相机校准方法技术

公开了一种校准相机的方法。该方法包括：获得相机图像视图内的选定物理点位置的地理坐标，并测量穿过所述选定点位置的真实世界坐标系的x轴与真北之间的角度。该方法包括：使用所述获得的地理坐标、所述测量的角度和从相机的特性导出的投影数据，来导出修正的投影数据，用于将相机图像视图的二维像素坐标系转换为相机图像视图中点位置的三维地理坐标系。为相机图像视图中点位置的三维地理坐标系。为相机图像视图中点位置的三维地理坐标系。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】Geometry on a Round Earth”的出版物公开了从ECEF坐标系到绝对坐标系的转换示例，例如世界大地坐标系1984(World Geodetic System 1984，WGS84)。
[0009]需要一种改进的相机校准方法，以获得高精度的绝对坐标。专利技术目的
[0010]本专利技术的一个目的是在一定程度上减轻或避免与已知的用于确定物体位置的相机校准方法有关的一个或多个问题。
[0011]上述目的是通过主权利要求的特征组合来实现的；从属权利要求公开了本专利技术的进一步有利实施例。
[0012]本专利技术的另一个目的是提供一种新型相机系统。
[0013]本专利技术的另一个目的是提供一种获得相机的图像视图中的物体的绝对位置坐标的方法。
[0014]本领域技术人员将从以下描述中得出本专利技术的其他目的。因此，上述目的陈述并非详尽无遗，仅用于说明本专利技术多个目的中的一些目的。

