车辆摄像监控区域获取方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种车辆摄像监控区域获取方法和系统，获取摄像头的内参数矩阵，以及车辆地面投影坐标系到图像坐标系的转换矩阵和平移矩阵。根据车辆数据信息和预设时长进行车辆轨迹预测，得到预测行驶距离。根据预测行驶距离确定车辆行驶预测行驶距离后，车辆的预设参考点在车辆地面投影坐标系的坐标。根据预设参考点在车辆地面投影坐标系的坐标、内参数矩阵、转换矩阵和平移矩阵，确定预设参考点在图像坐标系的坐标。根据预设参考点在图像坐标系的坐标获取车辆摄像监控区域。只需获取监控区域所对应摄像头的视频数据进行传输即可实现准确的车辆行驶监控，无需对视频数据进行压缩，在降低通信负荷的同时提高了监控可靠性。

Method and system for acquiring vehicle camera monitoring area

The invention relates to a method and a system for acquiring vehicle camera monitoring area, obtaining an internal parameter matrix of a camera, and a conversion matrix and a translation matrix of a vehicle ground projection coordinate system to an image coordinate system. According to the vehicle data and the preset length, the vehicle trajectory is predicted and the predicted distance is obtained. The coordinate of the vehicle's preset reference point in the projection coordinate system of the vehicle is determined according to the prediction of the travel distance and the determination of the predicted travel distance of the vehicle. The coordinates of the preset reference points in the image coordinate system are determined according to the coordinates of the projection coordinate system, the inner parameter matrix, the transformation matrix and the translation matrix of the vehicle ground projection coordinate system. According to the preset reference point, the vehicle image monitoring area is obtained in the coordinate of the image coordinate system. Transmission can realize accurate vehicle video surveillance data only corresponding to the camera monitoring area is obtained, no need to compress the video data, in reducing the communication load and improve the reliability of monitoring.

