CN103327310B - 一种基于鼠标轨迹跟踪的监控和巡航方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于鼠标轨迹跟踪的监控和巡航方法，在获得云台摄像机参数后，客户端记录当前图像的中心位置坐标，每隔一个固定的鼠标轨迹跟踪时间间隔检测鼠标的当前位置坐标，并以鼠标的当前位置为新图像的中心位置控制云台摄像机进行旋转，显示新图像；并能基于鼠标轨迹跟踪录制巡航路径，视频监控服务器保存录制的巡航路径并指示云台摄像机进行旋转，按照保存的巡航路径进行巡航。本发明的方法操作简单，不需要占用云台摄像机的预置位，能够应对复杂的巡航路径。

Description

一种基于鼠标轨迹跟踪的监控和巡航方法

技术领域

本发明涉及视频监控结束领域，具体涉及一种基于鼠标轨迹跟踪的监控和巡航方法。

背景技术

视频监控是安全防范系统的重要组成部分，视频监控以其直观、准确、及时和信息内容丰富而广泛应用于许多场合。近年来，随着计算机、网络以及图像处理、传输技术的飞速发展，视频监控技术也有了长足的发展。因为网络化的到来，视频监控的普及化趋势越来越明显，由于网络化的发展和电信运营商的介入，视频监控在商铺、家庭以及个人等民用市场的应用正获得越来越多的关注，而该类业务被运营商称为公众业务，这一市场将成为视频监控下一个爆发性的增长点。该市场对业务的需求主要体现在报警联动与移动监控，具体涉及前端设备以无线或有线方式接入红外、门磁、烟感、温感等各类报警设备，检测到报警时发送手机短信通知用户，用户通过PC或手机实时浏览监控图像等等。随着3G的商用，无线视频监控将真正扫除传输带宽的障碍，从而大大促进视频监控业务在民用市场的进一步渗透和普及。

现在的视频监控系统中为了减少网络摄像机的密集部署，一般在很多监控点部署云台摄像机，通过云台摄像机的旋转和拉伸、聚焦等功能，实现一台网络摄像机监控大片区域的实时图像。因此云台的操作方式是否方便快捷成为视频监控系统的一个非常重要的功能，对于控制云台跟踪运动物体方案，现有技术方案采用实时的智能分析和云台自动控制来跟踪特定的运动物体，这需要复杂的算法和较大的运算量，消耗网络摄像机大量的运算资源，可能影响编码、存储等其它正常业务，而且自动识别跟踪的物体在视频复杂时跟踪到的往往可能不是监控员关心的物体。而采用通过手动点击按钮控制云台运动操作的方式，用户要大量点击鼠标进行云台控制。例如监控员发现一可疑移动物体，希望旋转云台球机跟踪该物体，但是通过点击云台控制台的方式显然操作起来很不方便，也不够精确。

同时，对于云台巡航，现有的方案通过预置位的轨迹巡航对复杂的巡航路径会消耗较多的预置位信息，而云台摄像机上的预置位信息有限，如果设置预置位进行轨迹巡航会消耗较多的预置位。而且这种使用方式需要用户事先进行较多的操作，确定较多的预置位，无法给用户提供一种直观的简单的用的巡航路径，并直接记录为巡航路径的人性化方法。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术方案中跟踪物体操作复杂，以及云台摄像机巡航的预置位有限，无法应对复杂的巡航路径等问题，提出一种操作简单不需要占用云台摄像机预置位的基于鼠标轨迹跟踪的监控和巡航方法。

本发明提出了一种基于鼠标轨迹跟踪的监控方法，应用于包括云台摄像机，视频监控服务器和客户端的视频监控系统，包括步骤：

云台摄像机上电注册到视频监控服务器，视频监控服务器记录云台摄像机参数；

当用户通过客户端登录视频监控服务器后，客户端获取云台摄像机的控制权限，视频监控服务器将云台摄像机参数通知到客户端；

客户端记录当前图像的中心位置坐标，每隔一个固定的鼠标轨迹跟踪时间间隔检测鼠标的当前位置坐标，并以鼠标的当前位置为新图像的中心位置控制云台摄像机进行旋转，显示新图像。

