人员空间方位的自动测量方法及系统技术方案

一种人员空间方位的自动测量方法及系统，其首先通过测量出一参照物的实际空间坐标及像点空间坐标建立实际空间方位坐标与像点空间坐标的数学模型，然后摄取目标人员的图像，并对目标人员图像中目标点进行检测定位后测定所述目标点的像点空间坐标，再根据所述数学模型计算出目标点的实际空间坐标，本发明专利技术尤其可实现对人员左右双眼的空间方位的自动化测量，实现测量精度高、测量速度快及测量实时进行的功能，同时通过进一步利用左右眼的空间方位坐标可获得人脸的姿态朝向，甚至是视线指向，进而为人员的控制、再测量及再处理提供前提条件。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种人员空间方位的自动测量方法及系统。 體駄现实中常会需要对人眼的空间方位进行测量，例如监控系统需要获取人脸的位置信息， 或者某控制系统需要测量出人的位置而进行相应动作，或者有系统需要根据人眼的方位对其 视线进行跟踪等等。因此，如何对人员的空间方位进行快速、自动的测量，并能确保测量的精度成为业界亟 待解决的技术课题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种人员空间方位的自动测量方法，以实现人员立体方位的自动 化测量，实现测量精度高、测量速度快及测量实时进行的功能。本专利技术的目的在于提供一种人员空间方位的自动测量系统，以实现进一步利用左右眼的 空间方位坐标获得人脸的姿态朝向，甚至是视线指向的功能，进而以实现为人员的控制、再 测量及再处理提供前提条件的功能。为了达到上述目的，本专利技术提供一种人员空间方位的自动测量方法，其主要包括以下步 骤1)根据参照物的实际空间方位坐标与至少两摄像机同时拍摄的所述参照物图像的像点空 间坐标建立像点与实际空间方位的数学模型；2)所述至少两摄像机同时拍摄目标人员的图像;3) 分别检测每一摄像机摄取的所述目标人员图像以识别出各幅图像中的目标人员的目标点；4) 定位所识别出的目标点并测定所述目标点的像点空间坐标；5)根据所述目标点的像点空 间坐标及所述数学模型计算相应目标点的实际空间方位坐标，以确定目标人员空间方位。其中，在所述步骤l)之前包括步骤(1)测量参照物的实际空间方位坐标；(2)采用至 少两摄像装置同时拍摄所述参照物的图像；(3)测定所述参照物的参照点的像点空间坐标， 所述步骤l)采用摄影测量共线方程建立所述数学模型，所述步骤3)中所述目标点为左右双 眼，所述步骤3)采用眼眶中心定位法定位所述双眼，所述步骤3)采用瞳孔中心定位法定位 所述双眼，所述步骤3)釆用眼角连线中心定位所述双眼。本专利技术还提供一种人员空间方位的自动测量系统，其主要包括用于拍摄参照物及目标人员的图像的至少两摄像装置、用于采集所拍摄的参照物及目标人员的图像，并检测每一摄 像装置所拍摄的目标人员的图像以识别图像中的目标点的图像检测模块、用于测定所采集的 图像中的参照物的参照点的像点空间坐标，并根据所述参照点的像点空间坐标及其实际空间 方位坐标建立像点与实际空间方位的数学模型，以及用于测定已被识别出的目标点的像点空 间坐标并根据所述数学模型及目标点的像点空间坐标计算所述目标点的实际空间方位坐标的 图像测量模块。其中，所述至少两摄像装置保持光轴平行且间隔预定的距离。综上所述，本专利技术的人员空间方位的自动测量方法及系统通过预先建立实际空间方位坐 标与像点空间坐标的数学模型，然后拍摄目标人员的图像并测定目标人员的目标点的像点空 间坐标，并根据所建立的数学模型计算出相应目标人员的空间方位坐标，实现了实现人员立 体方位的自动化测量，实现测量精度高、测量速度快及测量实时进行的功能，进一步利用左 右眼的空间方位坐标可获得人脸的姿态朝向，甚至是视线指向，进而可为人员的控制、再测 量及再处理提供前提条件。附图说明图1为本专利技术的人员空间方位的自动测量系统的基本架构示意图。 图2为本专利技术的人员空间方位的自动测量系统的实际结构示意图。 图3为本专利技术的人员空间方位的自动测量方法的操作流程示意图。具体实施例方式请参阅图1及图2，本专利技术的人员空间方位的自动测量系统主要包括至少两摄像装置 11、 12、图像检测模块13以及图像测量模块14，以下将对前述各模块进行详细描述。