一种场景标签定位方法以及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种场景标签定位方法以及装置，涉及图像处理领域。其中，该方法包括：初始化阶段，获取目标位置的世界坐标；应用阶段，根据所述的目标位置的世界坐标以及PTZ摄像机的当前PTZ信息，通过坐标变换确定所述目标位置当前的屏幕坐标。本发明专利技术能够将地图地理信息叠加到PTZ摄像机设备的实时视频画面中，实现当PTZ摄像机旋转时准确快速地对视频背景物的标注，从而将实时视频转化为视频实景地图。

【技术实现步骤摘要】
一种场景标签定位方法以及装置
本专利技术涉及图像处理领域，具体涉及一种场景标签定位方法。
技术介绍
近年来，视频监控受到安保项目以及各行业视频监控需求快速增长等因素的刺激和拉动，取得了快速发展，整个市场规模迅速扩大。随着平安城市建设的深化以及安防监控需求的增加，一个城市安保建设往往是由数千个甚至是几万个防控系统组成，作为防控系统基础组成部分的单点监控设备的数量更是愈发庞大。因此，给实际监控调度，特别是针对重点区域的现场指挥带来了相当大的难度。传统监控的局限性:单点监控范围小、监控画面无法兼顾整体与局部、无法了解城市整体治安情况、监控点位不关联，无法区域组网、大数据无法接入、统计分析欠缺、视频监控仅仅是录像存储等问题。高低空联动系统引入最前沿的增强现实技术，提出可视化视频地图的概念，克服单一设备监控范围小、传统监控系统只能获取局部安防情况的缺点，为用户提供城市重点区域乃至整个城市的全局安防情况。同时，系统还通过高低联动、主动预警、智能组网、指定聚焦等多项功能，使区域内的视频终端不仅是物理上串联，还是功能上互通。但是现有技术缺乏一种能够准确实现实时视频画面中对视频背景物的标注的标签准确快速定位方法，存在当视频画面切换时，无法准确快速跟踪视频中重点区域的问题。
技术实现思路
为了克服如上所述的技术问题，本专利技术提出一种标签准确快速定位方法以及装置，能够将地图地理信息叠加到PTZ摄像机设备的实时视频画面中，实现当PTZ摄像机旋转时对视频背景物的标注，从而将实时视频转化为视频实景地图。本专利技术的技术方案如下：第一方面，提出一种场景标签定位方法，包括：初始化阶段，获取目标位置的世界坐标；应用阶段，根据所述的目标位置的世界坐标以及PTZ摄像机的当前PTZ信息，通过坐标变换确定所述目标位置当前的屏幕坐标。进一步地，在初始化阶段，根据目标位置的屏幕坐标，以及PTZ摄像机当前PTZ信息，利用摄像机模型将目标位置的屏幕坐标映射到三维球面上，获取目标位置的世界坐标。进一步地，还包括利用局部模板匹配的方法，对所述目标位置的屏幕坐标进行校准。第二方面，一种场景标签定位装置，所述计算机装置包括处理器和存储器，所述存储器存储有至少一段程序，所述至少一段程序由所述处理器执行以实现如第一方面任一所述的场景标签定位方法。第三方面，一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有至少一段程序，所述至少一段程序由所述处理器执行以实现如第一方面任一所述的场景标签定位方法。本专利技术提供的技术方案带来的有益效果是：本专利技术主要分为两个阶段，首先在初始化阶段，根据目标位置的屏幕坐标，这里的目标位置是指我们想关注的场景位置，结合PTZ摄像机当前PTZ信息，可以确定摄像机焦距以及摄像机的旋转矩阵，进而利用摄像机模型将目标位置的屏幕坐标映射到三维球面上，获取目标位置的世界坐标；然后在应用阶段，通过在初始化阶段得到的世界坐标作为已知条件，同样考虑PTZ摄像机的当前PTZ信息，便能够标定所述目标位置当前的屏幕坐标，并在该位置设置标签，标签内容可为目标位置相关信息。另外，为进一步增加对目标位置的屏幕坐标进行标签标定的准确性，本专利技术利用局部模板匹配的方法，对所述目标位置的屏幕坐标进行进一步地校准。附图说明图1为本专利技术的一种场景标签定位方法的流程图；图2所示为拟合出来的PTZ摄像机放大倍数zoom与水平视场角fov的关系图；图3所示为焦距和视场角的关系示意图；图4为本专利技术所述图像坐标系；图5所示为世界坐标投影到摄像机成像示意图；图6所示为本专利技术建立旋转矩阵的世界坐标系；图7所示为本专利技术所述球型摄像机旋转到不同角度时目标位置P点的屏幕坐标点映射关系；图8示出了本专利技术球型摄像机旋转时，实际场景中目标位置的屏幕坐标的变化情况示意图；图9所示为本专利技术的一种场景标签定位方法的另一种实施例流程图；图10为本专利技术的一种场景标签定位方法流程图；图11所示为本专利技术公布的一种局部模板匹配进行目标点匹配的示意图；图12示出了本专利技术实施例所涉及的一种场景标签定位装置结构示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方案作进一步地详细描述。如图1所示，为本专利技术的一种场景标签定位方法的流程图，示出了实施该方法的具体步骤，包括：在步骤101中，初始化阶段，获取目标位置的世界坐标；本步骤为对目标位置进行标签标定的初始化阶段，需要说明的是，所述目标位置可以是单个，也可以是多个，对于每一个的目标位置所进行的标签定位方法在本专利技术方案中都是类似的，所以在本专利技术中主要详细描述如何对一个目标位置点进行标签标定。在一种可能的实现中，根据目标位置的屏幕坐标，以及PTZ摄像机当前PTZ信息，利用摄像机模型将目标位置的屏幕坐标映射到三维球面上，获取目标位置的世界坐标。需要说明的是，所述屏幕坐标是基于视频图像来进行描述的。具体地，步骤1：根据PTZ摄像机的PTZ信息，可以测量出PTZ摄像机在各个放大倍数zoom下的水平视场角fov。通过测量得到的数据进行最小二乘法拟合，如图2所示为拟合出来的放大倍数zoom与水平视场角fov的关系图，并得出PTZ摄像机的水平视场角fov和放大倍数zoom的关系公式：式中的a和b为拟合出来的参数。步骤2：根据步骤1可以求得任意PTZ状态下PTZ摄像机的水平视场角fov，通过水平视场角，可以初步计算出PTZ摄像机的焦距f，f单位为物理单位，例如毫米，如图3所示，为焦距和视场角的关系示意图，焦距fx和视场角fov具体关系公式为：式中width为摄像机最大分辨率的宽度，fov为水平视场角。步骤3：图4为本专利技术所述图像坐标系，根据图4可得摄像机坐标系转化为屏幕坐标系的公式为：式中，(u，v)为屏幕坐标，(x，y)为摄像机坐标，dx和dy的单位为毫米/像素。根据图5所示的世界坐标投影到摄像机成像示意图，可知：根据公式(3)和(4)以及旋转矩阵可得摄像机模型公式：式(5)中，(u，v)和(u0，v0)为图4所示的图像坐标系中的坐标，Zc为摄像机坐标系下Z轴的坐标，f为摄像机的焦距(物理单位，可选的，为毫米)，dx和dy分别表示每个像素在横轴x和纵轴y上的物理尺寸，可选的，为毫米，dx和dy的单位为毫米/像素。需要说明的是，式(2)计算出来的fx单位为像素。式(5)中(Xw,Yw,Zw)为世界坐标，R为旋转矩阵，t为平移量。因为PTZ摄像机只能旋转，所以平移量在理想情况下可为0。如图5所示，在线OP中任意一点都将投影到摄像机中的P点，这里假设Zc＝1，且由此公式(3)可转变为：式(6)中已知屏幕坐标(u，v)，要计算世界坐标(Xw,Yw,Zw)，所以需要建立先旋转矩R。根据PTZ摄像机的结构，PTZ摄像机只能水平旋转或者垂直旋转，因此建立旋转公式：式(8)中Hor和Ver分别是PTZ摄像机旋转的水平角度和垂直角度。建立的坐标系如图6所示，为本专利技术建立旋转矩阵的世界坐标系，PTZ摄像机起始位置在Z轴上，所以有：R＝RY·RX(9)通过以上式(1)到式(9)，即可求出任意屏幕坐标(u，v)下的世界坐标(Xw,Yw,Zw)：通过本步骤初始化得到的世界坐标，将作为后续对该世界坐标所对应的目标位置进行标签标定的前提和基础。在步骤102中，应用阶段，根据所述的目标位本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种场景标签定位方法，其特征在于，包括：初始化阶段，获取目标位置的世界坐标；应用阶段，根据所述的目标位置的世界坐标以及PTZ摄像机的当前PTZ信息，通过坐标变换确定所述目标位置当前的屏幕坐标。