其中，所述云台摄像机参数包括分辨率的纵向像素，以及云台摄像机镜头垂直视野角度。

进一步地，所述以鼠标的当前位置坐标为新图像的中心位置控制云台摄像机进行旋转包括步骤：

客户端根据中心位置坐标和鼠标的当前位置坐标，以及云台摄像机参数计算云台摄像机在水平平面的旋转角度，控制云台摄像机在水平平面进行旋转，使得鼠标当前位置处于当前的纵坐标上；

客户端根据中心位置坐标和鼠标的当前位置坐标，以及云台摄像机参数计算云台摄像机在垂直平面的旋转角度，控制云台摄像机在垂直平面进行旋转，使得鼠标当前位置成为新图像的中心位置。

进一步地，当在任意平面上旋转角度超过云台摄像机所能偏移的最大角度时，则在客户端上显示云台摄像机旋转已到极限标识。

本发明同时提出了一种基于鼠标轨迹跟踪的巡航方法，应用于包括云台摄像机，视频监控服务器和客户端的视频监控系统，所述基于鼠标轨迹跟踪的巡航方法包括步骤：

步骤1、当用户通过客户端登录视频监控服务器后，设置巡航采样时间间隔，启动鼠标轨迹跟踪；

步骤2、经过一个巡航采样时间间隔，视频监控服务器发送获取云台物理位置信息的网络消息给云台摄像机；

步骤3、云台摄像机将当前的物理位置信息回应给视频监控服务器，视频监控服务器生成巡航路径记录；

步骤4、视频监控服务器判断是否已经到达巡航终点，如果是则巡航路径生成完毕，否则返回步骤2；

步骤5、视频监控服务器根据记录的巡航路径，按照采样时间间隔依次发送携带物理位置信息的控制指令给云台摄像机，云台摄像机分析出控制指令中的物理位置信息后运行到指定的位置，进行巡航。

其中，所述视频监控服务器判断是否已经到达巡航终点的方法为：

接收到客户端发送的鼠标轨迹跟踪结束的信息则认为已经到达巡航终点；其中客户端在用户关闭鼠标轨迹跟踪后发送鼠标轨迹跟踪结束信息。

其中，步骤1中启动鼠标轨迹跟踪，即启动基于鼠标轨迹跟踪的监控，通过跟踪鼠标移动轨迹，进而控制云台摄像机跟随鼠标的移动进行旋转，所述启动鼠标轨迹跟踪包括步骤：

云台摄像机上电注册到视频监控服务器，视频监控服务器记录云台摄像机参数；

当用户通过客户端登录视频监控服务器后，客户端获取云台摄像机的控制权限，视频监控服务器将云台摄像机参数通知到客户端；

客户端记录当前图像的中心位置坐标，每隔一个固定的鼠标轨迹跟踪时间间隔检测鼠标的当前位置坐标，并以鼠标的当前位置坐标为新图像的中心位置控制云台摄像机进行旋转，显示新图像。

其中，所述云台摄像机参数包括分辨率的纵向像素，以及云台摄像机镜头垂直视野角度。

进一步地，所述以鼠标的当前位置坐标为新图像的中心位置控制云台摄像机进行旋转包括步骤：

客户端根据中心位置坐标和鼠标的当前位置坐标，以及云台摄像机参数计算云台摄像机在水平平面的旋转角度，控制云台摄像机在水平平面进行旋转，使得鼠标当前位置处于当前的纵坐标上；

客户端根据中心位置坐标和鼠标的当前位置坐标，以及云台摄像机参数计算云台摄像机在垂直平面的旋转角度，控制摄像机在垂直平面进行旋转，使得鼠标当前位置成为新图像的中心位置。

进一步地，当在任意平面上旋转角度超过云台摄像机所能偏移的最大角度时，则在客户端上显示云台摄像机旋转已到极限标识。

本发明中所述的物理位置信息包括云台摄像机在当前的物理位置坐标，以及变倍信息和聚焦信息，视频监控服务器根据记录的巡航路径，按照采样时间间隔依次发送携带物理位置信息的控制指令给云台摄像机，云台摄像机分析出控制指令中的物理位置信息后运行到指定的位置，进行巡航。

