时现有运动恢复结构(structure from motion，SfM)方法存在适用性不足的问题，参考全局式SfM的思路，提出一种面向ptz相机纯旋转运动的影像定向方法。首先，优选部分像对进行内定向，估计影像的内方位元素；然后，对所有影像进行全局式外定向，估计影像的外方位角元素；最后，利用无物方点的光束法平差优化内方位元素和外方位角元素。通过使用仿真数据和真实数据进行实验，表明了该方法可弥补现有SfM方法的不足，成功实现对ptz相机纯旋转时的影像定向；在与商用软件对比方面，得到的外定向精度更高，同时具有计算效率上的优势。该方法并不局限于ptz相机影像的定向，对于多镜头相机、全向相机等设备采集的纯旋转影像的定向问题具有通用性。

关键词：全局式运动恢复结构影像定向 ptz相机纯旋转影像光束法平差全向相机

鱼眼相机与ptz相机相结合的主从目标监控系统

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计算机工程与科学 2017年第3期39卷 540-546页

作者：吴健辉商橙张国云李交杰湖南理工学院信息与通信工程学院湖南岳阳414006 湖南理工学院复杂系统优化与控制湖南省普通高等学校重点实验室湖南岳阳414006

提出了一种将鱼眼相机和ptz相机相结合的主从目标监控系统,充分利用鱼眼相机单镜头半球空间成像以及ptz相机指向性高分辨率成像的优点,实现了单系统半球空间运动目标的高分辨率成像监控。首先采用运动点团模式实现鱼眼图像中运动目标的... 详细信息

提出了一种将鱼眼相机和ptz相机相结合的主从目标监控系统,充分利用鱼眼相机单镜头半球空间成像以及ptz相机指向性高分辨率成像的优点,实现了单系统半球空间运动目标的高分辨率成像监控。首先采用运动点团模式实现鱼眼图像中运动目标的检测;然后在鱼眼图像空间计算目标的相对方位角P′、俯仰角T′和距离Z′;最后通过参数映射将其映射到ptz图像空间,输出ptz控制信号给相机进行指向性成像。ptz图像空间中的P参数和T参数结合鱼眼镜头畸变系数进行校正计算,Z参数根据目标在鱼眼图像中的相对尺寸及ptz图像中需要的尺寸进行计算。通过对ptz参数的多次实验测量,其结果的误差均在系统要求范围之内。系统实际的户外测试结果表明,系统能准确检测出鱼眼图像中的运动目标,在ptz参数的控制下,ptz相机能准确指向目标进行二次高分辨率成像,目标在ptz图像中的位置和大小合适,达到预期的设计目标。

关键词：鱼眼相机 ptz相机主从监控参数映射

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基于ptz相机的非接触式心率检测

计算机应用与软件 2023年第9期40卷 43-50,98页

作者：高伟翔李擎杨玉竹北京信息科技大学自动化学院北京100192 北京科技大学自动化学院北京100083

为了提高非接触式心率检测的准确性,提出用ptz相机检测心率。由ptz相机巡航捕捉人脸,通过皮肤检测得到皮肤像素点区域。用DIS光流法精确化提取PPG信号,由PCA降维与傅里叶变换得到心率频域图。在交互界面显示数据。实验中被试者分别处于... 详细信息

为了提高非接触式心率检测的准确性,提出用ptz相机检测心率。由ptz相机巡航捕捉人脸,通过皮肤检测得到皮肤像素点区域。用DIS光流法精确化提取PPG信号,由PCA降维与傅里叶变换得到心率频域图。在交互界面显示数据。实验中被试者分别处于静止和运动状态,在不同机脸距离下检测,同时由血压仪测得同步心率。计算两状态各自的平均绝对误差、误差标准差和均方根误差均较小。且B-A(Bland-Altman)图里数据点均位于95%置信区间内,区间范围小,表明实验系统的准确性高。

