本發(fā)明涉及攝像機巡航，尤其涉及一種攝像機可視范圍內(nèi)的全覆蓋抓拍方法、電子設備及存儲介質。

背景技術：

1、在自然資源監(jiān)控領域中通常采用圖像測量、機器視覺等技術實現(xiàn)對自然資源的動態(tài)監(jiān)控。在采用圖像測量時，通常在某一監(jiān)控點架設一云臺攝像機，該云臺攝像機架設在距離地面20米～50米高度上，在云臺攝像機的可視范圍內(nèi)，實現(xiàn)數(shù)公里范圍內(nèi)的圖像監(jiān)控，如圖1中的實線即為云臺攝像機的可視范圍。

2、云臺攝像機在可視范圍邊界內(nèi)對該監(jiān)控點周圍的情況進行360°的抓拍監(jiān)控時，如圖2所示，云臺攝像機以其自身為圓心，將其可視范圍劃分成若干環(huán)形條帶對可視范圍內(nèi)的物體進行監(jiān)控，使得每一環(huán)形條帶對應一俯仰角t和倍率z，再根據(jù)云臺攝像機固定旋轉速度下設定的固定拍攝頻率對每一環(huán)形條帶改變水平旋轉角p進行圖像抓拍或是根據(jù)配置在每一環(huán)形條帶內(nèi)的預置點進行基于預置點的巡航抓拍。

3、采用固定拍攝頻率進行抓拍時，存在以下問題：

4、1)在對于靠近圓心的環(huán)形條帶進行抓拍時，容易出現(xiàn)圖像與圖像間存在重疊度高的問題，導致數(shù)據(jù)冗余，增加后續(xù)圖像拼接處理的工作強度和難度；

5、2)在對于靠近可視范圍邊界的環(huán)形條帶進行抓拍時，容易出現(xiàn)漏拍的問題，導致存在漏掉違建、破壞耕地等自然資源違法行為。

6、采用預置點進行抓拍時，同樣存在漏拍的問題。

7、上述方法均無法兼顧拍攝數(shù)據(jù)量與避免漏拍的問題。

技術實現(xiàn)思路

1、基于此，本發(fā)明的目的在于提供一種攝像機可視范圍內(nèi)的全覆蓋抓拍方法。

2、一種攝像機可視范圍內(nèi)的全覆蓋抓拍方法，包括以下步驟：

3、s10：從姿態(tài)參數(shù)矩陣λ中查找與攝像機的第i可視范圍帶對應的第i焦距fi，根據(jù)第i焦距fi計算得到第i水平視場角hfovi；

4、s20：根據(jù)第i水平視場角hfovi計算得到攝像機在第i可視范圍帶的拍攝頻率νi，其中，拍攝頻率νi滿足：

5、νi＝t/[360°/hfovi]

6、式中：t表示攝像機水平旋轉360°的時間，[]表示向上取整函數(shù)；

7、s30：控制攝像機的焦距為第i焦距fi，以拍攝頻率νi對第i可視范圍帶進行監(jiān)控抓拍。

8、進一步地，所述步驟s30還包括：

9、從姿態(tài)參數(shù)矩陣λ中查找與攝像機的第i可視范圍帶對應的第i變倍率zi，在控制攝像機對第i可視范圍帶進行監(jiān)控抓拍時，還要控制攝像的變倍率為第i變倍率zi。

10、進一步地，第i水平視場角hfovi滿足：

11、

12、式中：w表示攝像機傳感器尺寸的寬度。

13、進一步地，所述姿態(tài)參數(shù)矩陣λ通過下述方法獲得：

14、sa1：獲取攝像機的第i俯仰角ti，并基于俯仰角ti確定第i可視范圍帶對應的第i焦距fi和第i變倍率zi，其中，第i焦距fi和第i變倍率zi能使攝像機清楚的拍攝第i可視范圍帶地面物體；

15、sa2：根據(jù)第i焦距fi計算攝像機的第i垂直視場角vfovi，根據(jù)第i俯仰角ti、第i垂直視場角vfovi得到第i可視范圍帶角度范圍(θi-min,θi-max)，第i可視范圍帶角度為與攝像機高度軸的夾角；

16、sa3：調(diào)整攝像機的俯仰角為第i+1俯仰角ti+1，使第i+1可視范圍帶最小視場角θi+1-min與第i可視范圍帶最大視場角θi-max相等，進而確定第i+1可視范圍帶(ri-max,ri+1-max)及其對應的第i+1焦距fi+1、第i+1變倍率zi+1；依次類推，根據(jù)俯仰角、可視范圍帶、焦距、變倍率獲得攝像機整個監(jiān)控范圍的的姿態(tài)參數(shù)矩陣λ：

