超高清摄像机制高点监控点位布设模型建立及分析

发布时间：2020-04-05 02:35

【摘要】：超高清摄像机因其能够提供远距离、大场景全域覆盖监控的特点,被智慧公安及智慧城市广泛引入使用。然而,使用现有摄像机监控模型来测算超高清摄像机覆盖范围时均会出现很大的误差。因此,本文研究超高清摄像机监控全参数模型,旨在能够较为精确地测算超高清摄像机监控覆盖区域进而评估其实际监控效果,同时也为工程设计研发简易的实用工具奠定理论基础。本文比较了超高清摄像机与常规摄像机在实际应用中的区别,得出的结论是:在考虑了摄像机安装高度与角度后,现有标清、高清摄像机监控模型对目标物距的测算存在很大误差。在分析超高清摄像机实际参数的基础上,做出了摄像机成像面与目标截面相互平行的假设,基于小孔成像原理重新确定了目标物距为目标截面最低点至摄像机光心的距离,构建完成超高清摄像机监控全参数模型。利用卡方检验对模型计算值与实际测量值的偏离程度进行分析,发现模型仍具有改进的空间。本文根据超高清摄像机在工程中实际的安装情况,建立了具有相对位置的三个坐标系,即摄像机安装空间坐标系、摄像机坐标系以及成像坐标系,基于刚体变换、投影变换及齐次坐标理论,构建了摄像机监控覆盖区域内任意点与其像点之间映射变换的数学关系,并对目标物距进行了精确求解,完成了对全参数模型的修正。超高清摄像机监控模型可以实现根据实际监控工程需求,较精确地求解摄像机安装高度、图像传感器尺寸、安装角度及镜头焦距等安装参数;同时也能够对安装完毕的超高清摄像机能否达到“全域覆盖”与能否对目标有效识别进行较准确地评估。本文使用Visual Studio 2010编程工具,基于C++语言,完成模型的计算软件,通过实际应用举例,验证了模型具有较高的精确性,达到模型的构建目标。图像鉴别等级是监控工程设计时需要确定的设计目标。本文通过构建模型,计算出摄像机成像区域内任意位置目标截面的图像分辨力大小,首次完成了不同图像鉴别等级的划分,从而能够得到最佳的超高清摄像机安装方案,避免监控工程的盲目设计与施工。
【图文】：

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图 1.1 超高清摄像机学术关注度趋势图本文研究有着一定相关程度的论文与著作后，发现上述论文和著视频监控工作，，提出了相应的理论观点。这些著作论文中或多或覆盖目标区域的模型建立。主要集中在以下几个方面：视频监控系统协同覆盖模型、多（单）摄像机重点区域（重点位点目标、线目标、面目标、空间目标覆盖模型，讨论模型的有效针对单个摄像机，模型讨论集中在用什么样焦距的镜头和多大的的范围以及多宽的角度，以及建立平面简化模型[14-17]。在的主要问题：现有模型没有针对图像鉴别等级的研究，而这是软件进行智能分现有模型的参数设置无法适用超高清摄像机制高点视频监控[23-25]。究现状

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1.3 研究的总体思路、难点以及主要创新点本文所研究的问题“来源于实践”，研究的目的是“服务于实践”，所以研究的总体思路可以概括为“提出问题、分析问题及解决问题”，详细思路与步骤见图1.2。图 1.2 研究思路示意图本文立足于超高清视频监控工作中的两个实际问题，其一，已知目标监控区域的边界，如何确定超高清摄像机的安装位置、安装高度、安装角度及镜头的焦距；其二，对已安装完毕的超高清摄像机，如何确定监控区域内任意位置（切面）目标成像的分辨力，以供智能识别工具提取计算。针对这两个问题构建超高清摄像机成像区域的数学模型和几何模型。针对问题一，本文首先分析现有模型无法应用到超高清摄像机视频监控工作中来的原因，其次针对摄像机在实际应用中的工程参数，运用刚体变换、投影变换、齐次坐标等相关理论和方法，对现有模型进行改进并修正，逐步构建超高清摄像机视频监控成像区域三维几何模型及其数学表达模型，着重解决相关现有研究中数学模型表达不准确、几何模型描述不精确等问题
【学位授予单位】：中国人民公安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN948.41

【参考文献】