所述至少两摄像装置ll、 12用于同时拍摄参照物及目标人员的图像，在本实施方式中， 采用2台适合工业测量的摄像机，将其固定安装于尺寸伸展性稳定(膨胀性小)的金属支架 上，两台摄像机之间拉开一定距离(比如l米)，且使两光轴平行并与金属支架保持垂直，其 中，光轴间的距离称为基线长度，当拍摄时，两台摄像机是同时进行的，需注意的是，两台 摄像机之间的距离可根据实际情况予以确定，而非以本实施方式为限，所述参照物也可根据 实际情况予以选取，例如，选择建筑物上的某特定标志。所述图像检测模块13用于采集所拍摄的参照物及目标人员的图像，并检测每一摄像装置 所拍摄的目标人员的图像以识别图像中的目标点，其可采用高速高分辨率的图像采集卡完成 同步采集两台摄像机的高分辨率图像，并由中央处理单元(CPU)实时检测所拍摄的图像，也 可采用数字信号处理器(DSP)完成图像采集及检测工作，以从两台摄像装置11、 12所拍摄 的两幅图像识别出相同的点，例如，识别出目标人物的目标点，在本实施方式中，参照物的 多个参照点由人工进行识别，当然也可采用所述图像检测模块13自动识别。所述图像测量模块14用于测定所采集的图像中的参照物的参照点的像点空间坐标，并根 据所述参照点的像点空间坐标及其实际空间方位坐标建立像点与实际空间方位的数学模型， 以及用于测定已被识别出的目标点的像点空间坐标并根据所述数学模型及目标点的像点空间 坐标计算所述目标点的实际空间方位坐标，在本实施方式中，所述图像测量模块14测定了多 个参照点的像点坐标以供精确建立所述数学模型，降低所述数学模型的误差，其可采用中央 处理单元(CPU)测定目标点的像点空间坐标并快速计算出三维坐标，也可采用DSP计算目标 点的实际空间坐标。再请参见图2，其为本专利技术的人员空间方位的自动测量方法的操作流程示意图，在所述人 员空间方位的自动测量方法中，首先执行步骤SIO，测量参照物的实际空间方位坐标，例如采 用光学测量方法精确测量所述参照物的实际空间方位坐标，因光学测量方法为现有技术，且 为本领域技术人员所知悉，在此不再予以赘述，接着执行步骤Sll。在步骤Sll中，采用至少两摄像装置同时拍摄所述参照物的图像，在本实施方式中，采 用固定在金属支架上的两台摄像机拍摄参照物的图像，接着执行步骤S12。在步骤S12中，测定所述参照物的参照点的像点空间坐标，通常是通过测定所述参照点 相对于像点空间的原点的距离即为其像点空间坐标，所述原点一般选择整幅图像的左上角的 一固定点作为坐标起点，此外，也可采用框标理论测定所述参照点的像点空间坐标，在此不 再详述，在本实施方式中，可借助CPU测定所述参照物的像点空间坐标，此外，需注意的是， 对所拍摄的图像中的参照点的识别可采用人工方式也可采用自动识别方式，接着执行步骤 S13。在步骤S13中，根据参照物的实际空间方位坐标与至少两摄像机同时拍摄的所述参照物 图像的像点空间坐标建立像点与实际空间方位的数学模型，在本实施方式中，采用摄影测量 共线方程建立所述数学模型，相应的，根据参照物的实际空间方位坐标及相应的像点空间坐 标即可计算出内方位元素及外方位元素，据此即可建立相应的共线方程数学模型，共线方程为现有摄影测量学所揭示，在此不再予以赘述，此外，为降低所建立的数学模型的误差，可选定多个参照点的各像点空间坐标及实际空间坐标作为参考，以不断校正所建立的数学模型，提高所述数学模型的精度，接着执行步骤S14。在步骤S14中，所述至少两摄像机同时摄取目标人员的图像，例如摄取被监视的人员的 图像，接着执行步骤S15。在步骤S15中，分别检测每一摄像机摄取的所述目标人员图像以识别出各幅图像中的目 标人物的的目标点，所述目标点为左右双眼，因人眼的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种人员空间方位的自动测量方法，其特征在于包括以下步骤：１）根据参照物的实际空间方位坐标与至少两摄像机同时拍摄的所述参照物图像的像点空间坐标建立像点与实际空间方位的数学模型；２）所述至少两摄像机同时摄取目标人员的图像；　 　３）分别检测每一摄像机摄取的所述目标人员图像以识别出各幅图像中的目标人员的目标点；４）定位所识别出的目标点并测定所述目标点的像点空间坐标；５）根据所述目标点的像点空间坐标及所述数学模型计算相应目标点的实际空间方位坐标。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张建军，
申请(专利权)人：上海银晨智能识别科技有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]