[發明專利]動態攝像頭坐標映射建立方法、裝置及可讀存儲介質

有效

• 申請號: 202110327148.6
• 申請日: 2021-03-26
• 公開（公告）號: CN113012047B
• 公開（公告）日: 2021-12-14
• 發明（設計）人: 梁華;呂建明;李曉威
• 申請（專利權）人: 廣州賦安數字科技有限公司
• 主分類號: G06T3/40
• 分類號: G06T3/40;G06T5/00
• 代理公司: 北京中仟知識產權代理事務所(普通合伙) 11825
• 代理人: 周慶佳

1.一種動態攝像頭坐標映射建立方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S1：獲取兩個必要夾角，兩個所述必要夾角分別為A′和O′的連線和地理真北方向的夾角α₀、A和O′的連線和垂直線的夾角β₀，其中，攝像頭所在的位置A在水平面的垂直投影位置為A′，攝像頭畫面中心位置為O′；

每轉動一次攝像頭，執行一次步驟S2～S5；

步驟S2：攝像頭轉動后，通過攝像頭的視場角得到上邊界的中心點、下邊界的中心點、左邊界的中心點和右邊界的中心點四個特殊標記點，并獲得它們對應的攝像頭轉角；

步驟S3：利用步驟S1中得到的夾角α₀、β₀以及步驟S2中得到的四個特殊標記點的攝像頭轉角，通過計算得到四個特殊標記點的經緯度坐標；

步驟S4：利用攝像頭參數，計算S2中得到的四個特殊標記點的攝像頭畫面坐標；

步驟S5：利用S2中得到的四個特殊標記點的經緯度坐標和攝像頭畫面坐標，計算得到變換矩陣H，由變換矩陣H建立坐標映射；

所述步驟S1包括

步驟S1.1：測定O′的經緯度坐標；

步驟S1.2：根據Haversine公式，利用A′和O′的經緯度坐標計算參數d，d為攝像頭所在的位置在水平面上的垂直投影位置A′和攝像頭畫面中心O′的直線水平距離；

步驟S1.3：根據Haversine公式，利用A′和O′的經緯度坐標計算A′和O′的經度水平距離s；

步驟S1.4：根據d、s、h，計算夾角α₀、夾角β₀，如下：

其中，h為攝像頭距離水平面的高度；

所述步驟S1.2為：

其中：r是地球半徑，單位為m，a為中間變量，a的計算如下：

其中：(λ₁,ψ₁)為O′的經緯度坐標；(λ₀,ψ₀)為A′的經緯度坐標；

所述步驟S1.3為：

b為中間變量，b的計算如下：

所述步驟S2中，當攝像頭轉動后，假設水平方向的轉動角度是Δα，垂直方向的轉動角度為Δβ，那么轉動后攝像頭中心線在水平面上的投影和地理真北方向的夾角α為：α＝α₀+Δα，轉動后攝像頭中心線與垂直線的夾角β為：β＝β₀+Δβ；

攝像頭視場角的上邊界的中心點、下邊界的中心點、左邊界的中心點和右邊界的中心點四個特殊標記點的攝像頭畫面坐標記為I_i＝(x_i,y_i)(1≤i≤4)，它們對應的地理位置為O_i＝(λ_i,ψ_i)(1≤i≤4)，λ_i為經度，ψ_i為緯度；同時它們對應的攝像頭轉角Θ_i＝(ω_i,γ_i)(1≤i≤4)，ω_i為水平轉動角度，γ_i為垂直轉動角度；其中Θ₁＝(α,β+θ/2)、Θ₂＝(α,β-θ/2)、Θ₃＝(α-φ/2,β)、Θ₄＝(α+φ/2,β)；φ為水平視場角度，θ為垂直視場角度；

所述步驟S3為：

對于步驟S2所得的每個特殊標記點的地理位置O_i(1≤i≤4)，計算A′和O_i的直線水平距離d_i如下：

d_i＝h·tgγ_i；

計算A′和O_i的經度水平距離s_i如下：

s_i＝d_i·sinω_i；

O_i的經緯度坐標(λ_i,ψ_i)通過以下公式求得：

其中，M、N、C1和C2均為中間變量，計算如下：

所述步驟S4為：

對于步驟S2所得的每個特殊標記點的攝像頭畫面坐標I_i＝(x_i,y_i)(1≤i≤4)計算如下：

x₁＝X/2,y₁＝0

x₂＝X/2,y₂＝Y

x₃＝0,y₃＝Y/2

x₄＝X,y₄＝Y/2

其中：X為圖像的像素寬度，Y為像素高度，根據攝像頭圖像分辨率為X×Y，可得X和Y的參數值；

所述步驟S5為：

從經緯度坐標和畫面坐標組對集合{＜O_i，I_i＞|1≤i≤4}中，選擇三對數據，構成經緯度坐標和攝像頭畫面坐標對集合Ω＝{＜λ_k,ψ_k,x_k,y_k＞|1≤k≤3}，其中：(λ_i,ψ_i)是經緯度坐標，(x_i,y_i)是畫面坐標；

通過逆矩陣計算得到變換矩陣H：

基于H，針對畫面中任意坐標(x,y)可通過如下變換獲得其對應的觀察目標的經緯度坐標(λ,ψ)如下：