[发明专利]一种基于PTZ云台相机的车辆目标三维信息获取方法

说明书

本发明公开了一种基于PTZ云台相机的车辆目标三维信息获取方法，在视频帧中通过深度学习的方法对车辆目标进行识别，获取车辆目标的三维包络基准点在图像坐标系下的坐标，根据坐标信息结合地平线的约束绘制出最贴合车辆目标的三维包络框，再利用标定结果计算出车辆目标的三维尺寸信息，完成车辆目标的三维信息获取。本发明可适应不同的道路交通场景，利用云台摄像机提取场景中大量车辆目标完成三维信息获取的过程。方法实现简单，通用性好，可以应用于各种道路场景下的三维信息获取，并且结果较为准确。

技术领域

本发明属于智能交通技术领域，具体涉及一种基于PTZ云台相机的车辆目标三维信息获取方法。

背景技术

车辆三维信息主要是指车辆的整体形状、尺寸和空间位置，以及各部分的局部细节信息等，以往的获取方法主要有接触测量和图像雷达等，这些方法在技术上比较成熟，但是在检测速度、精度等方面有诸多缺陷。近年来，随着电子技术和计算机技术的迅猛发展，车辆三维信息的获取大多都是基于计算机视觉理论，识别出图像上的二维特征点进而恢复出它们的三维空间位置，并对这些信息进行描述和理解，进一步得到车辆的大小尺寸、形状等感兴趣的三维信息。要实现上述功能，目标检测和摄像机标定是必不可少的两个步骤，通过目标检测可以确定车辆在图像上的具体位置，再通过标定确定三维世界坐标和二维图像坐标之间的转换关系，就可以获取车辆的三维信息。

在计算机视觉领域，传统的目标检测方法有混合高斯背景建模法，该方法实时性较好，但是对于车辆之间相互遮挡或者车辆目标与背景颜色相似等情况时很容易造成误检测，而且不能很好地处理快速的光照变化和阴影问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷和不足，本发明提供了一种基于PTZ云台相机的车辆目标三维信息获取方法，克服现有车辆目标三维信息获取方法的通用性不强以及目标检测不准等缺陷。

为达到上述目的，本发明采取如下的技术方案：

本发明提供一种基于PTZ云台相机的车辆目标三维信息获取方法，该方法包括如下步骤：

步骤1，PTZ云台摄像机模型和坐标系的建立：

步骤1.1，建立世界坐标系、摄像机坐标系、图像坐标系和摄像机模型，其中将摄像机模型简化为针孔模型；

步骤1.2，将摄像机拍摄的图像中任意一点的世界坐标转换到图像坐标系中，得到世界坐标系的点与图像坐标系的点的投影关系；

步骤2，地平线的识别及标定结果的计算：

步骤2.1，将图像坐标系中多条平行直线的交点转换为钻石空间中折线组的交点；

步骤2.2，将钻石空间中折线组的交点变换到图像坐标系中，求得图像坐标系的消失点坐标；

步骤2.3，根据步骤2.2得到两个互相垂直的消失点坐标以确定地平线，并且计算标定结果；

步骤3，车辆目标的检测：

使用深度学习的方法对车辆目标进行检测，获取车辆目标三维包络基准点在图像坐标系下的坐标；

步骤4，车辆目标三维包络框的绘制及三维尺寸信息的计算：

步骤4.1，根据步骤3中的车辆目标三维包络基准点信息与步骤2.3中的地平线约束，绘制车辆目标三维包络框；

步骤4.2，根据步骤4.1中绘制的三维包络框和步骤2.3中的标定结果计算车辆目标的三维尺寸信息。

本发明还包括如下技术特征：

可选地，所述的步骤1.2中，将摄像机拍摄的图像中任意一点的世界坐标转换到图像坐标系中，得到世界坐标系的点与图像坐标系的点的投影关系，包括：