一种单目视觉定位方法技术

本发明专利技术涉及计算机视觉定位技术领域，且公开了一种单目视觉定位方法，在需要定位区域安装调试好监控摄像头阵列，调整监控摄像头参数使得监控摄像头区域重叠部分尽可能小或者全域无重叠覆盖；基于需要定位的区域构建坐标系UOV标定监控摄像头的位置坐标；以像素坐标系为基准转换到世界坐标系；目标位置的世界坐标转换到真实空间下的地理位置坐标，该单目视觉定位方法，在基于三个假设前提条件下，能够做到即使在跨摄像头情况下也能实现目标从屏幕下的像素坐标转换到空间中的世界坐标再到地理坐标的转换。理坐标的转换。理坐标的转换。

【技术实现步骤摘要】
一种单目视觉定位方法


[0001]本专利技术涉及计算机视觉定位
，具体为一种单目视觉定位方法。

技术介绍

[0002]随着人工智能技术的突飞猛进，基于深度学习的目标检测、目标跟踪等技术越来越成熟，监控摄像头中目标在屏幕中的像素位置相对比较容易获取，在屏幕中实现目标跟踪也变得比较容易。然而跨摄像头实现目标跟踪时就需要获取连续的地理坐标信息，这就需要将屏幕像素坐标不断转换成BIM(建筑信息模型)下的世界坐标信息，因此基于位置的服务受到越来越多的关注。
[0003]为保障行人在室内、园区、广场等场所的人身安全，管理人员需要时刻掌握各个区域位置的情况及数据信息，在第一时间内做出对应的处理措施用以避免不必要的损失，基本都会在这些区域覆盖安装一定数量的监控摄像头实时监控，基于监控摄像头也仅仅只能获取它在屏幕中的位置坐标，却不能准确找到在真实空间中的地理位置，尤其是在目标跨摄像头移动时就变得愈加困难。
[0004]使用基于深度学习的目标检测算法是常用获取目标像素位置的方法。在实际工程项目中我们更多的是需要目标的地理位置，在BIM(建筑信息模型)中需要目标的地理坐标才能实现对目标的连续跨镜追踪定位，因此需要把屏幕中像素坐标转换成空间中地理坐标即可实现对目标的定位追踪，为此我们提出了一种单目视觉定位方法。