本发明提出的基于鼠标轨迹跟踪的监控和巡航方法，通过定时采样鼠标的位置，实时调整云台摄像机进行旋转，跟踪用户关注的图像，可以根据鼠标的操作跟踪移动物体，操作方便，反应快捷。同时基于鼠标轨迹跟踪，通过采样定制巡航路径并保存在视频监控服务器，然后通过视频服务器根据录制的巡航路径记录定时发送控制指令给云台摄像机，云台摄像机分析出控制报文中的物理位置信息后运行到指定的位置，进行巡航。实现了有视频监控服务器指令云台摄像机进行巡航，巡航路径保存在视频监控服务器，不需要占用云台摄像机的预置位，从而规避了云台摄像机的预置位少，不能应对复杂巡航路径的问题。

附图说明

图1为视频监控系统网络结构示意图；

图2为本发明鼠标轨迹跟踪进行监控的流程图；

图3为本发明基于鼠标轨迹跟踪的巡航方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明技术方案做进一步详细说明，以下实施例不构成对本发明的限定。

常见的视频监控系统如图1所示，包括多台分布在监控区域的云台摄像机，云台摄像机通过互联网络或者其他通信网络如3G网络接入监控中心，监控中心设置有视频监控服务器和客户端，用户通过客户端实现视频监控。

本实施例列举了三台云台摄像机，分别为云台摄像机A、云台摄像机B和云台摄像机C，云台摄像机包括可以控制摄像机进行偏移旋转的云台，通过控制云台的偏移和旋转，云台摄像机可以捕捉到很广范围内的视频图像。需要说明的是，本发明中云台摄像机是带有云台的网络摄像机IPC，也可以是带有云台的模拟摄像机，通过外接的编码器对视频进行压缩编码传到网络，本发明不限于采用哪种监控摄像设备，本发明的重点是对云台进行控制。

本发明基于鼠标轨迹跟踪的监控方法通过跟踪鼠标移动轨迹，进而控制云台摄像机旋转，监控运动物体，而基于鼠标轨迹跟踪的巡航方法就是建立在前一方法之上，通过鼠标轨迹跟踪录制巡航路径并控制云台摄像机按照录制的巡航路径进行巡航。

如图2所示，本发明基于鼠标轨迹跟踪的监控方法，包括如下步骤：

步骤201、云台摄像机上电注册到视频监控服务器，视频监控服务器记录云台摄像机参数。

具体地，云台摄像机A上电后就发送注册信息到视频监控服务器，进行注册，并上传本云台摄像机的参数到视频监控服务器保存，云台摄像机参数可以包括垂直平面的最大偏移角度和水平平面的最大偏移角度，分辨率的纵向像素，以及云台摄像机镜头垂直视野角度θ。

步骤202、当用户通过客户端登录视频监控服务器后，客户端获取云台摄像机的控制权限，视频监控服务器将云台摄像机参数通知到客户端。

对于图1所示的视频监控系统，云台摄像机有三台，分别为云台摄像机A，云台摄像机B和云台摄像机C，假设客户端获得云台摄像机A的控制权限，则视频服务器将云台摄像机A的参数下发到客户端。

用户通过客户端设置了热键后，按下热键就启动鼠标轨迹跟踪；鼠标轨迹跟踪时间间隔T₁是进行检测鼠标当前位置的时间间隔，每隔T₁时间间隔客户端就检测一次鼠标的当前位置坐标。

步骤203、客户端记录当前图像的中心位置坐标，每隔一个固定鼠标轨迹跟踪时间间隔T₁检测鼠标的当前位置坐标，并以鼠标的当前位置为新图像的中心位置控制云台摄像机进行旋转，显示新图像。

用户通过客户端设置的鼠标轨迹跟踪时间间隔T₁是进行检测鼠标当前位置的时间间隔，每隔T₁时间间隔客户端就检测一次鼠标的当前位置坐标。

假设开始阶段客户端记录的当前图像中心位置坐标为M（x₀，y₀），经过T₁时间间隔后，检测到鼠标当前位置坐标为N（x₁，y₁），如果（x₁，y₁）不等于（x₀，y₀），则需要将N（x₁，y₁）作为新的图像中心位置，也就是将N（x₁，y₁）对应的图像中的实际物理地点作为新图像的中心位置，此时要控制云台摄像机进行旋转，包括步骤：

