一种实现大视场目标拍摄的联动方法技术

本发明专利技术公开了一种实现大视场目标拍摄的联动方法，包括：步骤1，在运动目标上固定标记码；步骤2，相机定位标记码，获得所述运动目标的位置信息；步骤3，判断相机是否需要移动，发送控制信号控制相机进行移动；步骤4，利用长条标定板记录相机移动前后的位置；步骤5，定位所述运动目标的移动轨迹。本方法通过实时检测目标在相机画面中的位置来判断相机移动的方向、开始与停止，且相机运动的时间很短，对目标的定位丢失很少，没有明显的停顿感，并且可以对目标运动的轨迹进行定位。目标运动的轨迹进行定位。目标运动的轨迹进行定位。

【技术实现步骤摘要】
一种实现大视场目标拍摄的联动方法


[0001]本专利技术涉及一种拍摄的联动方法，特别是一种实现大视场目标拍摄的联动方法。

技术介绍

[0002]随着计算机性能的提升，高端摄像设备的普及，视频目标跟踪的应用愈发广泛，在安全监控、交通安全、自动驾驶、医疗诊断中都起着不可忽略的作用。在医疗诊断中，对设备进行跟踪与控制，精准实施治疗或者实现超声等图像数据的三维重建，可以辅助医生对患者的诊断。但由于相机视场长度一定，目标的运动范围将会受限，当目标超出相机画面时，目标丢失而无法继续跟踪。针对医疗设备这一类目标的跟踪，其自由运动的范围不会过大，虽然可以铺设多个摄像设备，但是成本相对较高。

