具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本实施例提供了一种应用于安防监控的激光光斑的定位方法，通过调整安装距离D1使激光光斑落在视频画面中心，确定激光设备的物理位置并固定这个物理位置，获取第一激光光斑图像；通过校准激光设备使激光光斑偏离视频画面中心，获取校准距离D2及第二激光光斑图像；根据所述第一激光光斑图像和第二激光光斑图像确定像素偏离值(△x,△y)；通过安装距离D1和激光测距距离D3确定待测激光光斑的水平像素补偿系数k_x和垂直方向补偿系数k_y，进而得到1倍倍率下待测激光光斑在视频画面上的光斑坐标(X₁,Y₁)，将所述光斑坐标(X₁,Y₁)转换为待测激光光斑对应的摄像机在1倍倍率下的水平方向角和垂直方向角；再根据所述水平方向角和垂直方向角，获取在任意倍率下待测激光光斑在视频画面上的光斑坐标；从而实现了在现有视频安防监控上准确获取激光光斑在视频画面中的位置信息，提升了激光光斑的定位精度，提高了对激光光斑定位的自动化程度。

以下对本实施例提供的应用于安防监控的激光光斑定位方法进行详细的描述，如图1所示，所述应用于安防监控的激光光斑定位方法包括：

在步骤S101中，获取安装距离及第一激光光斑图像，所述第一激光光斑图像为在1倍倍率下按照所述安装距离调整激光设备的安装位置时获取到的激光光斑正对视频画面中心的图像。

在摄像机1倍倍率下，本发明实施例选定安装距离D1，所述安装距离D1是一个用于调整激光设备的安装位置使得激光光斑可以正对视频画面中心的距离。所述安装距离D1越远越好，优选为大于3.5米，因为激光设备的测量盲区是3.5米，如果小于3.5米，则激光设备无法测距。

在1倍倍率下，在所述安装距离D1下，手动调整激光设备和摄像机的结构位置，使激光光斑正对视频画面的中心，然后固定摄像机和激光设备的物理位置，此时形成一个固定的物理夹角θ，如图2(a)所示。在安装完后抓拍第一激光光斑图像。在所述第一激光光斑图像中，激光光斑正对视频画面中心。假设视频画面的宽高比为16:9，宽度为1920像素，高度为1080像素，则视频画面的中心为(960,540)。

在步骤S102中，获取校准距离及第二激光光斑图像，所述第二激光光斑图像为在安装位置固定后按照所述校准距离校准激光设备时获取到的激光光斑偏离视频画面中心的图像。

在这里，所述校准距离D2是第二次校准激光设备的距离，所述校准距离D2小于所述安装距离D1。此次校准不需要改变激光设备的安装位置,只转动摄像机的云台，此时会测得一个校准距离D2。在校准完后抓拍第二激光光斑图像，在所述第二激光光斑图像中激光光斑偏离所述视频画面中心。

为了便于理解，图2(b)为本发明实施例提供的第一激光光斑图像示意图，图2(c)为本发明实施例提供的第二激光光斑图像示意图。

在步骤S103中，根据所述安装距离及第一激光光斑图像、校准距离及第二激光光斑图像获取像素偏离值，所述像素偏离值表示激光光斑相对于视频画面中心的像素差值。

在这里，本发明实施例采用图片分析工具，比如windows的画图工具，对比所述第一激光光斑图像、第二激光光斑图像，得到第二激光光斑图像相对第一激光光斑图像的激光光斑偏移了多少个像素，从而得到像素偏离值。所述像素偏离值由横轴分量△x和纵轴分量△y组成。

在步骤S104中，获取激光设备在任意倍率下产生待测激光光斑的激光测距距离。

若需要对视频画面中的谋一个点进行定位时，比如物体的一个端点，本发明实施例通过转动摄像机的云台，使激光设备照射所述端点，以在视频画面上产生待测激光光斑，记录下所述待测激光光斑的激光测距距离D3。