首先客户端根据中心位置坐标和鼠标的当前位置坐标，以及云台摄像机参数计算云台摄像机在水平平面的旋转角度，控制云台摄像机在水平平面进行旋转，使得鼠标的当前位置处于当前的纵坐标上；再计算云台摄像机在垂直平面的旋转角度，控制云台摄像机在垂直平面进行旋转，使得鼠标当前位置成为新图像的中心位置。

这样用户只需要启动鼠标轨迹跟踪，移动鼠标追踪关注的物体，视频监控系统按照时间间隔T₁定时进行采样，将采样得到的鼠标当前位置（即鼠标光标位置对应的图像中的位置）作为云台摄像机监控的中心位置，调整云台摄像机进行旋转，将用户关注的以鼠标当前位置为中心位置的图像展示给用户。

需要说明的是，在检测到鼠标的位置坐标后，客户端可以计算得出云台摄像机在水平平面上和垂直平面上需要旋转的角度，通过云台协议将旋转的角度信息发送给云台摄像机，从而控制云台摄像机进行相应的旋转。这里的计算都是根据两点的坐标结合几何方法进行的。一种计算方法如下：假设MN线段与水平横轴的夹角为α，α根据M点和N点的坐标进行计算，则在以M点为中心的坐标系中，当N点在第一象限，则顺时针旋转90-α，如果N点在第二象限，则逆时针旋转90-α，如果N点在第三象限，则逆时针旋转90+α，如果N点在第四象限，则顺时针旋转90+α；而在垂直平面上，旋转角度为β=(y₁-y₀)*2/λ*θ，其中λ为分辨率的纵向像素，θ为当前云台摄像机镜头垂直视野角度，当N点在第一和第二象限，则向上旋转β，当N点在第三和第四象限，则向下旋转β。这里仅简单描述了一种角度的计算方法，现有技术中还存在其他计算方法，这里不在赘述。通过云台协议控制云台进行旋转也属于本技术领域常用的方法，这里也不再赘述。

当云台摄像机在某一平面上旋转角度超过云台摄像机所能偏移的最大角度时，则在客户端上叠加OSD（On Screen Display）通知用户“云台旋转已到极限”，即在客户端显示器的荧幕中显示“云台旋转已到极限”等特殊的字形或图形，让用户得知旋转角度超过云台摄像机所能偏移的最大角度。需要说明的是，云台摄像机判断是否到达最大偏移后，可以通知客户端，当前已经达到最大偏移角度，客户端自己叠加OSD；也可以由云台摄像机自己在图像上叠加OSD信息。

通过上述步骤，可以实现云台摄像机根据鼠标轨迹进行旋转，控制云台摄像机旋转到用户关注的位置展示给用户，由此可以通过鼠标轨迹跟踪来录制云台摄像机巡航路径，并保存云台摄像机巡航路径，控制云台摄像机按照巡航路径来进行巡航。本发明基于鼠标轨迹跟踪的巡航方法流程如图3所示，包括步骤：

步骤301、当用户通过客户端登录视频监控服务器后，设置巡航采样时间间隔T₂，启动鼠标轨迹跟踪。

本发明中提出的鼠标轨迹跟踪，即移动鼠标追踪关注的物体，视频监控系统按照时间间隔T₁定时进行采样，将采样得到的鼠标当前位置（即鼠标光标位置对应的图像中的位置）作为云台摄像机监控的中心位置，调整云台摄像机进行旋转，将用户关注的以鼠标当前位置为中心位置的图像展示给用户。本发明通过定义一个热键用来启动和关闭鼠标轨迹跟踪，也可以通过输入命令，或是基于菜单选项来启动和关闭鼠标轨迹跟踪。

启动鼠标轨迹跟踪后，用户移动鼠标，选定的云台摄像机跟随鼠标移动轨迹进行旋转，跟踪用户关注的物理位置。本实施例以云台摄像机A为例，用户登录客户端后，选择云台摄像机A来进行基于鼠标轨迹的云台巡航，则在启动鼠标轨迹跟踪后，云台摄像机A跟随鼠标轨迹进行旋转，跟踪用户关注的物理位置。