技术实现思路

[0003]专利技术目的：本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种实现大视场目标拍摄的联动方法。
[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术公开了一种实现大视场目标拍摄的联动方法，包括如下步骤：
[0005]步骤1，在运动目标上固定标记码；
[0006]步骤2，相机定位标记码，获得所述运动目标的位置信息；
[0007]步骤3，判断相机是否需要移动，发送控制信号控制相机进行移动；
[0008]步骤4，利用长条标定板记录相机移动前后的位置；
[0009]步骤5，定位所述运动目标的移动轨迹。
[0010]本专利技术步骤1中所述的标记码由两部分组成：一是圆形特征点的标定板；二是ArUco码。所述在运动目标上固定标记码的方法包括：
[0011]获取目标在相机画面中的位置，并同时获取目标的定位信息；标定标记码与目标标记点O1之间的旋转矩阵为R
i2w
，平移矩阵为t
i2w
，即得到标记码与运动目标之间的位置变换关系。
[0012]本专利技术步骤2包括：
[0013]在相机拍摄的每帧图像中检测ArUco码，并同时获取所述运动目标在相机画面中的横坐标为x
board
；当检测到清晰的ArUco码时，通过张正友标定法，得到相机与圆形标定板之间的位置变换关系，利用步骤1中所述的标记码与运动目标之间的位置变换关系进行坐标变化，即获得所述运动目标的位置信息。
[0014]本专利技术步骤3中所述判断相机是否需要移动的方法，包括：
[0015]当x
board
位于以下范围内时控制相机进行移动：
[0016]或
[0017]其中，cols为所述相机拍摄的图像的水平分辨率；
[0018]根据所述运动目标在相机画面中的横坐标与边界的关系，判断相机移动的方向，使得所述运动目标始终处在画面中央；
[0019]根据上述判断，发送控制信号控制相机进行移动。
[0020]步骤3中所述控制相机进行移动的方法，包括：
[0021]将相机固定在滑轨的滑块上，通过电机和运动控制器控制滑块运动；根据所述控制信号，运动控制器控制电机运行，带动滑轨上的滑块进行移动，从而带动相机滑动，实现自动追踪；所述运动控制器提供通讯协议，通过编程实现计算机与运动控制器之间的通讯，将所述运动目标的移动和相机在滑轨上的运动关联起来，形成一套相机定位与追踪的反馈系统。
[0022]步骤3中所述的控制相机进行移动的方法，还包括：
[0023]根据滑轨移动的速度和相机的帧率设定相机移动的距离，记录相机移动时采集到的图像帧数，根据相机的帧率，设定一个阈值，当记录到的帧数大于阈值时相机运动停止，使相机的移动时间尽可能的短同时确保运动目标处于相机的画面中央区域。
[0024]相机通过高速移动，保证运动目标处于相机画面的中央，移动时间在1s以内，丢帧较少，没有较长的停顿时间；在所述运动目标移动时，运动目标的移动方式不影响相机对运动目标位置变化的判断，即使目标在移动时发生前后移动或反复摇摆移动，仅当所述运动目标移动到相机的画面边缘时，开始控制相机进行移动。
[0025]本专利技术步骤4中所述的长条标定板，包括：
[0026]长条标定板由一块长条形的板构成，上面有三块ArUco板(ArUco Board，由一组ArUco码组成)，所述ArUco板上印有ArUco码，每个ArUco板之间的间隔为相机视角长度，确保相机视角内只存在一块ArUco板，事先标定相邻两个ArUco板之间的位置关系，将长条标定板放置在所述运动目标的前方，在图像采集时记录相机与相机视野中对应的ArUco板之间的旋转变换矩阵，获得相机移动前后的位置以及位置变换关系。
[0027]步骤4中所述记录相机移动前后的位置的方法，包括：
[0028]选定一个ArUco板为起始点，标定好另两个ArUco板与起始点之间的位置关系，记对应的旋转矩阵为和平移矩阵为和
[0029]相机移动前记录下当前相机与当前ArUco板之间的变换矩阵并变换到起始点坐标系下为和第j次移动后，记录对应的旋转变换矩阵为和即最终记录下j+1组旋转变换矩阵；
[0030]记录第j次相机运动停止后采集到的第i张图像对应的标定板相对相机的旋转矩阵为平移矩阵为
[0031]本专利技术步骤5包括：
[0032]以所述运动目标的标记点O1为坐标原点，横向为X轴，纵向为Y轴，垂直于所述运动目标的标记点平面为Z轴建立三维坐标系；则所述运动目标中心O的坐标为[x,y,z]T
，记变换到对应的相机坐标系下时的坐标为[x
c
,y
c
,z
c
]T
，根据相机与标定板之间的位置关系R
i2w
和t
i2w
，得到：
[0033][0034]记将坐标变换到设定的ArUco板起始点坐标系下的坐标为[x
b
,y
b
,z
b
]T
，则：
[0035][0036]将所述运动目标的中心转换到三维空间中去，得到所述运动目标移动的三维轨迹。
[0037]有益效果：
[0038]本专利技术提出了一种对目标进行连续跟踪的方法，通过实时检测目标在相机画面中的位置来判断相机移动的方向、开始与停止，且相机运动的时间很短，对目标的定位丢失很少，没有明显的停顿感，并且可以对目标运动的轨迹进行定位。
附图说明
[0039]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做更进一步的具体说明，本专利技术的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。
[0040]图1是本专利技术的流程示意图。
[0041]图2是标记码示意图。
[0042]图3是相机运动控制系统示意图。
[0043]图4是长条标定板示意图。
[0044]图5是轨迹重建的坐标关系转换图。
具体实施方式
[0045]一种实现大视场目标拍摄的联动方法，如图1所示，包括如下步骤：
[0046]步骤1，在运动目标上固定标记码；
[0047]标记码由两部分组成，如图2所示，一是圆形特征点的标本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种实现大视场目标拍摄的联动方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，在运动目标上固定标记码；步骤2，相机定位标记码，获得所述运动目标的位置信息；步骤3，判断相机是否需要移动，发送控制信号控制相机进行移动；步骤4，利用长条标定板记录相机移动前后的位置；步骤5，定位所述运动目标的移动轨迹。2.根据权利要求1所述的一种实现大视场目标拍摄的联动方法，其特征在于，步骤1中所述的标记码由两部分组成：一是圆形特征点的标定板；二是ArUco码。3.根据权利要求2所述的一种实现大视场目标拍摄的联动方法，其特征在于，步骤1中所述在运动目标上固定标记码的方法包括：获取目标在相机画面中的位置，并同时获取目标的定位信息；标定标记码与目标标记点O1之间的旋转矩阵为R
i2w
，平移矩阵为t
i2w
，即得到标记码与运动目标之间的位置变换关系。4.根据权利要求3所述的一种实现大视场目标拍摄的联动方法，其特征在于，步骤2包括：在相机拍摄的每帧图像中检测ArUco码，并同时获取所述运动目标在相机画面中的横坐标为x
board
；当检测到清晰的ArUco码时，通过张正友标定法，得到相机与圆形标定板之间的位置变换关系，利用步骤1中所述的标记码与运动目标之间的位置变换关系进行坐标变化，即获得所述运动目标的位置信息。5.根据权利要求4所述的一种实现大视场目标拍摄的联动方法，其特征在于，步骤3中所述判断相机是否需要移动的方法，包括：当x
board
位于以下范围内时控制相机进行移动：或其中，cols为所述相机拍摄的图像的水平分辨率；根据所述运动目标在相机画面中的横坐标与边界的关系，判断相机移动的方向，使得所述运动目标始终处在画面中央；根据上述判断，发送控制信号控制相机进行移动。6.根据权利要求5所述的一种实现大视场目标拍摄的联动方法，其特征在于，步骤3中所述控制相机进行移动的方法，包括：将相机固定在滑轨的滑块上，通过电机和运动控制器控制滑块运动；根据所述控制信号，运动控制器控制电机运行，带动滑轨上的滑块进行移动，从而带动相机滑动，实现自动追踪；所述运动控制器提供通讯协议，通过编程实现计算机与运动控制器之间的通讯，将所述运动目标的移动和相机在滑轨上的运动关联起来，形成一套相机定位与追踪的反馈系统。7.根据权利要求6所述的一种实现大视场目标拍摄的联动方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁杰，马小莉，戴恬，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：