本发明涉及ptz技术领域，具体来说涉及一种ptz扫描路径生成方法。
背景技术：
ptz，即pan(平移)，tilt(倾斜)，zoom(变焦)，是指一种支持全方位(水平方向、垂直方向)移动及镜头变倍、变焦控制的摄像机。ptz摄像机内置水平方向和垂直方向的两个电机，两个电机所处的角度不同，使得ptz摄像机朝向不同的角度。
在一个场地如教室中部署摄像头，用摄像头获得场地内视频图像，从图像中扫描并识别人脸是一个新型的应用。场地尺寸较大时普通摄像头无法再画面中呈现全部人员的图像，可以改用ptz摄像机。ptz摄像机通过内部电机运动改变拍摄角度和放大倍数，从而能够清晰的采集到更广、更远范围的人物图像，进而解决上述问题。对于任何一个场地中的物体，当ptz摄像机对准这个物体并使之出现在画面中央时，两个电机的偏移角度构成了这个物体的ptz坐标(x,y)，其中，x表示ptz摄像机水平方向的电机偏移角度，y表示ptz摄像机垂直方向的电机偏移角度。
ptz摄像机提供了移动功能，但需要对移动进行控制。在现有技术下，一些ptz技术方案采用手工的方式定义其移动行为。具体地，通过提供网络接口实现人工设定若干个ptz坐标和ptz坐标对应的放大倍数，在运行时ptz摄像机按照顺序控制电机调整至这些ptz坐标并保证镜头倍数与ptz坐标定义的倍数对应，从而形成一条扫描路径。但这种方式存在安装部署效率低下的问题，例如有多个规格不同的场所，则需要对每一个场所进行手动设定，每一次设定花费几到十几分钟。
技术实现要素：
本发明旨在解决现有设定ptz扫描路径的方式效率低的问题，提出一种基于图形感知的ptz扫描路径生成方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：基于图形感知的ptz扫描路径生成方法，包括以下步骤：
步骤1.将ptz摄像机与摄像场地对应设置，在摄像场地的空间内确定多个位置点，所述多个位置点至少有一部分在待摄像区域内，确定各位置点对应的ptz路径点，所述ptz路径点至少包括各位置点对应的ptz坐标；
步骤2.在摄像场地的一个平面内设置多个图形标志，所述多个图形标志的位置能够确定摄像场地内的待摄像区域；
步骤3.ptz摄像机对摄像场地进行全面扫描，当ptz摄像机采集到图形标志的画面后确定该图形标志对应的ptz坐标；
步骤4.根据各图形标志对应的ptz坐标确定待摄像区域对应的ptz坐标区域，选取ptz坐标区域内的所有ptz路径点，生成能够覆盖ptz坐标区域内所有ptz路径点的ptz扫描路径。
进一步的，为实现位置点的确定，步骤1中，所述在摄像场地的空间内确定多个位置点的方法包括：
设置摄像场地的默认规格信息和ptz摄像机的位置信息，所述默认规格信息至少包括默认长度和默认宽度，所述默认长度不小于摄像场地的实际长度，所述默认宽度不小于摄像场地的实际宽度；
根据预设长度间距和预设宽度间距在默认规格摄像场地的一个平面内选取多个位置点，该平面与图形标志所在的平面为同一平面。
进一步的，为实现各位置点对应的ptz坐标的确定，步骤1中，所述确定各位置点对应的ptz路径点的方法包括：
根据所述预设长度间距、预设宽度间距、摄像场地的默认规格信息和ptz摄像机的位置信息分别计算各位置点相对于ptz摄像机的水平横向距离、水平纵向距离和高度差；
根据所述水平横向距离和水平纵向距离分别计算ptz摄像机的水平偏移角度和位置点相对于ptz摄像机在墙壁上的垂直线上的垂直距离，根据所述垂直距离和高度差计算ptz摄像机的垂直偏移角度，根据所述水平偏移角度和垂直偏移角度确定各位置点对应的ptz坐标。
进一步的，为获得合适大小的人脸图像，所述ptz路径点还包括各位置点对应的镜头放大倍数，确定所述镜头放大倍数的方法包括：
