一种基于多类型相机的目标定位方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于多类型相机的目标定位方法及系统，涉及视频监控和机器人视觉领域，该方法包括当周界入侵检测系统检测到入侵目标时，获取入侵目标在固定式监控相机坐标系下的齐次坐标，并基于此齐次坐标，以及固定式监控相机坐标系到云台相机坐标系的变换矩阵，计算挂轨式巡逻机器人的移动距离和云台相机的旋转角度，当到达所需位置时，基于固定式监控相机拍摄的入侵目标图像和云台相机拍摄的入侵目标图像，确定在云台相机下的入侵目标位置，进而调整挂轨式巡逻机器人的移动距离和云台相机的旋转角度，以得到在云台相机下的最佳入侵目标位置。本发明专利技术能够保证云台相机与固定式监控摄像头存在重叠视域，实现多类型相机的目标定位。目标定位。目标定位。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多类型相机的目标定位方法及系统


[0001]本专利技术涉及视频监控和机器人视觉领域，特别是涉及一种基于多类型相机的目标定位方法及系统。

技术介绍

[0002]目前，传统安防系统主要依赖“人防”、“技防”和“物防”。“人防”，即以安保人员定期巡逻检查为主；“技防”主要以固定式监控摄像头搭配智能算法远程视频监控为主，典型的如“周界入侵检测系统”等；“物防”主要是以外墙、铁丝护网、围栏等实物的安防措施。
[0003]近些年人工智能、大数据、云计算、物联网等前沿技术迎来了爆发式的发展，使它们适应众多的场景和胜任更多的决策性任务，而不是局限于一些单一重复性的工作。为了满足现代化智能安防的需求，“机器人＋安防”的方案由此提出，即采用周界入侵检测系统监控沿线全线范围的入侵事件，由挂轨式巡逻机器人弥补固定式监控摄像头的视角死区，并提供固定式监控摄像头所不具备的感知手段。
[0004]在行人或异物周界入侵的场景下，沿线固定式监控摄像头存在重叠视域，通过特征匹配等方法实现目标交接，持续跟踪感兴趣目标。而挂轨式巡逻机器人一直处于巡线状态，无法保证与固定式监控摄像头存在重叠视域，因此如何在该场景下实现目标交接是实现机器人应用的必要前提。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种基于多类型相机的目标定位方法及系统，保证云台相机与固定式监控摄像头存在重叠视域，实现多类型相机的目标定位。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种基于多类型相机的目标定位方法，包括：当周界入侵检测系统检测到入侵目标时，获取所述入侵目标在固定式监控相机坐标系下的齐次坐标；所述固定式监控相机安装在立柱的顶端；挂轨式巡逻机器人安装在垂直于所述立柱的轨道上；所述挂轨式巡逻机器人下部装有云台相机；根据所述入侵目标在固定式监控相机坐标系下的齐次坐标，以及固定式监控相机坐标系到云台相机坐标系的变换矩阵，计算所述挂轨式巡逻机器人的移动距离和所述云台相机的旋转角度；当所述挂轨式巡逻机器人移动至第一指定位置且所述云台相机按照旋转至第二指定位置时，获取所述云台相机拍摄的入侵目标图像；所述第一指定位置为所述挂轨式巡逻机器人按照所述移动距离移动后所在的位置；所述第二指定位置为所述云台相机按照所述旋转角度旋转后所在的位置；基于所述固定式监控相机拍摄的入侵目标图像和所述云台相机拍摄的入侵目标图像，确定在所述云台相机下的入侵目标位置，并基于所述云台相机下的入侵目标位置，调整所述挂轨式巡逻机器人的移动距离和所述云台相机的旋转角度，以得到在所述云台相机
下的最佳入侵目标位置。
[0007]一种基于多类型相机的目标定位系统，包括：齐次坐标确定模块，用于当周界入侵检测系统检测到入侵目标时，获取所述入侵目标在固定式监控相机坐标系下的齐次坐标；所述固定式监控相机安装在立柱的顶端；挂轨式巡逻机器人安装在垂直于所述立柱的轨道上；所述挂轨式巡逻机器人下部装有云台相机；移动位置确定模块，用于根据所述入侵目标在固定式监控相机坐标系下的齐次坐标，以及固定式监控相机坐标系到云台相机坐标系的变换矩阵，计算所述挂轨式巡逻机器人的移动距离和所述云台相机的旋转角度；入侵目标图像获取模块，用于当所述挂轨式巡逻机器人移动至第一指定位置且所述云台相机按照旋转至第二指定位置时，获取所述云台相机拍摄的入侵目标图像；所述第一指定位置为所述挂轨式巡逻机器人按照所述移动距离移动后所在的位置；所述第二指定位置为所述云台相机按照所述旋转角度旋转后所在的位置；最佳入侵目标位置确定模块，用于基于所述固定式监控相机拍摄的入侵目标图像和所述云台相机拍摄的入侵目标图像，确定在所述云台相机下的入侵目标位置，并基于所述云台相机下的入侵目标位置，调整所述挂轨式巡逻机器人的移动距离和所述云台相机的旋转角度，以得到在所述云台相机下的最佳入侵目标位置。
[0008]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术提供了一种基于多类型相机的目标定位方法及系统，首先确定出了固定式监控相机坐标系到云台相机坐标系的变换矩阵，在此基础上，以保证云台相机与固定式监控摄像头存在重叠视域为目的，确定挂轨式巡逻机器人的移动距离和云台相机的旋转角度，实现多类型相机的目标定位，保障安防系统的安全。
附图说明