【技术实现步骤摘要】
车辆摄像监控区域获取方法和系统
本专利技术涉及车辆监控
，特别是涉及一种车辆摄像监控区域获取方法和系统。
技术介绍
目前，在有人车和无人车上均安装了摄像头，来监控车身四周的场景，以便进行车辆驾驶。特别是无人车或者遥控车上，为了能给远程操作人员提供丰富的信息，往往会在车上安装大量的摄像头。大量的摄像头数据进行传输会给通信系统带来很大的负荷。而显示的时候，又希望有尽可能详细的视频数据，最理想的情况是将所有的视频数据传输给操作人员。但是在视频传输的过程中，对通信系统的带宽要求很高，特别是无线通信系统。传统的车辆摄像监控方式为了降低通信负荷，在视频传输之前对视频进行压缩以降低通信系统的负荷，同时获得尽可能多的视频数据。而视频压缩会降低图像质量，有时候解码后会出现部分马赛克现象，降低了监控可靠性。
技术实现思路
基于此，有必要针对上述问题，提供一种在降低通信负荷的同时提高监控可靠性的车辆摄像监控区域获取方法和系统。一种车辆摄像监控区域获取方法，包括以下步骤：获取安装于车辆的摄像头的内参数矩阵，以及车辆地面投影坐标系到图像坐标系的转换矩阵和平移矩阵；获取车辆数据信息，并根据所述车辆数据信息和预设时长进行车辆轨迹预测，得到预测行驶距离；根据所述预测行驶距离确定车辆行驶所述预测行驶距离后，车辆的预设参考点在车辆地面投影坐标系的坐标；根据车辆行驶所述预测行驶距离后所述预设参考点在车辆地面投影坐标系的坐标、所述内参数矩阵、所述转换矩阵和所述平移矩阵，确定车辆行驶所述预测行驶距离后所述预设参考点在图像坐标系的坐标；根据车辆行驶所述预测行驶距离后所述预设参考点在图像坐标系的坐标获取车辆摄像监控区域。一种车辆摄像监控区域获取系统，包括：摄像头参数获取模块，用于获取安装于车辆的摄像头的内参数矩阵，以及车辆地面投影坐标系到图像坐标系的转换矩阵和平移矩阵；行驶距离预测模块，用于获取车辆数据信息，并根据所述车辆数据信息和预设时长进行车辆轨迹预测，得到预测行驶距离；投影坐标计算模块，用于根据所述预测行驶距离确定车辆行驶所述预测行驶距离后，车辆的预设参考点在车辆地面投影坐标系的坐标；图像坐标计算模块，用于根据车辆行驶所述预测行驶距离后所述预设参考点在车辆地面投影坐标系的坐标、所述内参数矩阵、所述转换矩阵和所述平移矩阵，确定车辆行驶所述预测行驶距离后所述预设参考点在图像坐标系的坐标；监控区域提取模块，用于根据车辆行驶所述预测行驶距离后所述预设参考点在图像坐标系的坐标获取车辆摄像监控区域。上述车辆摄像监控区域获取方法和系统，获取安装于车辆的摄像头的内参数矩阵，以及车辆地面投影坐标系到图像坐标系的转换矩阵和平移矩阵。获取车辆数据信息，并根据车辆数据信息和预设时长进行车辆轨迹预测，得到预测行驶距离。根据预测行驶距离确定车辆行驶预测行驶距离后，车辆的预设参考点在车辆地面投影坐标系的坐标。根据车辆行驶预测行驶距离后预设参考点在车辆地面投影坐标系的坐标、内参数矩阵、转换矩阵和平移矩阵，确定车辆行驶预测行驶距离后预设参考点在图像坐标系的坐标。根据车辆行驶预测行驶距离后预设参考点在图像坐标系的坐标获取车辆摄像监控区域。通过对车辆进行轨迹预测，获取车辆行驶预测行驶距离后预设参考点在车辆地面投影坐标系的坐标，并将获取的坐标转换为图像坐标系的坐标，根据预设参考点在图像坐标系的坐标确定所需要的监控区域，只需获取监控区域所对应摄像头的视频数据进行传输即可实现准确的车辆行驶监控，无需对视频数据进行压缩，在降低通信负荷的同时提高了监控可靠性。附图说明图1为一实施例中车辆摄像监控区域获取方法的流程图；图2为一实施例中对摄像头进行标定的示意图；图3为一实施例中计算车辆转弯半径的示意图；图4为一实施例中计算预测行驶距离的示意图；图5为一实施例中根据预测行驶距离确定车辆行驶预测行驶距离后，车辆的预设参考点在车辆地面投影坐标系的坐标的示意图；图6为一实施例中车辆摄像监控区域获取系统的结构图。具体实施方式在一个实施例中，一种车辆摄像监控区域获取方法，车辆可以是无人车或有人车。如图1所示，该方法包括以下步骤：步骤S110：获取安装于车辆的摄像头的内参数矩阵，以及车辆地面投影坐标系到图像坐标系的转换矩阵和平移矩阵。对安装于车辆的摄像头进行标定，得到摄像头的内参数矩阵A以及车辆地面投影坐标系OcXcYc到图像坐标系OpXpYp的转换矩阵Rcp和平移矩阵tcp，用作后续进行坐标转换。内参数矩阵为摄像头的特征参数，表征物体实际尺寸与在图片中的尺寸的比例关系。如果不对摄像头进行变焦，则其内参数矩阵不会改变。如果不改变摄像头与车辆的相对位置关系，则车辆地面投影坐标系到图像坐标系的转换矩阵Rcp和平移矩阵tcp也不会改变。在一个实施例中，步骤S110包括步骤112至步骤118。步骤112：提取摄像头从不同角度对标定物进行拍摄得到的标定图片，并获取标定物相同位置的实际坐标以及在各标定图片中的图片坐标。标定物的具体类型并不唯一，本实施例中，如图2所示，标定物为棋盘格标定板，便于进行坐标提取。具体可从三个不同角度对标定物进行拍摄，提取标定物四个角点的实际坐标以及在各标定图片中的图片坐标。可以理解，实际坐标即是指在车辆地面投影坐标系OcXcYc的坐标，图片坐标即是指在图像坐标系OpXpYp的坐标。步骤114：根据标定物相同位置的实际坐标以及在各标定图片中的图片坐标，分别得到各标定图片对应的单应性矩阵。具体地，将棋盘格标定板放置在地面上，棋盘格标定板的尺寸已知，则其每个角点在车辆地面投影坐标系OcXcYc的坐标为已知。两个坐标系转换的公式为：Rcp表示旋转矩阵、tcp表示平移矩阵、S是为了方便运算引入的尺度因子，对于齐次坐标，尺度因子不会改变坐标值。A表示摄像机的内参数，具体表达式如下：其中，α＝f/dx，β＝f/dy，均表示焦距。γ代表像素点在xp和yp方向上尺度的偏差。公式1.1可以简化为单应性矩阵H是一个3×3的矩阵，并且有一个元素是作为齐次坐标。单应性矩阵H在计算机视觉中被定义为一个平面到另一个平面的投影映射。需要四个对应点即可算出单应性矩阵H。步骤116：根据各标定图片对应的单应性矩阵得到摄像头的内参数矩阵。由公式1.3可知H＝[h1h2h3]＝λA[r1r2tcp](1.4)h1、h2和h3分别表示单应性矩阵H中的三个列，λ表示尺度因子。因为r1，r2分别是绕x，y轴旋转的，因为r1与r2正交，所以r1r2＝0。旋转向量的模为1，即|r1|＝|r2|＝1。则可得：上式中未知量只有内参数矩阵A，内参数矩阵A有5个参数。通过拍摄3张不同角度的标定图片，获得3个不同的单应性矩阵H，从而产生6个方程。由此可计算得到内参数矩阵A。步骤118：根据摄像头的内参数矩阵得到车辆地面投影坐标系到图像坐标系的转换矩阵和平移矩阵。根据公式1.4，可知r1＝λA-1h1r2＝λA-1h2r3＝r1×r2tcp＝λA-1h3其中，λ＝1/||A-1h1||＝1/||A-1h2||，由此可确定转换矩阵Rcp和平移矩阵tcp。本实施例中即是提供了具体的摄像头标定方式，确定摄像头的内参数矩阵和两个坐标系的对应关系。可以理解，在其他实施例中，也可以是直接从摄像头的参数设置界面导出内参数矩阵，可以是直接进行坐标系转换得本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种车辆摄像监控区域获取方法，其特征在于，包括以下步骤：获取安装于车辆的摄像头的内参数矩阵，以及车辆地面投影坐标系到图像坐标系的转换矩阵和平移矩阵；获取车辆数据信息，并根据所述车辆数据信息和预设时长进行车辆轨迹预测，得到预测行驶距离；根据所述预测行驶距离确定车辆行驶所述预测行驶距离后，车辆的预设参考点在车辆地面投影坐标系的坐标；根据车辆行驶所述预测行驶距离后所述预设参考点在车辆地面投影坐标系的坐标、所述内参数矩阵、所述转换矩阵和所述平移矩阵，确定车辆行驶所述预测行驶距离后所述预设参考点在图像坐标系的坐标；根据车辆行驶所述预测行驶距离后所述预设参考点在图像坐标系的坐标获取车辆摄像监控区域。