17、

18、進一步地，所述步驟sa1包括以下子步驟：

19、sa11：獲取攝像機的第i俯仰角ti，并獲取攝像機在俯仰角ti時拍攝的圖像中心某一目標被攝物的像高h′目標和位置信息，其中，像高h′目標為所述目標被攝物在拍攝圖像中的高度；

20、sa12：基于所述目標被攝物的位置信息獲取高程數(shù)據(jù)中該目標被攝物的物高h目標；

21、sa13：獲取攝像機的高度h，結合第i俯仰角為ti計算所述目標被攝物距離攝像機的物距ui，物距ui滿足：

22、ui＝h/cos(90°-ti)；

23、sa14：根據(jù)所述目標被攝物的像高h′目標、物高h目標、物距ui計算得到像距vi，像距vi滿足：

24、

25、sa15：根據(jù)物距ui和像距vi計算得到第i焦距fi、第i變倍率zi，第i焦距fi滿足：

26、

27、第i變倍率zi滿足：

28、

29、進一步地，所述步驟sa1包括以下子步驟：

30、sa11：獲取攝像機的第i俯仰角ti，并獲取攝像機在俯仰角ti時拍攝的圖像中心某一目標被攝物的像高h′目標和位置信息，其中，像高h′目標為所述目標被攝物在拍攝圖像中的高度；

31、sa12：基于所述目標被攝物的位置信息獲取高程數(shù)據(jù)中該目標被攝物的物高h目標；

32、sa13：獲取攝像機的高度h，結合第i俯仰角為ti計算所述目標被攝物距離攝像機的物距ui，物距ui滿足：

33、ui＝h/cos(90°-ti)；

34、sa14：根據(jù)所述目標被攝物的像高h′目標、物高h目標、物距ui計算得到像距vi，像距vi滿足：

35、

36、sa15：根據(jù)物距ui和像距vi計算得到第i焦距fi，第i焦距fi滿足：

37、

38、sa16：獲取攝像機的廣角焦距f廣角，根據(jù)廣角焦距f廣角和第i焦距fi計算得到第i變倍率zi，第i變倍率zi滿足：

39、

40、進一步地，所述步驟sa2包括以下子步驟：

41、sa21：根據(jù)第i焦距fi計算攝像機的第i垂直視場角vfovi，第i垂直視場角vfovi滿足：

42、

43、其中，h是攝像機傳感器尺寸中的高度參數(shù)；

44、sa22：根據(jù)第i俯仰角ti、第i垂直視場角vfovi計算第i可視范圍帶最大視場角θi-max和最小視場角θi-min，得到第i可視范圍帶角度范圍(θi-min,θi-max)：

45、θi-min＝90-ti-vfov22；

46、θi-max＝90-ti+vfovi2；

47、sa23：根據(jù)攝像機的高度h，第i可視范圍帶角度范圍(θi-min,θi-max)，計算得到第i可視范圍帶(ri-min,ri-max)，第i可視范圍帶為距離攝像機在地面的投影點的半徑，其中，

48、ri-min＝h*tan(θi-min)；

49、ri-max＝h*tan(θ1-max)。

50、進一步地，所述姿態(tài)參數(shù)矩陣λ通過下述方法獲得：

51、sa`1：根據(jù)攝像機的高度h，將監(jiān)控范圍以攝像機在地面的投影點為圓點中心，劃分成若干個可視范圍帶ri；確定各可視范圍帶ri對應的俯仰角ti，i∈(1,n)；

52、sa`2：根據(jù)攝像機的最大、最小變焦倍率進行各可視范圍帶ri的分段等比例變焦倍率取整，得到各可視范圍帶ri對應的變倍率zi；

53、sa`3：根據(jù)各可視范圍帶ri對應的變倍率zi計算各可視范圍帶ri對應的焦距fi，fi滿足：

54、fi＝kzi

55、式中，k表示線性關系的斜率；

56、sa`4：根據(jù)各可視范圍帶ri及其對應的俯仰角ti、變倍率zi和焦距fi，獲得攝像機整個監(jiān)控范圍的姿態(tài)參數(shù)矩陣λ：

57、

58、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明通過將監(jiān)控范圍劃分為不同的可視范圍帶，并對各可視范圍帶設置不同的焦距，得到不同可視范圍帶對應的水平視場角，基于攝像機設置的拍攝時間和水平視場角得到各可視范圍帶的拍攝頻率，獲得各可視范圍帶所需拍攝的最少照片數(shù)量。本發(fā)明的攝像機可視范圍內(nèi)的全覆蓋抓拍方法，在保證每一劃分的可視范圍帶完成抓拍全覆蓋的情況下，使抓拍的數(shù)據(jù)量達到最小，不出現(xiàn)大量覆蓋數(shù)據(jù)，降低裝置對存儲器、運算能力的要求，適用性范圍更廣。

59、為了更好地理解和實施，下面結合附圖詳細說明本發(fā)明。