步骤302、间隔时间T₂，视频监控服务器发送获取云台物理位置信息的网络消息给云台摄像机。

经过时间T₂，视频监控服务器开始采样，发送获取云台物理位置的网络消息给云台摄像机A。

通常巡航采样时间间隔T₂会大于鼠标轨迹跟踪时间间隔T₁，启动鼠标轨迹跟踪后（按下鼠标轨迹跟踪热键），由于云台摄像机一直跟随鼠标的移动进行相应的旋转，每隔时间T₁不断调整自己的物理位置，而每间隔时间T₂，视频监控服务器发送获取云台物理位置的网络消息给云台摄像机A，试图获取当前时间云台摄像机A的物理位置信息。

步骤303、云台摄像机将当前的物理位置信息回应给视频监控服务器，视频监控服务器生成巡航路径记录。

云台摄像机A收到视频监控服务器发送的获取云台物理位置的网络消息后，回应云台摄像机当前的物理位置信息给视频监控服务器，视频监控服务器将这个物理位置信息作为巡航路径的一个预置位信息保存。

视频监控服务器收到云台物理位置信息后进行记录，通过重复步骤302和步骤303，用户可以按照采样时间间隔T₂记录多个预置位的信息，从而生成巡航路径。

用户通过客户端可以为每台云台摄像机录制多条巡航路径，并保存在视频监控服务器，每条巡航路径具有自身的巡航ID，即巡航路径标识号，在视频监控服务器中保存有两张记录表，其中表1为云台摄像机及其对应的巡航ID：

巡航ID	云台摄像机
		Xh_1	A
Xh_2	B
		…	…

表1

通过本发明的方法，可以为每个云台摄像机录制多条巡航路径。

表2为每个巡航路径及其对应的预置位信息：

巡航ID	预置位序号	描述	坐标信息	变倍信息	聚焦信息
						Xh_1	1	Postion1	（x1，y1）	Z1	F1
Xh_1	2	Postion2	（x2，y2）	Z2	F2
							…

表2

其中，Xh_1为巡航ID，对于巡航路径Xh_1，录制多个预置位信息并进行保存，每个预置位信息包括预置位序号、描述、坐标信息、变倍信息和聚焦信息。坐标信息就是在该预置位云台摄像机的坐标，变倍信息在该预置位云台摄像机的变倍信息，聚焦信息为在该预置位云台摄像机的聚焦信息。

步骤304、视频监控服务器判断是否已经到达巡航终点，如果是巡航路径生成完毕，否则返回步骤302。

用户移动鼠标，云台摄像机A跟随鼠标轨迹进行旋转，通过不断采样记录巡航路径各个预置位的云台摄像机物理位置信息，形成一条完整的巡航路径，直到用户认为已经达到了巡航的终点，关闭鼠标轨迹跟踪。客户端在用户关闭鼠标轨迹跟踪后发送鼠标轨迹跟踪结束信息到视频监控服务器，视频监控服务器接收到客户端发送的鼠标轨迹跟踪结束的信息则认为已经到达巡航终点，巡航路径生成完毕。

步骤305、视频监控服务器根据记录的巡航路径，按照采样时间间隔T₂依次发送携带物理方位信息的控制指令给云台摄像机，云台摄像机分析出控制指令中的物理位置信息后运行到指定的位置，进行巡航。

步骤301-304为巡航路径的录制过程，通过重复步骤301-304，可以为任何一台云台摄像机录取不同的巡航路径，巡航路径记录在视频监控服务器。而需要选定的云台摄像机进行巡航时，只需选择该云台摄像机的某条巡航路径，即可通过步骤305实现巡航。以云台摄像机A为例，其对应的巡航路径有Xh_1，则选择云台摄像机A按照巡航路径Xh_1进行巡航时，只需按照巡航路径Xh_1的记录表2，将各个预置位信息按照采样时间间隔T₂依次发送给云台摄像机A，云台摄像机A分析出控制报文中的物理位置信息后运行到指定的位置，就可以按照录制的巡航路径进行巡航。