根据所述垂直距离和高度差分别计算各位置点与ptz摄像机的距离信息，根据所述距离信息确定各位置点对应的镜头放大倍数。
进一步的，为实现位置点的确定，步骤1中，所述在摄像场地的空间内确定多个位置点的方法还包括：
根据ptz摄像机水平方向的电机和垂直方向的电机的预设角度间隔，在ptz摄像机所能扫描到的空间区域内选取多个位置点。
进一步的，为实现对人脸的扫描摄像，步骤2中，所述平面为距离地面预设高度的平面。
进一步的，为实现待摄像区域的确定，步骤2中，所述图形标志为四个，所述待摄像区域为四个图形标志的位置确定的四边形待摄像区域，所述待摄像区域的ptz坐标区域为四个图形标志对应的四个ptz坐标确定的四边形坐标区域。
进一步的，为确定图形标志对应的ptz坐标，步骤3中，所述确定该图形标志对应的ptz坐标的方法包括：
当ptz摄像机采集到图形标志的画面并且图形标志画面位于画面中央时，获取ptz摄像机两个方向上电机的当前偏移角度，根据两个方向上电机的当前偏移角度形成ptz坐标，将其作为该图形标志对应的ptz坐标；或者
当ptz摄像机采集到图形标志的画面后，获取ptz摄像机两个方向上电机的当前偏移角度，根据画面中图形标志与画面中央的相对位置计算角度差值，根据ptz摄像机两个方向上电机的当前偏移角度和角度差值计算得到该图形标志对应的ptz坐标。
进一步的，为生成ptz扫描路径，步骤4中，所述生成能够覆盖ptz坐标区域内所有ptz路径点的ptz扫描路径的方法包括：
将ptz坐标区域内的ptz路径点按任意次序连接，生成能够覆盖ptz坐标区域内所有ptz路径点的ptz扫描路径；或者
将ptz坐标区域内的ptz路径点成行连接后再交替地连接相邻行的首尾ptz路径点，生成能够覆盖ptz坐标区域内所有ptz路径点的ptz扫描路径。
进一步的，为有效对待摄像区域进行扫描摄像，所述步骤4还包括：
将所述ptz坐标区域按预设比例扩大后生成扩大区域，选取所述扩大区域内的所有ptz路径点，生成能够覆盖扩大区域内的所有ptz路径点的ptz扫描路径。
本发明的有益效果是：本发明所述的基于图形感知的ptz扫描路径生成方法，通过在摄像场地设置多个图形标志，ptz摄像机识别图形标志后，自动生成用于对图形标志所确定的待摄像区域进行扫描摄像的扫描路径，用户无需手动设定ptz扫描路径，减小了安装人员的工作量，提高了安装部署效率。
附图说明
图1为本发明实施例所述的基于图形感知的ptz扫描路径生成方法的流程示意图；
图2为本发明实施例所述的用于说明确定位置点对应的ptz坐标中水平方向电机偏移角度的原理示意图；
图3为本发明实施例所述的用于说明确定位置点对应的ptz坐标中垂直方向电机偏移角度的原理示意图；
图4为本发明实施例所述的选取ptz坐标区域内所有ptz路径点的原理示意图；
图5为本发明实施例所述的根据ptz坐标区域生成ptz扫描路径的原理示意图；
附图标记说明：
a-ptz摄像机；b-位置点；x-ptz摄像机水平电机的偏移角度；y-ptz摄像机垂直电机的偏移角度；d1-位置点与ptz摄像机的水平横向距离；d2-位置点与ptz摄像机的水平纵向距离；d3-位置点相对于ptz摄像机在墙壁上的垂直线上的垂直距离；h-位置点与ptz摄像机的高度差；s1-位置点对应的ptz坐标形成的区域；s2-待摄像区域对应的ptz坐标区域。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的实施方式进行详细描述。