为了便于理解，图3为本发明实施例提供的激光测距距离D3和安装距离D1示意图。

在步骤S105中，根据所述安装距离、激光测距距离、像素偏离值，获取待测激光光斑对应的摄像机在1倍倍率下的水平方向角和垂直方向角。

可选地，在任意倍率下获取到激光测距距离后，本发明实施例首先推算出待测激光光斑在1倍倍率下的光斑坐标，然后将推算的1倍倍率下的光斑坐标转换成待测激光光斑对应的摄像机在1倍倍率下的水平方向角和垂直方向角。如图4所示，所述步骤S105还包括：

在步骤S401中，根据所述安装距离、激光测距距离、像素偏离值，获取所述待测激光光斑在1倍倍率下的光斑坐标。

在计算待测激光光斑在1倍倍率下的光斑坐标之前，需要对所述像素偏离值进行修正。所述步骤S401还包括：

在步骤S501中，根据所述安装距离D₁、激光测距距离D₃计算所述待测激光光斑的水平像素补偿系数k_x和垂直方向补偿系数k_y，其中k_x＝nk_y，n表示视频画面的宽高比例。

具体地，如图3所示，由于夹角θ固定，根据相似三角形定理有：从而得到垂直方向补偿系数然后根据视频画面的宽高比例得到水平方向补偿系数k_x＝nk_y。示例性地，当所述视频画面的宽高比为16:9时，所述水平方向补偿系数

在步骤S502中，根据所述视频画面中心的坐标(X₀,Y₀)、水平像素补偿系数k_x、垂直像素补偿系数k_y以及像素偏离值(△x,△y)得到所述待测激光光斑在1倍倍率下的光斑坐标(X₁,Y₁)，其中，X₁＝X₀+△x*k_x，Y₁＝Y₀+△y*k_y。

在这里，所述视频画面中心的坐标(X₀,Y₀)可根据视频画面的大小得到。所述水平像素补偿系数k_x用于修正所述像素偏离值(Δx,△y)中的横轴分量△x，所述垂直方向补偿系数k_y用于修正所述像素偏离值(△x,△y)中的纵轴分量Δy。因此，所述待测激光光斑在1倍倍率下的光斑坐标(X₁,Y₁)中的横轴分量X₁＝X₀+△x*k_x，纵轴分量Y₁＝Y₀+△y*k_y。

在步骤S402中，将所述待测激光光斑在1倍倍率下的光斑坐标转换成待测激光光斑对应的摄像机在1倍倍率下的水平方向角和垂直方向角。

摄像机的水平方向角和垂直方向角只与摄像机的云台位置有关，跟倍率没有任何关系。只要不移动摄像机云台，在任何倍率下的水平方向角和垂直方向角都与1倍倍率下的水平方向角和垂直方向角一致。本发明实施例通过获取待测激光光斑对应的摄像机在1倍倍率下的水平方向角和垂直方向角，便于计算任意倍率下待测激光光斑在视频画面中的位置，即光斑坐标。

可选地，所述步骤S402还包括：

在步骤S601中，获取摄像机的水平视场角H和垂直视场角V、视频画面中心的坐标(X₀,Y₀)及其对应的摄像机物理夹角(P,T)以及所述待测激光光斑在1倍倍率下的光斑坐标(X₁,Y₁)。

在步骤S602中，根据所述摄像机的水平视场角H和垂直视场角V、视频画面中心的坐标(X₀,Y₀)及其对应的摄像机物理夹角(P,T)将所述待测激光光斑在1倍倍率下的光斑坐标(X₁,Y₁)的横轴分量X₁转换为水平方向角P1、纵轴分量Y₁转换为垂直方向角T1。

其中，

为了便于理解，图5为本发明实施例提供的视频画面示意图，其中点Q为视频画面原点(0,0)；点O为视频画面中心，对应坐标(X₀,Y₀)为(960,540)以及摄像机物理夹角为(P,T)，H是摄像机的水平视场角，V是摄像机的垂直视场角。点A为待测激光光斑，其在1倍倍率下的光斑坐标为(X₁,Y₁)，需要求待测激光光斑对应的摄像机在1倍倍率下的水平方向角P1和垂直方向角T1，如图5所示，已知OE＝960，OC＝540。OB＝|960-X₁|,AB＝|540-Y₁|。近似的，根据像素大小、视场角以及摄像机的物理夹角之间的等比例关系，可以得到：

