[發明專利]一種視頻監控和無人機的圖像對齊方法

有效

• 申請號: 202111134576.3
• 申請日: 2021-09-27
• 公開（公告）號: CN113838126B
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發明（設計）人: 李曉威;陳升敬;劉曉建
• 申請（專利權）人: 廣州賦安數字科技有限公司
• 主分類號: G06T7/70
• 分類號: G06T7/70;G06V10/24;G06F17/16
• 代理公司: 廣州圣理華知識產權代理有限公司 44302
• 代理人: 張凱

1.一種視頻監控和無人機的圖像對齊方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S1：對齊監控攝像頭畫面坐標和經緯度坐標，建立監控攝像頭畫面坐標和經緯度坐標的低精度映射關系；

步驟S2：對齊無人機攝像頭畫面坐標和經緯度坐標，建立無人機攝像頭畫面坐標和經緯度坐標的低精度映射關系；

步驟S3：利用目標檢測算法檢測監控攝像頭和無人機攝像頭畫面中的所有物體，得到監控攝像頭和無人機攝像頭畫面中所有物體的畫面坐標，并通過步驟S1中的低精度映射關系得到轉換后的監控畫面中所有物體的經緯度坐標集合Ω＝{＜λ_i,μ_i＞}，以及通過步驟S2中的低精度映射關系得到無人機畫面中所有物體的經緯度坐標集合T＝{＜ε_j,δ_j＞}，設置一個閾值，將經緯度坐標集合Ω和T中的經緯度坐標兩兩之間作差，篩選出滿足條件的經緯度坐標對，進而篩選監控攝像頭畫面和無人機攝像頭畫面中位置對應的目標物體，得到相互對應的目標物體的經緯度坐標對集合K＝{＜λ_i,μ_i,ε_j,δ_j＞}，取每對經緯度坐標的平均值作為該組的標準經緯度坐標，得到標準經緯度坐標集合

步驟S4：根據步驟S3的標準經緯度坐標集合重新計算視頻監控和無人機的兩個變換矩陣，通過計算得到的變換矩陣建立視頻監控和無人機精確的映射關系。

2.根據權利要求1所述的視頻監控和無人機的圖像對齊方法，其特征在于，所述步驟S1中，所述監控攝像頭畫面坐標和經緯度坐標的低精度映射關系的建立過程具體如下：

步驟S1.1：根據Haversine公式，計算監控攝像頭所在的位置在水平面上的垂直投影位置O′和監控攝像頭可視范圍內的水平面任意位置A_i的直線水平距離d_i，單位為m，O′和A_i的經度水平距離s_i，單位為m：

其中：a、b均為中間變量值，O′(λ₀，ψ₀)為監控攝像頭所在的位置在水平面上的垂直投影位置，A_i(λ_i，ψ_i)為監控攝像頭可視范圍內的水平任意位置，r為地球半徑，單位為m；

計算O′和A_i的連線和地理真北方向的夾角β_i，O和A_i的連線和垂直線的夾角θ_i：

其中，O為監控攝像頭所在的位置，H為監控攝像頭距離水平面的高度，單位為m；

計算A_i在監控攝像頭畫面坐標(x_i，y_i)：

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；θ為監控攝像頭中心線與垂直線的夾角，β為監控攝像頭中心線在水平面上的投影和地理真北方向的夾角，ω_x為監控攝像頭水平視場角，ω_y為監控攝像頭垂直視場角；

步驟S1.2：在監控攝像頭畫面中隨機選取多個畫面坐標，得到監控攝像頭畫面坐標集合，從監控攝像頭畫面坐標集合中每次選取三組坐標，通過所述監控攝像頭畫面坐標和經緯度坐標的低精度映射關系，將選取的所述監控攝像頭畫面坐標轉換為經緯度坐標，根據監控攝像頭畫面坐標和轉換后的經緯度坐標計算得到變換矩陣H，具體過程如下：

通過逆矩陣計算得到多個變換矩陣H_i：

其中(x_i1,y_i1)、(x_i2,y_i2)、(x_i3,y_i3)是監控攝像頭畫面中的三組坐標，(lon_i1,lat_i1)、(lon_i2,lat_i2)、(lon_i3,lat_i3)是由三組監控攝像頭畫面坐標轉換的經緯度坐標。

取多個變換矩陣H_i的平均值：

得到監控攝像頭畫面坐標和經緯度坐標的轉換關系如下：

其中，(x,y)是監控攝像頭畫面坐標，(lon,lat)是監控攝像頭畫面坐標轉換的經緯度坐標。