本发明所述的基于图形感知的ptz扫描路径生成方法，包括以下步骤：步骤1.将ptz摄像机与摄像场地对应设置，在摄像场地的空间内确定多个位置点，所述多个位置点至少有一部分在待摄像区域内，确定各位置点对应的ptz路径点，所述ptz路径点至少包括各位置点对应的ptz坐标；步骤2.在摄像场地的一个平面内设置多个图形标志，所述多个图形标志的位置能够确定摄像场地内的待摄像区域；步骤3.ptz摄像机对摄像场地进行全面扫描，当ptz摄像机采集到图形标志的画面后确定该图形标志对应的ptz坐标；步骤4.根据各图形标志对应的ptz坐标确定待摄像区域对应的ptz坐标区域，选取ptz坐标区域内的所有ptz路径点，生成能够覆盖ptz坐标区域内所有ptz路径点的ptz扫描路径。
在ptz摄像机的安装完成后，需要在摄像场地的空间内选取多个位置点，所述多个位置点形成的区域至少能够覆盖待摄像区域，确定各位置点对应的ptz路径点，ptz路径点至少包括各位置点对应的ptz坐标，位置点对应的ptz坐标用于表示ptz摄像机对准位置点时的电机偏移角度，ptz摄像机的电机偏移角度包括ptz摄像机的水平方向和垂直方向上两个电机的偏移角度；然后，在摄像场地的一平面内设置多个图形标志，多个图形标志的位置能够确定摄像场地内的平面待摄像区域；再然后，ptz摄像机对摄像场地进行全面扫描，ptz摄像机自带图形识别功能，扫描并识别所有图形标志后，确定每个图形标志对应的ptz坐标，图形标志对应的ptz坐标用于表示ptz摄像机对准图形标志时的电机偏移角度；再然后，根据各图形标志对应的ptz坐标确定待摄像区域对应的ptz坐标区域，也就是各图形标志对应的ptz坐标所确定的坐标区域，ptz坐标区域与待摄像区域是对应的；最后，选取ptz坐标区域内的所有ptz路径点，生成能够覆盖ptz坐标区域内所有ptz路径点的ptz扫描路径，ptz摄像机根据ptz扫描路线以及ptz路径点中的ptz坐标，对待摄像区域进行全面扫描。一旦在ptz摄像机安装部署阶段通过部署图形标志确定扫描区域后，ptz扫描路径就固定了，在之后的扫描中ptz摄像机一直使用这条扫描路径，当摄像场地尺寸或结构发生改变、ptz摄像机安装位置发生改变或者将ptz摄像机移动到其他摄像场地时，可通过上述方法重新生成ptz扫描路径。
实施例
本发明实施例所述的基于图形感知的ptz扫描路径生成方法，如图1所示，包括以下步骤：
步骤s1.将ptz摄像机与摄像场地对应设置，在摄像场地的空间内确定多个位置点，所述多个位置点至少有一部分在待摄像区域内，确定各位置点对应的ptz路径点，所述ptz路径点至少包括各位置点对应的ptz坐标；
其中，摄像场地可以是教室，待摄像区域可以是学生的座位区域，ptz摄像机可以安装在设置于教室前方墙壁的水平正中且竖直偏上的位置，例如，设置于教室前方墙壁的水平正中且距离地面1.8米-3米的位置，朝向学生脸部。
在摄像场地的空间内确定多个位置点的方法可以是：
设置摄像场地的默认规格信息和ptz摄像机的位置信息，所述默认规格信息至少包括默认长度和默认宽度，所述默认长度不小于摄像场地的实际长度，所述默认宽度不小于摄像场地的实际宽度；
根据预设长度间距和预设宽度间距在默认规格摄像场地的一个平面内选取多个位置点，该平面与图形标志所在的平面为同一平面。
具体而言，摄像场地的默认规格信息至少包括摄像场地的默认长度和默认宽度，ptz摄像机的位置信息可以包括ptz摄像机与默认规格摄像场地的四周的距离和距离地面的高度，摄像场地的默认规格信息和ptz摄像机的位置信息可以通过ptz摄像机提供的api接口进行设置。
如图4所示，区域s1表示位置点对应的ptz坐标形成的区域，图中叉号表示各位置点对应的ptz路径点，其中，预设长度间隔和预设宽度间隔可根据实际需要设置，预设长度间隔可以根据前后相邻的座位间隔的距离设置，预设宽度间隔可以根据左右相邻的座位间隔的距离设置，预设长度间隔和预设宽度间隔越小，扫描的精确度越高，根据教室相邻座位区域的标准，预设长度间隔和预设宽度间隔优选为1米,即水平相邻的两个位置点的距离和垂直相邻的两个位置点的距离为1米。位置点及其对应的ptz路径点根据预设宽度间隔形成多行。