关键词： ptz相机非接触心率检测 PPG信号 PCA降维

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面向动态场景的ptz相机姿态跟踪方法研究

面向动态场景的PTZ相机姿态跟踪方法研究

作者：钱程南京师范大学

学位级别：硕士

随着智慧城市建设的稳步推进,城市管理由静态数字化逐步发展为动态智能化。由于采集简单、成本低廉、覆盖范围广,并且可以根据需求远程调整姿态获得最佳拍摄角度,ptz相机已经成为支撑城市高效运行的重要感知数据源。通过将ptz相机视频... 详细信息

随着智慧城市建设的稳步推进,城市管理由静态数字化逐步发展为动态智能化。由于采集简单、成本低廉、覆盖范围广,并且可以根据需求远程调整姿态获得最佳拍摄角度,ptz相机已经成为支撑城市高效运行的重要感知数据源。通过将ptz相机视频赋予空间参考,可以有效利用监控视频的时空属性,实现地理数据与视频数据的相互融合与补充,提升监控水平。而在相机运动时确保对相机姿态的实时跟踪,是建立ptz相机和真实世界空间关系实时转换的必要条件。大多数ptz相机姿态跟踪方法存在静态场景的假设条件,即要求拍摄场景中没有运动的物体干扰。但对于动态场景,由于拍摄视域内含有行人、车辆等运动目标的干扰,传统的ptz相机姿态跟踪方法容易失效,这将使得ptz相机姿态估计出现较大偏差。另外,相机姿态连续跟踪容易造成误差累积,导致估计出的相机姿态随着时间的推移变得不再可靠。针对上述问题,本文研究了面向动态场景的ptz相机姿态跟踪方法,主要工作和研究成果如下:（1）提出了一种ptz相机运动状态快速检测方法。ptz相机主要用于监控,绝大部分时间处于静止状态,对静止的ptz相机姿态进行跟踪既浪费了计算资源,又降低了整体效率。本文提出了一种相机运动状态快速检测方法,通过计算视频帧图像颜色直方图的巴氏系数和视频帧的运动像素占比值,并进行双重检测,实现相机运动状态的快速判断,避免了对静止相机跟踪所导致的无谓开销。（2）提出了一种抗运动目标干扰的ptz相机姿态跟踪方法。为了避免动态场景中的运动目标的影响,本文提出了一种抗干扰的ptz相机姿态跟踪方法。在金字塔LK光流法的基础上,本文根据前后景移动距离的差异性,对前后景特征点进行快速分离,并通过消除前景点对光流估计算法进行优化。由于减少了前景特征点对于ptz相机姿态跟踪和估计的干扰,提高了姿态估计的精度和效率。（3）研究了基于预置位的ptz相机姿态参数优化方法。对于ptz相机姿态跟踪中出现的误差累积问题,本文研究了基于预置位的相机姿态参数优化方法。首先在图像热点区域基于特征点分散度优选出用于误差修正的预置位,然后研究了基于预置位“事件”的相机姿态跟踪误差优化方法。通过引入预置位纠偏,消除ptz相机姿态连续跟踪时产生的累积误差。

关键词：姿态跟踪 ptz相机动态场景光流估计

视频增强虚拟场景中ptz相机注册与融合方法研究

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视频增强虚拟场景中PTZ相机注册与融合方法研究

作者：农立伟南京师范大学

学位级别：硕士

ptz(Pan-Tilt-Zoom)相机在安防中广泛应用,用于安防领域的视频监控系统一般通过多路独立的视频监视器观看,由于视频间是分散、相互独立的,监控人员往往因为信息不完整连贯而产生疏漏。视频增强虚拟环境技术(AVE)通过把二维视频嵌入三维... 详细信息

