[發明專利]一種基于PTZ相機的GPS坐標與像素坐標的轉換方法

在審

• 申請號: 202011008170.6
• 申請日: 2020-09-23
• 公開（公告）號: CN112116529A
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發明（設計）人: 劉遠超;吳宗林;姜世強;楊進;陳欽鴻
• 申請（專利權）人: 浙江浩騰電子科技股份有限公司
• 主分類號: G06T3/60
• 分類號: G06T3/60;G06T7/80;G01S19/48
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 周紅芳

本發明公開了一種基于PTZ相機的GPS坐標與像素坐標的轉換方法，包括有以下步驟：(1)建立像素坐標系、相機坐標系以及世界坐標系；(2)構建世界坐標系到相機坐標系的坐標轉換模型S；(3)構建相機坐標系到像素坐標系的坐標轉換模型K；(4)計算坐標轉換模型S的未知量(5)計算坐標轉換模型K的未知量(f_x，f_y)；(6)進行GPS坐標點到像素坐標點的映射；(7)進行像素坐標點到GPS坐標點的映射。

技術領域

本發明涉及計算機視覺領域，具體涉及一種基于PTZ相機的GPS坐標與像素坐標的轉換方法。

背景技術

近年來，隨著“天網工程”的逐步建成,交通要道、治安卡口、公共聚集場所、賓館、學校、田地等都可以通過相機進行視頻監控。而其中典型的就部署有PTZ相機頭。云臺可以控制PTZ相機進行全方位(左右/上下)移動、鏡頭變倍以及變焦。在PTZ相機的相機姿態可知的情況下，目標點的GPS坐標和視頻畫面上的像素坐標是唯一確定的。因此PTZ相機的部署，為GPS坐標與像素坐標的轉換方法技術的應用提供了可能。例如GPS坐標與像素坐標的轉換方法可以將國土局的地塊GPS信息可視化到視頻圖像中，并提供地塊跟隨功能。此外，該方法也允許在視頻圖像上進行地塊繪制，并轉換為GPS信息。

當前與本發明相關的坐標轉換方法有：發明專利(申請號：CN201811366347.2，名稱：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)公開了一種地面坐標和廣角攝像機畫面坐標的轉換方法，但沒有考慮并計算相機的初始垂直偏轉角，因此相機的轉換存在更大的誤差，而且相機標定步驟相復雜；發明專利(申請號：CN201811366346.8，名稱：一種地面坐標與PTZ攝像機的坐標轉換方法及系統)存在著同樣的不足。

發明內容

為克服現有技術上的不足，實現快速的相機標定以及良好的坐標轉換精度，本發明提供了一種基于PTZ相機的GPS坐標與像素坐標的轉換方法。

為實現上述發明，采用的技術方案如下：

一種基于PTZ相機的GPS坐標與像素坐標的轉換方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1)建立像素坐標系、相機坐標系以及世界坐標系；

步驟2)構建世界坐標系到相機坐標系的坐標轉換模型S；

步驟3)構建相機坐標系到像素坐標系的坐標轉換模型K；

步驟4)計算坐標轉換模型S的未知量

步驟5)計算坐標轉換模型K的未知量(f_x,f_y)；

步驟6)進行GPS坐標點到像素坐標點的映射；

步驟7)進行像素坐標點到GPS坐標點的映射。

所述的一種基于PTZ相機的GPS坐標與像素坐標的轉換方法，其特征在于，步驟(1)中，所述的像素坐標系為以圖像左上角為原點，水平向右方向為U軸，垂直向下方向為V軸。

所述的一種基于PTZ相機的GPS坐標與像素坐標的轉換方法，其特征在于，步驟(1)中，所述的相機坐標系為以相機的光心為原點O，X軸與Y軸分別與像素坐標系的U和V軸平行，Z軸為相機光軸方向，建立右手直角坐標系。

所述的一種基于PTZ相機的GPS坐標與像素坐標的轉換方法，其特征在于，步驟(1)中，所述的世界坐標系為以GPS經緯度為0的坐標點為原點，以經度向東遞增方向為X軸，以緯度向北遞增方向為Y軸，建立右手直角坐標系。

所述的一種基于PTZ相機的GPS坐標與像素坐標的轉換方法，其特征在于，步驟(2)中，所述的構建世界坐標系到相機坐標系的坐標轉換模型S為公式(1)和公式(2)；