为了准确的对教室的学生人脸进行扫描摄像，上述默认规格摄像场地的一个平面可以为距离地面预设高度的平面，其中，预设高度可以是国家标准学生坐下时的标准人脸距离地面的高度，预设高度也可以根据学生的年龄身高等实际情况进行设置。
通过上述方法确定的多个位置点，其对应的ptz路径点确定方法可以是：
根据所述预设长度间距、预设宽度间距、摄像场地的默认规格信息和ptz摄像机的位置信息分别计算各位置点相对于ptz摄像机的水平横向距离、水平纵向距离和高度差；
根据所述水平横向距离和水平纵向距离分别计算ptz摄像机的水平偏移角度和位置点相对于ptz摄像机在墙壁上的垂直线上的垂直距离，根据所述垂直距离和高度差计算ptz摄像机的垂直偏移角度，根据所述水平偏移角度和垂直偏移角度确定各位置点对应的ptz坐标。
如图2所示，位置点b相对于ptz摄像机a的水平横向距离为d1，即位置点b在设置ptz摄像机的墙壁上的投影点与ptz摄像机a的水平距离，位置点b相对于ptz摄像机a水平纵向距离为d2，即位置点b与其在设置ptz摄像机的墙壁上的投影点的距离，那么根据位置点b相对于ptz摄像机a的水平横向距离d1和水平纵向距离d2，ptz摄像机的水平偏移角度也就是水平方向电机的偏移角度则确定为x，位置点b相对于ptz摄像机a在墙壁上的垂直线上的垂直距离则确定为d3，其中，
对于上述方法选取的位置点，所述ptz路径点还可以包括各位置点对应的镜头放大倍数，确定所述镜头放大倍数的方法包括：
根据所述垂直距离和高度差分别计算各位置点与ptz摄像机的距离信息，根据所述距离信息确定各位置点对应的镜头放大倍数。
具体而言，可以根据各位置点与ptz摄像机的直线距离，确定各位置点对应的镜头放大倍数，在ptz扫描路径生成后，当ptz摄像机对准位置点，即ptz摄像机处于位置点对应的ptz坐标时，同样也会调整至该位置点对应的镜头放大倍数，以获得更为清晰的人脸图像。
此外，在摄像场地的空间内确定多个位置点的方法还包括：
根据ptz摄像机水平方向的电机和垂直方向的电机的预设角度间隔，在ptz摄像机所能扫描到的空间区域内选取多个位置点。
具体而言，ptz摄像机水平方向上的电机和垂直方向上的电机是在一定角度范围内进行偏移的，一般来说，ptz摄像机水平方向上的电机偏移的角度范围为0至180度，垂直方向上的电机偏移的角度范围为0至90度。那么ptz摄像机所能扫描到的空间区域也就随之确定了。首先，可以固定ptz摄像机水平方向上的电机偏移角度，如0度，按预设角度间隔递增调整垂直方向上的电机偏移角度，如垂直方向上的电机偏移角度从0度开始，每次增加10度，在每次增加后，根据两个电机的偏移角度所确定的ptz摄像机的摄像路径上选取多个位置点。然后，固定ptz摄像机垂直方向上的电机偏移角度，如0度，按预设角度间隔递增调整水平方向上的电机偏移角度，如水平方向上的电机偏移角度从0度开始，每次增加10度，在每次增加后，根据两个电机的偏移角度所确定的ptz摄像机的摄像路径上选取多个位置点，如此，便可得到ptz摄像机所能扫描到的空间区域内的多个位置点，同时，也可以得到这些位置点对应的ptz坐标。其中，预设角度间隔可以根据实际需求设置，预设角度间隔越小，使得生成了更密集的ptz扫描路径，扫描摄像的准确度越高，反之，扫描摄像的准确度越低。
步骤s2.在摄像场地的一个平面内设置多个图形标志，所述多个图形标志的位置能够确定摄像场地内的待摄像区域；
图形标志可以是方便图像识别算法探测识别的图形标志物，图形标志可以为四个，可分别设置于教室内学生座位的矩形区域的四个端点，四个图形标志即确定了学生的矩形座位区域，若步骤s1中是根据预设长度间隔和预设宽度间隔选取多个位置点，那么需要将图形标志设置于选取位置点的同一平面内，若在默认规格摄像场地选取位置点的平面为距离地面预设高度的平面，那么图形标志也需要距离地面同样的预设高度设置，图形标志可通过支架或设置于课桌上。