[0009]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0010]图1为本专利技术巡逻场景设备示意图；图2为本专利技术多坐标系示意图；图3为本专利技术固定式监控相机坐标系到云台相机坐标系的变换矩阵的确定原理图；图4为本专利技术入侵目标空间位置图；图5为本专利技术一种基于多类型相机的目标定位方法的流程图；图6为本专利技术一种基于多类型相机的目标定位系统的结构图。
具体实施方式
[0011]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0012]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0013]实施例一如图1所示，沿巡逻场景的外围护栏是由多根立柱11组成，且每根立柱11的顶端均安装有监控相机12；外围护栏架设有机器人轨道13，挂轨式巡逻机器人14在机器人轨道13上移动，监控相机12高出机器人轨道13一定距离以获得最佳视野；挂轨式巡逻机器人14下部装有二维的云台相机15。
[0014]以其中某个固定式监控相机为例，说明本实施例的具体实施细节。
[0015]首先对固定式监控相机坐标系和云台相机坐标系进行标定。
[0016]其次在轨道坐标系下，将挂轨式巡逻机器人停靠于某一初始位置。一般情况下，将初始位置设在固定式监控相机的正下方，使得固定式监控相机和云台相机处于同一垂线，即固定式监控相机的坐标为，为固定式监控相机与轨道的距离，云台相机的坐标为
‑
，为云台相机与轨道的距离。
[0017]接着调整云台相机的转角，使得云台相机的朝向为轨道方向，设固定式监控相机坐标系为，云台相机坐标系为，轨道坐标系为以及世界坐标系，四者关系如图2所示。
[0018]然后将标定靶固定于某一处位置，使得在固定式监控相机和云台相机的成像空间内都能清晰可见标定靶。在成像空间内利用世界坐标系下角点坐标不变的特征，可以得到固定式监控相机坐标系到云台相机坐标系的变换矩阵，原理如图3所示。其中，是在世界坐标系中标定靶的坐标，为固定式监控相机相平面中的成像点，为云台相机相平面中的成像点。
[0019]现在需要求得固定式监控相机、云台相机到世界坐标系的旋转平移矩阵。设世界坐标系内标定靶的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多类型相机的目标定位方法，其特征在于，包括：当周界入侵检测系统检测到入侵目标时，获取所述入侵目标在固定式监控相机坐标系下的齐次坐标；所述固定式监控相机安装在立柱的顶端；挂轨式巡逻机器人安装在垂直于所述立柱的轨道上；所述挂轨式巡逻机器人下部装有云台相机；根据所述入侵目标在固定式监控相机坐标系下的齐次坐标，以及固定式监控相机坐标系到云台相机坐标系的变换矩阵，计算所述挂轨式巡逻机器人的移动距离和所述云台相机的旋转角度；当所述挂轨式巡逻机器人移动至第一指定位置且所述云台相机按照旋转至第二指定位置时，获取所述云台相机拍摄的入侵目标图像；所述第一指定位置为所述挂轨式巡逻机器人按照所述移动距离移动后所在的位置；所述第二指定位置为所述云台相机按照所述旋转角度旋转后所在的位置；基于所述固定式监控相机拍摄的入侵目标图像和所述云台相机拍摄的入侵目标图像，确定在所述云台相机下的入侵目标位置，并基于所述云台相机下的入侵目标位置，调整所述挂轨式巡逻机器人的移动距离和所述云台相机的旋转角度，以得到在所述云台相机下的最佳入侵目标位置。2.根据权利要求1所述的一种基于多类型相机的目标定位方法，其特征在于，所述当周界入侵检测系统检测到入侵目标时，获取所述入侵目标在固定式监控相机坐标系下的齐次坐标，具体包括：当周界入侵检测系统检测到入侵目标时，通过对比入侵目标尺寸和知识库中样本目标的典型尺寸，确定入侵目标类型信息，估算出所述入侵目标与固定式监控相机的距离，进而确定所述入侵目标在固定式监控相机坐标系下的齐次坐标。3.根据权利要求1所述的一种基于多类型相机的目标定位方法，其特征在于，所述根据所述入侵目标在固定式监控相机坐标系下的齐次坐标，以及固定式监控相机坐标系到云台相机坐标系的变换矩阵，计算所述挂轨式巡逻机器人的移动距离和所述云台相机的旋转角度，具体包括：根据所述入侵目标在固定式监控相机坐标系下的齐次坐标，确定所述入侵目标在固定式监控相机像素坐标系下的齐次坐标；确定所述挂轨式巡逻机器人与所述入侵目标的目标直线距离；基于所述目标直线距离、所述入侵目标在固定式监控相机像素坐标系下的齐次坐标、以及固定式监控相机坐标系到云台相机坐标系的变换矩阵，计算所述挂轨式巡逻机器人的移动距离和所述云台相机的旋转角度。4.根据权利要求3所述的一种基于多类型相机的目标定位方法，其特征在于，t时刻所述固定式监控相机坐标系到云台相机坐标系的变换矩阵为：；其中，为固定式监控相机坐标系到轨道坐标系的旋转平移矩阵；为t时刻固
定式监控相机坐标系到云台相机坐标系的旋转平移矩阵；为挂轨式巡逻机器人的移动距离；为所述云台相机相对于轨道坐标系x轴的旋转角度；为所述云台相机相对于轨道坐标系y轴的旋转角度。5.根据权利要求2所述的一种基于多类型相机的目标定位方法，其特征在于，所述基于所述固定式监控相机拍摄的入侵目标图像和所述云台相机拍摄的入侵目标图像，确定在所述云台相机下的入侵目标位置，具体包括：基于所述固定式监控相机拍摄的入侵目标图像和所述入侵目...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈振，和海渔，刘向东，徐佳伟，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：