ptz(Pan-Tilt-Zoom)相机在安防中广泛应用,用于安防领域的视频监控系统一般通过多路独立的视频监视器观看,由于视频间是分散、相互独立的,监控人员往往因为信息不完整连贯而产生疏漏。视频增强虚拟环境技术(AVE)通过把二维视频嵌入三维虚拟场景,实现了虚景与实景相融合,抽象与现实相结合,有利于从宏观上把握视频与场景的空间关联,为地理场景的认知提供更为全面的时空信息,更为宏观的观察视角,更好地服务安防等领域。视频图像与虚拟三维场景融合的前提是相机在虚拟场景中的注册。通过引入人工标志物是相机注册的常用方法,但这种方法难以应用于相机动态调整的场景。大多数监控相机都是可以动态调整姿态与焦距.的ptz相机,除非厂商软件支持,无法实时获取相机调整后的姿态和焦距等信息,从而造成视频与场景无法准确融合。本文基于计算机视觉的理论和技术,对ptz相机视频与虚拟三维场景的融合方法进行了相关研究,主要研究内容与成果如下:(1)分析了相机的成像模型与虚拟场景中虚拟相机的成像模型的关系,并明确了相机内外参数与三维渲染引擎中虚拟相机设置参数的关系,在无需引入额外的人工标志物的情况下,通过反投影方法获得3D模型世界坐标,然后利用线性方法快速估计和非线性方法迭代优化求值相结合的方法,对视频相机的初始参数进行计算,实现相机在虚拟场景中的初始注册。(2)对ptz相机参数的实时变化进行了分析,提出了基于计算机视觉理论的ptz相机实时跟踪与注册方法。该方法首先通过视频帧全局特征快速检测出相机参数是否发生变化,然后再使用局部特征精确匹配对相机进行实时注册,确保ptz相机调整后视频与虚拟场景的自动准确融合。上述方法既兼顾了融合效率与融合质量,也避免了人工调整的繁琐性和滞后性。(3)在视频相机已经注册的前提下,本文分析了虚拟相机投影视频纹理的原理,并结合ShadowMap阴影算法和GPU Shader技术,基于OpensSceneGraph三维渲染引擎实现了 ptz相机视频与虚拟三维场景的实时融合。实验结果验证了本文方法的有效性和可靠性。本文在ptz相机实时注册方面所做的相关研究也可以推广到移动相机视频的实时注册,有助于拓展视频增强虚拟环境的应用领域。

关键词：视频增强虚拟环境 ptz相机相机注册虚实融合

鱼眼相机与ptz相机相结合的主从目标监控系统研究

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鱼眼相机与PTZ相机相结合的主从目标监控系统研究

作者：商橙湖南理工学院

学位级别：硕士

为了充分利用鱼眼相机单镜头半球空间成像的超大视野,同时克服其由于畸变带来的缺点,本文采用鱼眼相机和ptz(Pan-Tilt-Zoom)相机相结合的主从目标检测模式。鱼眼相机作为系统中的主相机对超大视野范围内进行运动目标检测,ptz相机具有快... 详细信息

为了充分利用鱼眼相机单镜头半球空间成像的超大视野,同时克服其由于畸变带来的缺点,本文采用鱼眼相机和ptz(Pan-Tilt-Zoom)相机相结合的主从目标检测模式。鱼眼相机作为系统中的主相机对超大视野范围内进行运动目标检测,ptz相机具有快速定位和变焦的能力,作为系统中从相机对鱼眼相机中检测出的目标进行指向成像,获得目标的高分辨二次图像,达到了既充分利用鱼眼相机超大视场角的优点,同时也用ptz相机从硬件上解决鱼眼成像带来的固有缺点,从物理层面解决鱼眼视频监控系统中目标畸变和分辨率低的问题,实现单系统180°的半球视频监控。为了实现主从系统的功能,本文主要进行了以下几个方面的研究。(1)构造了一个由鱼眼相机、ptz相机以及处理与控制系统三部分组成的硬件系统。鱼眼相机为主相机,对前方半球空间进行实时视频监控;ptz相机为从相机,通过接收映射后的参数,并指向目标进行二次高分辨率成像;控制系统实现对鱼眼视频中运动目标检测、ptz参数计算以及ptz参数映射。(2)开展了基于鱼眼图像直接处理模型的鱼眼图像中运动目标的检测及鱼眼图像空间中目标的P’T’Z’参数计算方法研究,包括鱼眼图像直接预处理算法研究,鱼眼图像中运动目标检测算法研究和鱼眼图像中动态目标的P’T’Z’参数计算方法研究。(3)开展了ptz参数的空间映射及ptz图像的获取方法研究,由于鱼眼相机空间和ptz相机空间处于不同的坐标系中,因此需要对ptz参数进行参数空间映射,即将鱼眼图像中运动目标的P’T’Z’参数映射到ptz相机空间,并根据ptz相机的目标成像情况对鱼眼图像空间的目标P’T’Z’参数计算方法进行反馈调整,使ptz相机的目标成像达到最佳。鱼眼相机与ptz相机相结合的主从目标监控系统的实验结果表明,根据鱼眼视频中提供的目标ptz参数,ptz相机能稳定跟踪目标并进行快速准确的目标二次高分辨率成像,从而真正实现了单系统180°半球空间的视频监控功能,具有结构简单,目标监控稳定可靠的特点,并且高分辨率的ptz图像能进行进一步的目标识别和轨迹跟踪研究,具有很好的实际应用价值。