需要说明的是，通过手工指定巡航路径并进行云台摄像机控制，获取云台摄像机的物理位置信息形成巡航路径也是可行的，首先客户端控制云台到某个需要巡航的点位，视频监控服务器发送获取云台物理位置的网络消息给云台摄像机，云台摄像机回应云台的物理位置信息给视频监控服务器，并生成巡航路径记录，这里不再赘述。

需要说明的是，视频监控服务器与云台摄像机之间通过云台协议发送物理位置信息，但是对于接外置云台的编码器，传统的云台协议无法直接发送具体的物理方位信息，需要使用特别的可以传送物理方位信息的云台协议，设计如下：

第一字节00标示运动到某个物理位置AA标示地址码，另外分别用4个字节标示X，Y变倍和聚焦信息，共18个字节。串口输出格式为:

00（标示动作开始）AA（标示地址码）

XX XX XX XX标示X坐标信息

YY YY YY YY标示Y坐标信息

ZZ ZZ ZZ ZZ标示变倍信息

FF FF FF FF标示变倍信息

其它动作可复用原有的云台协议相关命令。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于鼠标轨迹跟踪的巡航方法，应用于包括云台摄像机，视频监控服务器和客户端的视频监控系统，其特征在于，该方法包括步骤：

步骤1、当用户通过客户端登录视频监控服务器后，设置巡航采样时间间隔，启动鼠标轨迹跟踪；

步骤2、经过一个巡航采样时间间隔，视频监控服务器发送获取云台物理位置信息的网络消息给云台摄像机；

步骤3、云台摄像机将当前的物理位置信息回应给视频监控服务器，视频监控服务器生成巡航路径记录；

步骤4、视频监控服务器判断是否已经到达巡航终点，如果是则巡航路径生成完毕，否则返回步骤2；

步骤5、视频监控服务器根据记录的巡航路径，按照巡航采样时间间隔依次发送携带物理位置信息的控制指令给云台摄像机，云台摄像机分析出控制指令中的物理位置信息后运行到指定的位置，进行巡航。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述视频监控服务器判断是否已经到达巡航终点的方法为：

接收到客户端发送的鼠标轨迹跟踪结束的信息则认为已经到达巡航终点；其中客户端在用户关闭鼠标轨迹跟踪后发送鼠标轨迹跟踪结束信息。

3.如权利要求1所述基于鼠标轨迹跟踪的巡航方法，其特征在于，所述启动鼠标轨迹跟踪包括步骤：

云台摄像机上电注册到视频监控服务器，视频监控服务器记录云台摄像机参数；

当用户通过客户端登录视频监控服务器后，客户端获取云台摄像机的控制权限，视频监控服务器将云台摄像机参数通知到客户端；

客户端记录当前图像的中心位置坐标，每隔一个固定的鼠标轨迹跟踪时间间隔检测鼠标的当前位置坐标，并以鼠标的当前位置坐标为新图像的中心位置控制云台摄像机进行旋转，显示新图像。

4.如权利要求3所述的基于鼠标轨迹跟踪的巡航方法，其特征在于，所述云台摄像机参数包括分辨率的纵向像素，以及云台摄像机镜头垂直视野角度。

5.如权利要求4所述基于鼠标轨迹跟踪的巡航方法，其特征在于，所述以鼠标的当前位置坐标为新图像的中心位置控制云台摄像机进行旋转包括步骤：

客户端根据中心位置坐标和鼠标的当前位置坐标，以及云台摄像机参数计算云台摄像机在水平平面的旋转角度，控制云台摄像机在水平平面进行旋转，使得鼠标当前位置处于当前的纵坐标上；

客户端根据中心位置坐标和鼠标的当前位置坐标，以及云台摄像机参数计算云台摄像机在垂直平面的旋转角度，控制云台摄像机进行垂直平面的旋转，使得鼠标当前位置成为新图像的中心位置。

6.如权利要求5所述的基于鼠标轨迹跟踪的巡航方法，其特征在于，当在任意平面上旋转角度超过云台摄像机所能偏移的最大角度时，则在客户端上显示云台摄像机旋转已到极限标识。