步骤s3.ptz摄像机对摄像场地进行全面扫描，当ptz摄像机采集到图形标志的画面后确定该图形标志对应的ptz坐标；
可以理解，在ptz摄像机安装完成首次使用时，ptz摄像机对摄像场地进行全面扫描，简单来说就是ptz摄像机水平方向和垂直方向的电机分别从最小角度偏移至最大角度，在这过程中，ptz摄像机内置的图形感知功能识别各图形标志，并分别确定各图形标志对应的ptz坐标。
具体的，所述确定该图形标志对应的ptz坐标的方法包括：
当ptz摄像机采集到图形标志的画面并且图形标志画面位于画面中央时，获取ptz摄像机两个方向上电机的当前偏移角度，根据两个方向上电机的当前偏移角度形成ptz坐标，将其作为该图形标志对应的ptz坐标；ptz摄像机的两个方向上电机的当前偏移角度可以从ptz摄像机参数中获取。
所述确定该图形标志对应的ptz坐标的方法还包括：
当ptz摄像机采集到图形标志的画面后，获取ptz摄像机两个方向上电机的当前偏移角度，根据画面中图形标志与画面中央的相对位置计算角度差值，根据ptz摄像机两个方向上电机的当前偏移角度和角度差值计算得到该图形标志对应的ptz坐标。
步骤s4.根据各图形标志对应的ptz坐标确定待摄像区域对应的ptz坐标区域，选取ptz坐标区域内的所有ptz路径点，生成能够覆盖ptz坐标区域内所有ptz路径点的ptz扫描路径。
与四个图形标志的位置确定待摄像区域同理，四个图形标志对应的ptz坐标也确定了待摄像区域对应的ptz坐标区域。如图4所示，区域s2表示由图形标志确定的待摄像区域对应的ptz坐标区域，选取ptz坐标区域s2内的所有的ptz路径点，确定ptz坐标区域s2内所有ptz路径点对应的ptz坐标，生成能够覆盖扫描区域内所有ptz路径点的ptz扫描路径。
为了有效对待摄像区域进行扫描摄像，在实际使用时，将所述ptz坐标区域按预设比例扩大后生成扩大区域，选取所述扩大区域内的所有ptz路径点，生成能够覆盖扩大区域内的所有ptz路径点的ptz扫描路径。其中，扩大的预设比例只需保证扩大区域比ptz坐标区域稍大即可。
生成能够覆盖ptz坐标区域内的所有ptz路径点的ptz扫描路径可以将ptz坐标区域s2内的所有ptz路径点对应的ptz坐标按任意顺序依次连接起来，即可得到ptz扫描路径，如图5所示，还可以将ptz坐标区域内的所有ptz路径点对应的ptz坐标成行连接后再交替地连接相邻行的首尾ptz路径点，即可生成能够覆盖ptz坐标区域内所有ptz路径点的ptz扫描路径，ptz摄像机根据ptz扫描路径循环扫描。在此过程中，ptz摄像机始终处于某一个ptz路径点上或者两个ptz路径点之间的路径上，当ptz摄像机处于两个ptz路径点上时，ptz摄像机能够保证从一个ptz路径点均匀的变化到下一个ptz路径点，均匀变化主要体现在两个ptz路径点的ptz坐标和对应的镜头放大倍数均匀变化。
1.基于图形感知的ptz扫描路径生成方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1.将ptz摄像机与摄像场地对应设置，在摄像场地的空间内确定多个位置点，所述多个位置点形成的区域至少能够覆盖待摄像区域，确定各位置点对应的ptz路径点，所述ptz路径点至少包括各位置点对应的ptz坐标；
步骤2.在摄像场地的一个平面内设置多个图形标志，所述多个图形标志的位置能够确定摄像场地内的待摄像区域；
步骤3.ptz摄像机对摄像场地进行全面扫描，当ptz摄像机采集到图形标志的画面后确定该图形标志对应的ptz坐标；