关键词：鱼眼相机 ptz相机主从监控目标检测参数映射

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基于标定信息的ptz相机主动跟踪算法研究

赤峰学院学报（自然科学版） 2015年第12期31卷 20-23页

作者：吴瑶郑爱华罗斌安徽大学计算机科学与技术学院安徽合肥230601 安徽省工业图像处理与分析重点实验室安徽合肥230039

ptz相机主动跟踪方法能够根据运动目标的位置信息不断调整相机自身角度,使得跟踪过程中目标始终处于相机监控视野的中心区域.由于目标运动的复杂性和相机机械条件受限,现有方法大多数不能快速准确地调整ptz相机的角度.针对这一问题,本... 详细信息

ptz相机主动跟踪方法能够根据运动目标的位置信息不断调整相机自身角度,使得跟踪过程中目标始终处于相机监控视野的中心区域.由于目标运动的复杂性和相机机械条件受限,现有方法大多数不能快速准确地调整ptz相机的角度.针对这一问题,本文介绍了一种基于标定信息的ptz相机主动跟踪方法.首先对相机进行自标定,获取相机内参数,即标定信息.在跟踪过程中,若目标当前位置偏离相机视野中心区域,则利用相机内参数和目标坐标,计算出相机应调整的角度.实验结果表明,本文算法能准确实时的主动跟踪运动目标.

关键词： ptz相机相机自标定主动跟踪

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基于ptz相机的违章停车自动取证系统

中国人民公安大学学报（自然科学版） 2015年第1期21卷 53-57页

作者：唐晓东杭州市公安局交通警察支队科研所浙江杭州310014

城市道路中的违章停车行为对道路通行能力和通行安全造成很大威胁。传统的地感线圈和雷达设备无法自动检测此类违法行为。由于场景复杂、车辆停放位置不固定、要求监控的场景范围较广等问题,现有基于视频的方式仍无法解决违停行为的自... 详细信息

城市道路中的违章停车行为对道路通行能力和通行安全造成很大威胁。传统的地感线圈和雷达设备无法自动检测此类违法行为。由于场景复杂、车辆停放位置不固定、要求监控的场景范围较广等问题,现有基于视频的方式仍无法解决违停行为的自动检测。为此,提出了一种基于ptz(Pan/Tilt/Zoom)相机的自动取证系统,专门用于检测城市道路中的违停行为。该系统通过检测车辆进出相应预置位区域时的时间,判断车辆是否有违停行为。一旦确认,自动控制ptz相机拉伸取证。系统自动保存违停前后的静态局部和全局照,并保存整个违停期的相关录像,作为处罚凭证。实验表明,该系统能有效检测违停行为,大大减少警力部署,是一种新型的非现场执法取证系统。

关键词： ptz相机违章停车视频检测