技术实现思路

[0005](一)解决的技术问题
[0006]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种单目视觉定位方法，解决了上述的问题。
[0007](二)技术方案
[0008]为实现上述所述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种单目视觉定位方法，包括以下步骤：
[0009]第一步：在需要定位区域安装调试好监控摄像头阵列，调整监控摄像头参数使得监控摄像头区域重叠部分尽可能小或者全域无重叠覆盖；
[0010]第二步：基于需要定位的区域构建坐标系UOV标定监控摄像头的位置坐标；
[0011]第三步：以像素坐标系为基准转换到世界坐标系；
[0012]第四步：目标位置的世界坐标转换到真实空间下的地理位置坐标。
[0013]优选的，第二步在进行像素坐标系到世界坐标系转换的过程中分以下情况：测量位置在像素坐标系的x轴上而无y轴分量以及测量位置在像素坐标系的任意位置。
[0014]优选的，测量位置在像素坐标系的y轴上而无x轴分量包括以下内容
[0015]通过测量以及相机标定，可以得到参数：相机高度H
[0016](1)图像中心O1对应的世界坐标点M与相机在Y轴上的距离O3M；
[0017](2)相机焦距f；
[0018](3)像素u坐标与图像x坐标的转换系数dx；
[0019](4)像素v坐标与图像y坐标的转换系数dy；
[0020](5)光心在图像上的像素坐标O1(u0，v0)；
[0021](6)测量点P1的像素坐标(u0，v)；
[0022]计算测量点P1对应的世界坐标点P的Y轴坐标：
[0023](2)光轴O1M与Y轴的夹角
[0024](3)光轴O1M垂直于感光板，同时垂直于图像平面，所以O1O2垂直于O1P1，光轴O1M与直线P1P的夹角
[0025](3)直线P1P与Y轴的夹角β＝α
‑
γ；
[0026](4)距离
[0027](5)点P的Y轴坐标为O3P；
[0028](6)点P的世界坐标(0，)。
[0029]优选的，测量位置在像素坐标系的任意位置包括以下内容：
[0030]测量点Q1的像素坐标为(u，v)，计算测量点Q1对应的世界坐标点Q的坐标：
[0031]S1：按照一中方法求出Q1对应的世界坐标点Q的Y轴坐标O3P；
[0032]S2：角形O2O1P1为直角三角形，∠O2O1P1为直角。距离
[0033]S3：距离
[0034]S4：ΔO2Q1P1∽ΔO2QP，可得
[0035]S5：距离
[0036]S6：点Q的X轴坐标为
[0037]S7：点Q的世界坐标为
[0038]优选的，像素
‑
相机坐标系和地理位置坐标系之间四种关系：
[0039](4)像素
‑
相机坐标系和地理位置坐标系坐标轴相互平行；
[0040](5)像素
‑
相机坐标系Y轴反向延长线经过地理位置坐标系原点；
[0041](6)像素
‑
相机坐标系X轴反向延长线经过地理位置坐标系原点；
[0042](4)像素
‑
相机坐标系和地理位置坐标系坐标轴位置随意。
[0043]优选的，基于(1)的地理坐标(x
′
,y
′
)为：
[0044]x
′
＝x+v；
[0045]y
′
＝y+u；
[0046]基于(2)的地理坐标(x
′
,y
′
)为：
[0047]x
′
＝v+O3C；
[0048]y
′
＝u+O3D；
[0049][0050][0051][0052][0053]基于(3)的地理坐标(x
′
,y
′
)为：
[0054]x
′
＝v+O3C；
[0055]y
′
＝u+O3D；
[0056][0057][0058][0059][0060]基于(4)的地理坐标(x
′
,y
′
)为：
[0061]x
′
＝v+O3C；
[0062]y
′
＝u+O3D；
[0063][0064][0065][0066][0067](三)有益效果
[0068]与现有技术相比，本专利技术提供了一种单目视觉定位方法，具备以下有益效果：
[0069]1、该单目视觉定位方法，在基于(1)摄像头安装后位置固定；(2)摄像头参数焦距、视角固定或者使用时可实时获得相应参数；(3)监控摄像头覆盖区域重叠部分尽可能小或者全域无重叠覆盖，这三个假设前提条件下，能够做到即使在跨摄像头情况下也能实现目标从屏幕下的像素坐标转换到空间中的世界坐标再到地理坐标的转换。
附图说明
[0070]图1为本专利技术小孔成像模型示意图；
[0071]图2为本专利技术监控摄像头阵列示意图；
[0072]图3为测量点对应的世界坐标点在XO3Y平面的Y轴上示意图；
[0073]图4为测量点在图像上任意位置的情形示意图；
[0074]图5为像素
‑
相机坐标系和地理位置坐标系之间四种关系示意图；
[0075]图6为构建坐标系关系示意图；
[0076]图7为构建摄像头地理坐标系UOV示意图。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单目视觉定位方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步：在需要定位区域安装调试好监控摄像头阵列，调整监控摄像头参数使得监控摄像头区域重叠部分尽可能小或者全域无重叠覆盖；第二步：基于需要定位的区域构建坐标系UOV标定监控摄像头的位置坐标；第三步：以像素坐标系为基准转换到世界坐标系；第四步：目标位置的世界坐标转换到真实空间下的地理位置坐标。2.根据权利要求1所述的一种单目视觉定位方法，其特征在于：第二步在进行像素坐标系到世界坐标系转换的过程中分以下情况：测量位置在像素坐标系的x轴上而无y轴分量以及测量位置在像素坐标系的任意位置。3.根据权利要求2所述的一种单目视觉定位方法，其特征在于：测量位置在像素坐标系的y轴上而无x轴分量包括以下内容通过测量以及相机标定，可以得到参数：相机高度H(1)图像中心O1对应的世界坐标点M与相机在Y轴上的距离O3M；(2)相机焦距f；(3)像素u坐标与图像x坐标的转换系数dx；(4)像素v坐标与图像y坐标的转换系数dy；(5)光心在图像上的像素坐标O1(u0，v0)；(6)测量点P1的像素坐标(u0，v)；计算测量点P1对应的世界坐标点P的Y轴坐标：(1)光轴O1M与Y轴的夹角(2)光轴O1M垂直于感光板，同时垂直于图像平面，所以O1O2垂直于O1P1，光轴O1M与直线P1P的夹角(3)直线P1P与Y轴的夹角β＝α
‑
γ；(4)距离(5)点P的Y轴坐标为O3P；(6)点P的世界坐标4.根据权利要求3所述的一种单目视觉定位方法，其特征在于：测量位置在像素坐标系的任意位置包括以下内容：测量点Q1的像素坐标为(u，v)，计算测量点Q1对应的世界坐标点Q的坐标：S1：按照一中方法求出Q1对应的世界坐标点Q的Y轴坐标O3P；S2：角...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚佳岷，郑祥忠，杨平平，
申请(专利权)人：广州大学，
类型：发明
国别省市：