得出

同理，根据像素大小、视场角以及摄像机的物理夹角之间的等比例关系，可以得到：

得出

需要说明的是：

原点是Q(0,0),如果图所示点A的坐标在视频画面中心O(960,540)的右边，所以X₁＞960，Y₁＞540，此时有OB＝X₁-960，AB＝Y₁-540。但是如果点A在视频画面中心O(960,540)的左边的话则有X₁＜960，Y₁＜540。此时有OB＝960-X₁，AB＝540-Y₁。所以整合起来就有OB＝|960-X₁|,AB＝|540-Y₁|。

在步骤S106中，根据所述水平方向角和垂直方向角，获取在任意倍率下待测激光光斑在视频画面上的光斑坐标。

上述步骤S104中的激光测距距离是在任意倍率下得到的，在得到摄像机在1倍倍率下的水平方向角P1和垂直方向角T1后，需要对所述摄像机在1倍倍率下的水平方向角P1和垂直方向角T1进行转换，才能得到任意倍率下待测激光光斑在视频画面中的位置。

如图6所示，所述步骤S106还包括：

在步骤S601中，获取摄像机的水平视场角H和垂直视场角V、视频画面中心的坐标(X₀,Y₀)及其对应的摄像机物理夹角(P,T)以及所述摄像机在1倍倍率下的水平方向角P1和垂直方向角T1。

在步骤S602中，根据所述摄像机的水平视场角H、视频画面中心的坐标(X₀,Y₀)及其对应的摄像机物理夹角(P,T)，将摄像机在1倍倍率下的水平方向角P1转换为在任意倍率下待测激光光斑在视频画面上的光斑坐标的横轴分量X₂，其中，当X₀>X₂时，当X₀<X₂时，

在步骤S603中，根据所述摄像机的垂直视场角V、视频画面中心的坐标(X₀,Y₀)及其对应的摄像机物理夹角(P,T)，将摄像机在1倍倍率下的垂直方向角T1转换为在任意倍率下待测激光光斑在视频画面上的光斑坐标的纵轴分量Y₂，其中，当Y₀>Y₂时，当Y₀<Y₂时，

为了便于理解，依然采用图5提供的视频画面示意图，其中点Q为视频画面原点；点O为视频画面中心，对应的光斑坐标(X₀,Y₀)为(960,540)以及摄像机物理夹角为(P,T)，H是摄像机的水平视场角，V是摄像机的垂直视场角。点A为待测激光光斑，已知待测激光光斑对应的摄像机在1倍倍率下的水平方向角P1和垂直方向角T1，需要求在任意倍率下待测激光光斑在视频画面中的光斑坐标(X₂,Y₂)，如图5所示，已知OE＝960，OC＝540。OB＝|960-X₂|，AB＝|540-Y₂|。近似的，根据像素大小、视场角以及摄像机的物理夹角之间的等比例关系，可以得到：

可以得到

当960>X₂，则有当960<X₂，则有

同理，根据像素大小、视场角以及摄像机的物理夹角之间的等比例关系，可以得到：

得到

当540>Y₂，则有当540<Y₂，则有

至此得到任意倍率下待测激光光斑在视频画面上的坐标信息(X₂,Y₂)，从而实现了在现有视频安防监控上准确获取激光光斑在视频画面中的位置信息，提高了激光光斑的定位精度和自动化程度。

可选地，本发明实施例还提供了一种应用于安防监控的激光光斑测距方法。如图7所示，所述方法包括：

在步骤S701中，分别获取第一待测激光光斑和第二待测激光光斑在任意倍率下的激光测距距离、摄像机在1倍倍率下的水平方向角和垂直方向角。

在这里，所述激光测距距离、水平方向角和垂直方向角分别通过如上所述的应用于安防监控的激光光斑的定位方法得到，具体请参见上述实施例的叙述，此处不再赘述。

在步骤S702中，根据所述第一待测激光光斑和第二待测激光光斑在任意倍率下的激光测距距离、摄像机在1倍倍率下的水平方向角和垂直方向角，计算所述第一待测激光光斑和第二待测激光光斑之间的距离。