【技术特征摘要】
1.一种场景标签定位方法，其特征在于，包括：初始化阶段，获取目标位置的世界坐标；应用阶段，根据所述的目标位置的世界坐标以及PTZ摄像机的当前PTZ信息，通过坐标变换确定所述目标位置当前的屏幕坐标。2.根据权利要求1所述的场景标签定位方法，其特征在于，所述获取目标位置的世界坐标，包括：根据目标位置的屏幕坐标，以及PTZ摄像机当前PTZ信息，利用摄像机模型将目标位置的屏幕坐标映射到三维球面上，获取目标位置的世界坐标。3.根据权利要求2所述的场景标签定位方法，其特征在于，根据目标位置的屏幕坐标，以及PTZ摄像机当前PTZ信息，利用摄像机模型将目标位置的屏幕坐标映射到三维球面上，获取目标位置的世界坐标，包括：S1，拟合各个倍数下水平视场角fov和放大倍数zoom的关系，其中a和b为拟合参数；S2，计算焦距fx，width为屏幕宽度；S3，计算PTZ摄像机旋转矩阵其中，Hor为水平旋转角，Ver为垂直旋转角；S4，获取目标位置的世界坐标u0和v0为屏幕中心坐标点位置，u和v为目标位置的屏幕坐标，其中，(x,y)为摄像机坐标，dx和dy分别表示每个像素在横轴x和纵轴y上的物理尺寸，fx和fy的单位为像素。4.根据权利要求3所述的场景标签定位方法，所述根据所述的目标位...

【专利技术属性】
技术研发人员：连桄雷，苏松剑，陈延艺，蔡国榕，苏松志，
申请(专利权)人：罗普特厦门科技集团有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35