【技术特征摘要】
1.一种车辆摄像监控区域获取方法，其特征在于，包括以下步骤：获取安装于车辆的摄像头的内参数矩阵，以及车辆地面投影坐标系到图像坐标系的转换矩阵和平移矩阵；获取车辆数据信息，并根据所述车辆数据信息和预设时长进行车辆轨迹预测，得到预测行驶距离；根据所述预测行驶距离确定车辆行驶所述预测行驶距离后，车辆的预设参考点在车辆地面投影坐标系的坐标；根据车辆行驶所述预测行驶距离后所述预设参考点在车辆地面投影坐标系的坐标、所述内参数矩阵、所述转换矩阵和所述平移矩阵，确定车辆行驶所述预测行驶距离后所述预设参考点在图像坐标系的坐标；根据车辆行驶所述预测行驶距离后所述预设参考点在图像坐标系的坐标获取车辆摄像监控区域。2.根据权利要求1所述的车辆摄像监控区域获取方法，其特征在于，所述获取安装于车辆的摄像头的内参数矩阵，以及车辆地面投影坐标系到图像坐标系的转换矩阵和平移矩阵的步骤，包括以下步骤：提取摄像头从不同角度对标定物进行拍摄得到的标定图片，并获取所述标定物相同位置的实际坐标以及在各所述标定图片中的图片坐标；根据所述标定物相同位置的实际坐标以及在各所述标定图片中的图片坐标，分别得到各所述标定图片对应的单应性矩阵；根据各标定图片对应的单应性矩阵得到所述摄像头的内参数矩阵；根据所述摄像头的内参数矩阵得到车辆地面投影坐标系到图像坐标系的转换矩阵和平移矩阵。3.根据权利要求1或2所述的车辆摄像监控区域获取方法，其特征在于，所述车辆数据信息包括车速、轮胎转向角度、挡位、车辆前后轴距和轮距，所述获取车辆数据信息，并根据所述车辆数据信息和预设时长进行车辆轨迹预测，得到预测行驶距离的步骤，包括以下步骤：根据所述轮胎转向角度、所述挡位、所述车辆前后轴距和所述轮距计算得到车辆转弯半径；根据所述车辆转弯半径、所述车速和预设时长进行车辆轨迹预测，计算得到预测行驶距离。4.根据权利要求3所述的车辆摄像监控区域获取方法，其特征在于，根据所述轮胎转向角度、所述挡位、所述车辆前后轴距和所述轮距计算得到车辆转弯半径，包括：或其中，δ0、δ1分别为车辆前外侧转向轮的转向角和前内侧转向轮的转向角，L为车辆前后轴距，t为轮距，R为车辆转弯半径。5.根据权利要求1或2所述的车辆摄像监控区域获取方法，其特征在于，根据车辆行驶所述预测行驶距离后所述预设参考点在车辆地面投影坐标系的坐标、所述内参数矩阵、所述转换矩阵和所述平移矩阵，确定车辆行驶所述预测行驶距离后所述预设参考点在图像坐标系的坐标，包括：其中，S表示尺度因子，A表示内参数矩阵，Rcp表示旋转矩阵，tcp表示平移矩阵，(xc，yc)为车辆行驶所述预测行驶距离后所述预设参考点在车辆地面投影坐标系的坐标，(xp，yp)为车辆行驶所述预测行驶距离后所述预设参考点在图像坐标系的坐标。6.一种车辆摄像监控区域获取系统，其特征在于，包括：摄像...

【专利技术属性】
技术研发人员：李睿，渠军，
申请(专利权)人：长沙冰眼电子科技有限公司，陕西雷神智能装备有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43