[发明专利]双目非标定空间定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及录播拍摄时对目标进行空间定位的方法。

背景技术

目前行业上解决目标定位问题有基于摄像机标定的方法，该方法通过测试摄像机内部参数(即标定)再根据目标在拍摄画面上的数据结合标定得到的参数进行数学计算，计算得到目标在实际场景中的位置数据；该算法的缺点是，标定过程复杂，施工工作量大，且无法精确获取摄像机内部参数。也有单目(单相机)定位的算法，但只能求得目标方位及角度，无法精确算得目标景深数据，无法对目标进行焦距进行拉伸拍摄。

发明内容

为了克服现有定位方法的缺陷与不足，本发明的目的是提供双目非标定空间定位方法，该方法能精确获取运动目标的位置数据，使得在拍摄时能够对目标进行焦距拉伸拍摄。

本发明的目的通过下述技术方案实现：双目非标定空间定位方法，包括以下步骤：

第一步、启动第一摄像机、第二摄像机，通过背景差分法分别获取运动目标中心点在第一摄像机、第二摄像机的位置数据；

第二步、通过摄像机成像原理，计算出运动目标在场景中相对于当前分析画面的拍摄光轴的角度、方向数据，同时计算运动点与第一、二摄像机拍摄点的相对位置数据；

第三步、在拍摄场景中建立虚拟坐标系，虚拟坐标系的横轴为x轴，纵轴为y轴，根据摄像机的成像靶面和焦距参数求取第一摄像机光轴、第二摄像机光轴与跟y轴平行的边的角a、角c的值；

所述虚拟坐标系的建立过程如下：取场景的场地平面作为坐标平面，取场地平面的最大外接矩形作为矩形ABCD，取矩形ABCD的某一边所在直线为坐标系的x轴，与x轴所在边垂直且平行于矩形ABCD另一组对边的直线为y轴建立平面直角坐标系，将两个摄像机分别摆放在矩形ABCD的两个顶点B、C；

第四步、根据第一摄像机与第二摄像机之间的距离BC，以及角a的值、角c的值求解运动点E相对于虚拟坐标系的坐标原点O的坐标值，，再根据拍摄点的坐标计算运动点E相对于第一摄像机、第二摄像机的角度及方向。

所述背景差分法获取运动目标中心点在第一摄像机、第二摄像机的位置数据，其过程如下：当监控场景中出现物体运动时，被拍摄视频或图像序列的帧与帧之间出现差别，两帧相减，得到两帧图像中各像素点亮度差的绝对值，通过判断所述绝对值是否大于阈值来分析视频或图像序列的运动特性，确定视频或图像序列中有无物体运动；通过背景差分法得到画面变化的二值图，再通过对图像进行膨胀和腐蚀操作，对噪声点过滤，然后提取运动目标中心点的位置数据。

本发明主要设计思路为：用两个固定的摄像机，实时获取场景的现场画面，通过图像分析中的背景差分法对画面进行分析得到画面中某些运动的区域，再通过成像原理，分别计算出运动区域中心点相对当前相机光轴的水平角度，然后建立现场空间直角坐标系，根据几何学知识，得出运动点与拍摄点的各自坐标，再计算出运动点相对于拍摄点的坐标值，通过三角函数计算出角度值，以完成目标定位。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及有益效果：采用基于虚拟的坐标系模型，定位准确，准确测得目标景深数据；且对场景场地形状无特殊要求，因而在设备部署及调试时都比较简单。也无需进行复杂的摄像机标定，对摄像机内部参数上无苛刻要求。

附图说明

图1是本发明完成定位过程的流程图；

图2是本发明获取运动目标中心数据的流程图；

图3是透镜成像原理图；

图4是现场空间直角坐标系模型图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

如图1所示，本发明双目非标定空间定位方法，包括以下步骤：

第一步、启动第一摄像机、第二摄像机，分别获取运动目标中心点在第一摄像机、第二摄像机的位置数据。所述运动目标中心点在第一摄像机、第二摄像机的位置数据通过背景差分法获取。