[發明專利]一種地面坐標和廣角攝像機畫面坐標的轉換方法、系統以及裝置

在審

• 申請號: 201811366347.2
• 申請日: 2018-11-16
• 公開（公告）號: CN109523471A
• 公開（公告）日: 2019-03-26
• 發明（設計）人: 劉玉平;楊帥
• 申請（專利權）人: 廈門博聰信息技術有限公司
• 主分類號: G06T3/60
• 分類號: G06T3/60;G06T7/80
• 代理公司: 廈門市精誠新創知識產權代理有限公司 35218
• 代理人: 何家富

1.一種地面坐標和廣角攝像機畫面坐標的轉換方法，其特征在于，包括：

獲取目標位置的地面坐標；

根據第一坐標轉換機制將所述目標位置的地面坐標轉換為PTZ攝像機在其畫面中心對準所述目標位置時的垂直高度角θ和水平方位角

根據第二坐標轉換機制將所述PTZ攝像機在其畫面中心對準所述目標位置時的垂直高度角θ和水平方位角轉換為所述目標位置投影于廣角攝像機所拍攝的廣角視頻的圖像上的二維坐標(x,y)。

2.根據權利要求1所述的地面坐標和廣角攝像機畫面坐標的轉換方法，其特征在于，所述第一坐標轉換機制通過下述步驟建立：

建立地面坐標系以及PTZ攝像機坐標系；

確定在所述PTZ攝像機坐標系中的所述目標位置的地面坐標與所述PTZ攝像機的垂直高度角θ和水平方位角之間的坐標轉換關系，所述坐標轉換關系包含相關轉換參數，其中，所述相關轉換參數通過下述步驟確定：

在所述地面坐標系與所述PTZ攝像機坐標系中進行標定，包括：將所述PTZ攝像機定位到水平方位角的位置，隨機選取至少兩個不同的垂直高度角θ₁和θ₂，并得到對應的PTZ攝像機畫面中心指向地面上的兩個點的地面坐標(x₁,y₁)和(x₂,y₂)；

通過標定得到的θ₁和θ₂以及(x₁,y₁)和(x₂,y₂)確定上述坐標轉換關系中的所述相關轉換參數。

3.根據權利要求2所述的地面坐標和廣角攝像機畫面坐標的轉換方法，其特征在于，所述地面坐標系通過GNSS坐標系建立，所述地面坐標為GNSS坐標。

4.根據權利要求3所述的地面坐標和廣角攝像機畫面坐標的轉換方法，其特征在于，所述GNSS坐標系為GPS坐標系，所述GNSS坐標為GPS坐標，所述GPS坐標系的X和Y軸分別代表地球表面GPS坐標系統的經緯度坐標方向，以所述GPS坐標系的X和Y軸建立所述攝像機坐標系的X和Y軸，且所述攝像機坐標系的Z軸垂直于所述X和Y軸。

5.根據權利要求4所述的地面坐標和廣角攝像機畫面坐標的轉換方法，其特征在于，所述攝像機為球機，所述坐標轉換關系可表示為：其中，(x,y)為球機畫面中心指向地面的經緯度坐標，所述相關轉換參數包括：球機安裝位置的GPS經緯度坐標(x₀,y₀)、球機水平零位光軸與GPS坐標X軸平行時的球機角度和所述球機的安裝高度h。

6.根據權利要求1所述的地面坐標和廣角攝像機畫面坐標的轉換方法，其特征在于，所述第二坐標轉換機制為下述坐標轉換方程：

其中，f_x和f_y是以像素x和y方向的尺寸為單位的焦距長度，c_x和c_y是廣角攝像機光學中心在像平面上投影的坐標，A是通過隨機選取至少三個任意點的定標點角度與坐標數據以最小二乘法求解得到的映射參數矩陣。

7.根據權利要求1至6任一所述的地面坐標和廣角攝像機畫面坐標的轉換方法，其特征在于，還包括：

所述坐標轉換機制還能實現將目標位置投影于廣角攝像機所拍攝的廣角視頻的圖像上的二維坐標(x,y)轉換為所述目標位置的地面坐標。

8.一種地面坐標和廣角攝像機畫面坐標的轉換系統，其特征在于，包括：

地面坐標獲取模塊，用于獲取目標位置的地面坐標；

第一坐標轉換模塊，用于根據第一坐標轉換機制將所述目標位置的地面坐標轉換為PTZ攝像機在其畫面中心對準所述目標位置時的垂直高度角θ和水平方位角

第二坐標轉換模塊，用于根據第二坐標轉換機制將所述PTZ攝像機在其畫面中心對準所述目標位置時的垂直高度角θ和水平方位角轉換為所述目標位置投影于廣角攝像機所拍攝的廣角視頻的圖像上的二維坐標(x,y)。