可选地，若采用L₁表示第一待测激光光斑在任意倍率下的激光测距距离，P₁表示第一待测激光光斑对应的摄像机在1倍倍率下的水平方向角，L₂表示第二待测激光光斑在任意倍率下的激光测距距离、P₂表示第二待测激光光斑对应的摄像机在1倍倍率下的水平方向角，T₁表示第一待测激光光斑对应的摄像机在1倍倍率下的垂直方向角，T₂表示第二待测激光光斑对应的摄像机在1倍倍率下的垂直方向角，所述步骤S902还包括：

分别计算所述第一待测激光光斑和第二待测激光光斑对应的摄像机在1倍倍率下的水平方向角之差△P＝|P₂-P₁|和垂直方向角之差△T＝|T₂-T₁|；

根据所述第一待测激光光斑和第二待测激光光斑在任意倍率下的激光测距距离、所述水平方向角之差计算所述第一待测激光光斑和第二待测激光光斑之间的水平距离L_x，其中

根据所述第一待测激光光斑和第二待测激光光斑在任意倍率下的激光测距距离、所述垂直方向角之差计算所述第一待测激光光斑和第二待测激光光斑之间的垂直距离L_y，其中

根据所述水平距离L_x和垂直距离L_y得到所述第一待测激光光斑和第二待测激光光斑之间的距离。

在实际应用中，所述第一待测激光光斑可以为视频画面中物体的一个端点A，第二待测激光光斑可以为该物体的另一个端点B，通过上述应用于安防监控的激光光斑的测距方法可以测得端点A与端点B之间的距离，比如物体的高度或长度信息，有效地提高了测距的准确度；且所有测量数据可以通过视频的方式直观反馈给用户，实现了在安防监控上基于激光设备的自动化测距方式，大大提高了测距的效率。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

在一实施例中，提供一种应用于安防监控的激光光斑定位装置，该应用于安防监控的激光光斑定位装置与上述实施例中应用于安防监控的激光光斑定位方法一一对应。

在一实施例中，提供一种应用于安防监控的激光光斑测距装置，该应用于安防监控的激光光斑测距装置与上述实施例中应用于安防监控的激光光斑测距方法一一对应。

关于应用于安防监控的激光光斑定位装置或应用于安防监控的激光光斑测距装置的具体限定可以参见上文中对于应用于安防监控的激光光斑定位方法或应用于安防监控的激光光斑测距方法的限定，在此不再赘述。上述装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是服务器，其内部结构图可以如图8所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口和数据库。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种应用于安防监控的激光光斑定位方法或应用于安防监控的激光光斑测距方法。

在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现以下步骤：

获取安装距离及第一激光光斑图像，所述第一激光光斑图像为在1倍倍率下按照所述安装距离调整激光设备的安装位置时获取到的激光光斑正对视频画面中心的图像；

获取校准距离及第二激光光斑图像，所述第二激光光斑图像为在安装位置固定后按照所述校准距离校准激光设备时获取到的激光光斑偏离视频画面中心的图像；

根据所述安装距离及第一激光光斑图像、校准距离及第二激光光斑图像获取像素偏离值，所述像素偏离值表示激光光斑相对于视频画面中心的像素差值；

获取激光设备在任意倍率下产生待测激光光斑的激光测距距离；

根据所述安装距离、激光测距距离、像素偏离值，获取待测激光光斑对应的摄像机在1倍倍率下的水平方向角和垂直方向角；

根据所述水平方向角和垂直方向角，获取在任意倍率下待测激光光斑在视频画面上的光斑坐标。或者，

处理器执行计算机程序时实现以下步骤：

分别获取第一待测激光光斑和第二待测激光光斑在任意倍率下的激光测距距离、摄像机在1倍倍率下的水平方向角和垂直方向角，其中，所述第一待测激光光斑和第二待测激光光斑对应的摄像机在1倍倍率下的水平方向角和垂直方向角分别通过如上所述的应用于安防监控的激光光斑定位方法得到；

根据所述第一待测激光光斑和第二待测激光光斑在任意倍率下的激光测距距离、摄像机在1倍倍率下的水平方向角和垂直方向角，计算所述第一待测激光光斑和第二待测激光光斑之间的距离。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本发明所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。