技术实现思路

[0015]本专利技术涉及一种校准相机的方法和一种使用相机的图像数据来确定相机图像视图内的物体的绝对位置坐标的方法。该方法包括：获得相机图像视图内的选定物理点位置的地理坐标，并测量穿过所述选定点位置的真实世界坐标系的x轴与真北之间的角度。该方法包括：使用所述获得的地理坐标、所述测量的角度和从相机的特性导出的投影数据，来导出修正的投影数据，用于将相机图像视图或图像数据的二维像素坐标系转换为相机图像视图或图像数据中的点位置的三维地理坐标系。基于所有物体都位于真实世界坐标系的Z＝0平面上的假设，该转换是一对一的。
[0016]在第一主要方面，本专利技术提供了一种校准相机的方法，包括以下步骤：获得相机图像视图内的选定点位置的地理坐标；测量真实世界坐标系的x轴与真北之间的角度，所述x轴穿过所述选定点位置；以及使用所获得的地理坐标、所测量的角度以及由相机的特性导出的投影数据，来导出修正的投影数据，用于将相机图像视图的二维像素坐标系转换为相机图像视图中的点位置的三维地理坐标系。
[0017]在第二主要方面，本专利技术提供一种相机，包括：存储机器可读指令的存储器；以及用于执行机器可读指令的处理器，使得当处理器执行机器可读指令时，其将相机配置为：接收包括相机图像视图内的选定点位置的地理坐标的数据；接收包括真实世界坐标系的x轴与真北之间的测量角度的数据，所述x轴穿过所述选定点位置；以及使用包括地理坐标的所述接收的数据、包括测量角度的所述接收的数据、以及从相机的特性导出的投影数据，来导出修正的投影数据，用于将相机图像视图的二维像素坐标系转换成相机图像视图中的点位置的三维地理坐标系。
[0018]在第三主要方面，本专利技术提供了一种确定相机图像视图内的点位置的地理坐标的方法，包括以下步骤：从相机获取图像；在图像中选择一个点位置；获得图像中的所述选定点位置的二维像素坐标；以及使用将相机图像视图的二维像素坐标系映射到三维地理坐标系的投影数据，将图像中的所述选定点位置的所述二维像素坐标转换为所述选定点位置的三维地理坐标。
[0019]本
技术实现思路
不一定公开了定义本专利技术所必需的所有特征；本专利技术可以存在于所公开特征的子组合中。
[0020]前面已经相当广泛地概述了本专利技术的特征，以便可以更好地理解以下对本专利技术的详细描述。本专利技术的其他特征和优点将在下文中描述，它们构成本专利技术权利要求的主题。本领域技术人员将理解，所公开的概念和具体实施例可以很容易地用作修改或设计其他结构的基础，以实现本专利技术的相同目的。
附图说明
[0021]本专利技术的上述和进一步的特征将从以下优选实施例的描述中显而易见，所述优选实施例仅以举例的方式结合附图来提供，其中：
[0022]图1是一个智慧城市场景的方框示意图，其中根据本专利技术的相机可以实施本专利技术的方法；
[0023]图2是根据本专利技术改进的相机的示意框图；
[0024]图3是根据本专利技术的一组方法的流程图；
[0025]图4是相机三维坐标系与相机二维像素坐标系之间的关系示意图；
[0026]图5是相机所在位置的三维真实世界坐标系与相机三维坐标系之间的关系示意图；
[0027]图6显示获取相机的外在特性的方法；
[0028]图7显示获取相机的内在特性的方法；
[0029]图8显示根据本专利技术的相机校准方法；
[0030]图9和10显示根据本专利技术的校准验证方法。
具体实施方式
[0031]以下描述只是以举例的方式对优选实施例进行描述，并不限制将本专利技术付诸实施的必要特征的组合。
[0032]本说明书中提到的“一个实施例”或“一实施例”是指与该实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本专利技术的至少一个实施例中。说明书中各处出现的短语“在一个实施例中”不一定都是指同一实施例，也不是与其他实施例相互排斥的单独或替代实施例。此外，所描述的各种特征可能由一些实施例展示，而不是由其他实施例展示。同样，描述了各种要求，这些要求可能是一些实施例的要求，而不是其他实施例的要求。
[0033]应当理解，图中所示的元件可以以各种形式的硬件、软件或其组合来实施。这些元件可以在一个或多个适当编程的通用设备上以硬件和软件的组合来实施，这些设备可以包括处理器、存储器和输入/输出接口。
[0034]本说明书说明了本专利技术的原理。因此应当理解，本领域技术人员将能够设计出各种安排，尽管在本文中没有明确描述或示出，但是体现了本专利技术的原理并包括在其精神和范围内。
[0035]此外，本文叙述了本专利技术的原理、方面和实施例及其具体示例，旨在涵盖其结构和功能等效物。此外，这种等效物还包括当前已知的等效物以及将来开发的等效物，即任何开发的、执行相同功能的元件，无论其结构如何。
[0036]因此，例如，本领域技术人员将理解，这里呈现的框图代表了体现本专利技术原理的系统和设备的概念图。
[0037]图中所示各种元件的功能可以通过使用专用硬件以及能够与适当的软件一起执行软件的硬件来提供。当由处理器提供时，这些功能可以由单个专用处理器、单个共享处理器或多个单独的处理器提供，其中一些可以共享。此外，术语“处理器”或“控制器”的明确使用不应被解释为仅指能够执行软件的硬件，可以隐含地包括但不限于数字信号处理器(“DSP”)硬件、用于存储软件的只读存储器(“ROM”)、随机存取存储器(“RAM”)和非易失性存储器。
[0038]在本文的权利要求中，任何表示为执行特定功能的装置的元件旨在涵盖执行该功能的任何方式，包括，例如，a)执行该功能的电路元件的组合或b)任何形式的软件，因此，包括固件、微代码等，与执行该软件的适当电路相结合以执行功能。由这些权利要求定义的本专利技术在于，由各种被提及的装置提供的功能，以权利要求所要求的方式被组合和汇集在一起。因此认为任何提供这些功能的装置均等同于本文所示的装置。
[0039]智慧城市发展中最常用的传感器之一是监控相机。数以百万计的此类相机正安装在世界各地的城镇中，以执行诸如人/车跟踪和定位、速度检测、通过适当启用的电子设备向车辆和行人提供数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种校准相机的方法，包括以下步骤：获得相机图像视图内的选定点位置的地理坐标；测量真实世界坐标系的x轴与真北之间的角度，所述x轴穿过所述选定点位置；和使用所述获得的地理坐标、所述测量的角度、和从所述相机的特性导出的投影数据，来导出修正的投影数据，用于将所述相机图像视图的二维像素坐标系转换为所述相机图像视图内的点位置的三维地理坐标系。2.根据权利要求1所述的方法，其中从所述相机的特性导出的投影数据包括所述相机的投影矩阵，其将所述选定点位置的三维真实世界坐标系转换为所述相机图像视图的所述二维像素坐标系。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述导出修正的投影数据的步骤包括：使用基于所述测量的角度的第一旋转矩阵和基于所述选定点位置的所述地理坐标的第二旋转矩阵，修改从所述相机的特性导出的所述投影矩阵，以提供一个综合投影矩阵。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述相机图像视图内的点位置的所述三维地理坐标系包括地心地固(ECEF)坐标系，并且所述综合投影矩阵的第一旋转矩阵和第二旋转矩阵的组合将所述选定点位置的所述三维真实世界坐标系转换到所述ECEF坐标系。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述第一旋转矩阵将所述三维真实世界坐标系转换为当地水平(NED)坐标系，所述第二旋转矩阵将所述NED坐标系转换为所述ECEF坐标系。6.根据权利要求4所述的方法，其中所述方法包括：修改所述综合投影矩阵，以将所述ECEF坐标系转换为一个绝对坐标系。7.根据权利要求1所述的方法，其中获得所述选定点位置的地理坐标的步骤包括：使用实时动态(RTK)设备。8.根据权利要求4所述的方法，其中获得所述选定点位置的地理坐标的步骤包括：在所述相机图像视图内放置一个已知尺寸的第一图案平面装置，在所述第一图案平面装置上选择一个点作为所述相机图像视图内的所述选定点位置，其中所述第一图案平面装置定义所述选定点位置的所述三维真实世界坐标系。9.根据权利要求8所述的方法，其中从所述相机的特性导出的投影矩阵是从相机的内在特性和相机的外在特性的组合中导出的。10.根据权利要求9所述的方法，其中所述方法包括：从已知尺寸的第二图案平面装置获得所述相机的内在特性，所述方法包括：在所述相机图像视图内以多个不同角度和/或不同距离对所述第二图案平面装置进行成像，以获得所述相机的内在特性矩阵，所述内在特性矩阵包括从所述相机图像视图的三维到所述相机图像视图的所述二维像素坐标系的投影变换。11.根据权利要求10所述的方法，其中所述方法包括：使用比所述第一图案平面装置小的...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑皓文，梁尧成，苗家豪，
申请(专利权)人：香港应用科技研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：