步骤4.根据各图形标志对应的ptz坐标确定待摄像区域对应的ptz坐标区域，选取ptz坐标区域内的所有ptz路径点，生成能够覆盖ptz坐标区域内所有ptz路径点的ptz扫描路径。
2.如权利要求1所述的基于图形感知的ptz扫描路径生成方法，其特征在于，步骤1中，所述在摄像场地的空间内确定多个位置点的方法包括：
设置摄像场地的默认规格信息和ptz摄像机的位置信息，所述默认规格信息至少包括默认长度和默认宽度，所述默认长度不小于摄像场地的实际长度，所述默认宽度不小于摄像场地的实际宽度；
根据预设长度间距和预设宽度间距在默认规格摄像场地的一个平面内选取多个位置点，该平面与图形标志所在的平面为同一平面。
3.如权利要求2所述的基于图形感知的ptz扫描路径生成方法，其特征在于，步骤1中，所述确定各位置点对应的ptz路径点的方法包括：
根据所述预设长度间距、预设宽度间距、摄像场地的默认规格信息和ptz摄像机的位置信息分别计算各位置点相对于ptz摄像机的水平横向距离、水平纵向距离和高度差；
根据所述水平横向距离和水平纵向距离分别计算ptz摄像机的水平偏移角度和位置点相对于ptz摄像机在墙壁上的垂直线上的垂直距离，根据所述垂直距离和高度差计算ptz摄像机的垂直偏移角度，根据所述水平偏移角度和垂直偏移角度确定各位置点对应的ptz坐标。
4.如权利要求3所述的基于图形感知的ptz扫描路径生成方法，其特征在于，所述ptz路径点还包括各位置点对应的镜头放大倍数，确定所述镜头放大倍数的方法包括：
根据所述垂直距离和高度差分别计算各位置点与ptz摄像机的距离信息，根据所述距离信息确定各位置点对应的镜头放大倍数。
5.如权利要求1所述的基于图形感知的ptz扫描路径生成方法，其特征在于，步骤1中，所述在摄像场地的空间内确定多个位置点的方法还包括：
根据ptz摄像机水平方向的电机和垂直方向的电机的预设角度间隔，在ptz摄像机所能扫描到的空间区域内选取多个位置点。
6.如权利要求1所述的基于图形感知的ptz扫描路径生成方法，其特征在于，步骤2中，所述平面为距离地面预设高度的平面。
7.如权利要求1所述的基于图形感知的ptz扫描路径生成方法，其特征在于，步骤2中，所述图形标志为四个，所述待摄像区域为四个图形标志的位置确定的四边形待摄像区域，所述待摄像区域的ptz坐标区域为四个图形标志对应的四个ptz坐标确定的四边形坐标区域。
8.如权利要求1所述的基于图形感知的ptz扫描路径生成方法，其特征在于，步骤3中，所述确定该图形标志对应的ptz坐标的方法包括：
当ptz摄像机采集到图形标志的画面并且图形标志画面位于画面中央时，获取ptz摄像机两个方向上电机的当前偏移角度，根据两个方向上电机的当前偏移角度形成ptz坐标，将其作为该图形标志对应的ptz坐标；或者
当ptz摄像机采集到图形标志的画面后，获取ptz摄像机两个方向上电机的当前偏移角度，根据画面中图形标志与画面中央的相对位置计算角度差值，根据ptz摄像机两个方向上电机的当前偏移角度和角度差值计算得到该图形标志对应的ptz坐标。
9.如权利要求1所述的基于图形感知的ptz扫描路径生成方法，其特征在于，步骤4中，所述生成能够覆盖ptz坐标区域内所有ptz路径点的ptz扫描路径的方法包括：
将ptz坐标区域内的ptz路径点按任意次序连接，生成能够覆盖ptz坐标区域内所有ptz路径点的ptz扫描路径；或者
将ptz坐标区域内的ptz路径点成行连接后再交替地连接相邻行的首尾ptz路径点，生成能够覆盖ptz坐标区域内所有ptz路径点的ptz扫描路径。
10.如权利要求1所述的基于图形感知的ptz扫描路径生成方法，其特征在于，所述步骤4还包括：
将所述ptz坐标区域按预设比例扩大后生成扩大区域，选取所述扩大区域内的所有ptz路径点，生成能够覆盖扩大区域内的所有ptz路径点的ptz扫描路径。
技术总结