[发明专利]摄像机与目标场景之间的坐标转换方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及自动监控技术领域，特别是涉及一种摄像机与目标场景之间的坐标转换方法及装置。

背景技术

视频监控作为安全防范系统的重要组成成分，其是一种防范能力较强的综合系统，视频监控以其直观、准确、及时和信息内容丰富的优势而广泛应用于许多场合。近年来，随着计算机、网络以及图像处理、传输技术的飞速发展，视频监控技术得到长足的发展。

在实际应用中，经常需要采用大视场的全景摄像机的对较大区域进行全局性的势态监控，但是通常全景摄像机无法对细节进行分辨，需要利用小视场的球机或枪机拍摄较为清晰的局部图像，对细节内容进行补充。为了有效实现全景摄像机和一般像机的互补功能，通常采用大视场像机感知物体的存在，并确定方位后，用小视场像机瞄准对应的区域，实现细节分辨。

现有技术中，一般摄像机，尤其是全景摄像机、高速球/云台，由于自身的精度误差以及安装角度误差，在定位真实场景的场景坐标系时准确性不高，以至于影响拍摄效果。例如：在室内监控的情况下，以指向地心铅垂线为z轴，由西向东为x轴，由南向北为y轴，全景摄像机需要准确安装后，才能正确计算以上坐标，但是在实际应用中，全景摄像机的安装相对于x、y、z轴会存在一定的偏转，同时，自身生产工艺也决定全景摄像机的成像角度以及旋转轴心相对于设定的坐标轴存在不可避免的一定偏差，由于这些偏差的存在将导致全景摄像机对真实场景的场景坐标系的定位不准确，以至于影响小视场摄像机的细节拍摄效果。

在其它需要在摄像机之间相互传递目标的位置的场合，也都需要准确计算目标在本像机中的方位，以实现准确的位置信息传递，在不同的摄像机之间实现准确的联动。

可见，如何实现摄像机与目标场景之间的有效坐标转换，进而提高摄像机对真实场景的准确定位是一个值得关注的问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种摄像机与目标场景之间的坐标转换方法及装置，以提高摄像机对真实场景的定位准确性，技术方案如下：

一种摄像机与目标场景之间的坐标转换方法，其中，所述摄像机对应一极坐标系，所述目标场景对应一场景坐标系，所述方法包括：

分别获取所述目标对象以及所述摄像机在所述场景坐标系的场景坐标；

根据所述目标对象的场景坐标与所述摄像机的场景坐标，计算所述目标对象到所述摄像机的归一化场景方向向量；

将所述目标对象对应归一化场景方向向量与预设的第一校正矩阵相乘，并将相乘结果作为目标对象对应的摄像机方向向量；

将所述摄像机方向向量对应的极坐标作为所述目标对象在所述极坐标系的极坐标；

其中，所述第一校正矩阵的构建过程为：

确定所述目标场景中N个位于所述摄像机视场内的参照物在所述场景坐标系的场景坐标，其中，N≥3；

确定所述摄像机在所述场景坐标系的场景坐标；

计算各参照物相对于所述摄像机的归一化场景方向向量；

确定各参照物在所述极坐标系的极坐标，并计算各极坐标相对于极坐标系原点的摄像机方向向量；

利用各归一化场景方向向量与相应的摄像机方向向量，计算使得各归一化场景方向向量转换为相应的摄像机方向向量的3×3矩阵；

将计算得到的3×3矩阵作为第一校正矩阵。

相应的，本发明实施例还提供一种摄像机与目标场景之间的坐标转换装置，其中，所述摄像机对应一极坐标系，所述目标场景对应一场景坐标系，所述装置包括：

场景坐标获取模块，用于分别获取所述目标对象以及所述摄像机在所述场景坐标系的场景坐标；

归一化场景方向向量确定模块，用于根据所述目标对象的场景坐标与所述摄像机的场景坐标，计算所述目标对象到所述摄像机的归一化场景方向向量；

摄像机方向向量确定模块，用于将所述目标对象对应归一化场景方向向量与预设的第一校正矩阵相乘，并将相乘结果作为目标对象对应的摄像机方向向量；

极坐标确定模块，用于将所述摄像机方向向量对应的极坐标作为所述目标对象在所述极坐标系的极坐标；

第一校正矩阵构造模块，用于

确定所述目标场景中N个位于所述摄像机视场内的参照物在所述场景坐标系的场景坐标，其中，N≥3；

确定所述摄像机在所述场景坐标系的场景坐标；

计算各参照物相对于所述摄像机的归一化场景方向向量；

确定各参照物在所述极坐标系的极坐标，并计算各极坐标相对于极坐标系原点的摄像机方向向量；