[发明专利]单目自调式火点三维定位方法与装置

权利要求书

1.一种单目自调式火点三维定位方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一、单目移动式摄像机的标定计算；通过图形学计算推导，得到适于单目移动式设备的位置标定方式，即通过地面四点坐标标定；

步骤二、考虑精度和尺寸适应性的拍摄距离计算；为了能够响应不断变化的火情，设备须不断采集图像、实时进行计算；通过一种基于像素连线交叠平面面积值为标准的图像采样点间距计算方式，实现设备采样位置的调节；

所述步骤二，考虑精度和尺寸适应性的拍摄距离计算的基本思路为：在有火点定位需求的有限空间范围内，深度方向计算精度最大误差小于由像素数量设备参数产生的计算误差，以保证定位的准确性；

首先，分析摄像设备光心向量平行于地面的情况，此时成像平面垂直于地面，设GH为某深度上单个像素对应的空间距离，在同样的深度上，单个像素点对应的空间水平距离不变；(a)、(b)和(c)代表若干摄像设备位置时GH对应的设备像素点，且设备沿水平方向、即从(a)向(c)移动；

火点三维坐标由两个拍摄位置数据叠加计算求得，本方法以两次拍摄时的交叠面积为标准衡量计算误差，使其大于设定的标准值，以满足精度要求；

然后，可求得在(a)和(b)位置时，阴影部分所对应的三角形高度为：

式中d为光心至目标深度距离，l为两拍摄点间距，x_G、x_H为像素点对应的水平方向空间距离；

所述步骤二，阴影部分所对应的三角形高度直接对应深度方向精度；设定深度方向计算精度最大误差小于由像素数量设备参数产生的计算误差，即应满足：

所述步骤二，当连续二次测试所求得火点空间三维坐标值间的误差小于误差限时，输出有效结果并重新以精度为标准计算移动距离；若求解误差大于误差限，则暂不输出有效结果；同时，驱动设备继续移动计算，直到达到标准恢复计算输出；

设前后两次图像采集时火点位置不动，三维坐标计算精度以两次求解出的火点坐标值之差的二范数为标准进行衡量，即应满足：

[ε]≥||K_i+1-K_i||₂ (9)

式中Ki代表第i个测点与第i-1个测点图像对比后求解出的火点坐标值；

所述步骤二，摄像图像在不同深度对应不同精度，以相对误差对测量精度进行衡量，即：

其中，代表前后两次计算结果空间坐标对应的方向向量；

步骤三、单目移动式热图像火点三维坐标计算；在标定完成后并给定采样点间距的情况下，通过热图像中的高温点坐标求解出相应的火点三维空间坐标。

2.根据权利要求1所述的单目自调式火点三维定位方法，其特征在于：所述步骤一，单目移动式摄像机的标定计算的目的，是为求得考虑摄像机内部参数和投影变换参数组成的单应性矩阵；

设点Q为世界坐标系中任意点，其坐标记为Q(X,Y,Z)，q为该点在图像平面中的像点，其坐标记为q(x,y)；设f为焦距，则由针孔摄像模型有：

引入摄像机内参矩阵M，在不考虑投影变换的情况下得到像点q与实体点Q的齐次映射关系如下：

其中，f_x与f_y分别代表摄像机物理焦距与显示屏像素单元尺寸的乘积，C_x与C_y代表成像平面中心点与主点的偏移量，w＝Z为齐次项。