视觉空间标定方法、设备及存储介质技术

本申请涉及一种视觉空间标定方法、设备及存储介质，所述视觉空间标定方法包括：获得同时刻采集的标定训练空间的垂直俯视图像和斜向俯视图像；从所述垂直俯视图像和所述斜向俯视图像中识别出各个目标对象在所述垂直俯视图像的空间位置参数和朝向参数以及各个目标对象在所述斜向俯视图像的斜向俯视位置参数；构建各个目标对象的斜向俯视位置参数分别与各个目标对象的空间位置参数和朝向参数的样本映射集合；对所述样本映射集合进行训练获得标定模型。本申请在实际应用中，通过训练获得标定模型可以仅仅依据斜向俯视监控图像，通过数据驱动、准确有效的实现待标定对象在空间投影坐标的标定，有效避免现有空间标定方式存在的问题。的问题。的问题。

【技术实现步骤摘要】
视觉空间标定方法、设备及存储介质


[0001]本申请涉及空间标定
，尤其涉及一种视觉空间标定方法、设备及存储介质。

技术介绍

[0002]随着畜牧业智能化逐渐普及，精准空间关系的判断，可以为设备提供准确的控制信号，比如判断牲畜(例如奶牛)与设备(例如风机)间的空间关系，这对于提高设备的服务质量，节能减排有重要意义。基于视觉图像分析技术，从监控摄像头的监控画面中，通过分析牲畜和设备的位置计算牲畜与设备间的真实空间关系，得到牲畜在真实物理空间的坐标，这种坐标映射关系的建立，称为空间标定。
[0003]目前，通常基于像素级建立映射，根据相机姿态估计、镜头畸变校正等构建映射关系进行空间标定。现有空间标定在实际应用中存在以下问题：
[0004]1)相机姿态估计需采用标准标定板来实施标定，在现场工作环境下很难实施；
[0005]2)镜头畸变校正基于理想镜头特性，采用仿射等理论方法校正，而实际镜头的畸变不均匀，畸变校正结果并不理想；
[0006]3)标定是基于像素的，适合平面对象的处理，而实际的工作对象为立体的牲畜，由于缺乏高度信息，实际应用上很难精确实现牲畜在物理空间的坐标估计。
[0007]针对现有技术中存在的上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现思路

[0008]为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本申请提供了一种视觉空间标定方法、设备及存储介质。
[0009]第一方面，本申请提供了一种视觉空间标定方法，所述视觉空间标定方法包括：
[0010]获得同时刻采集的标定训练空间的垂直俯视图像和斜向俯视图像；
[0011]从所述垂直俯视图像和所述斜向俯视图像中识别出各个目标对象在所述垂直俯视图像的空间位置参数和朝向参数以及各个目标对象在所述斜向俯视图像的斜向俯视位置参数；
[0012]构建各个目标对象的斜向俯视位置参数分别与各个目标对象的空间位置参数和朝向参数的样本映射集合；
[0013]对所述样本映射集合进行训练获得标定模型，所述标定模型用于待标定物理空间，根据各个待标定对象的斜向俯视位置参数，确定各个待标定对象的空间位置参数和朝向参数。
[0014]可选地，所述获得同时刻采集的标定训练空间的垂直俯视图像和斜向俯视图像之前，包括：
[0015]通过设置在标定训练空间的垂直俯视摄像头和斜向俯视摄像头在同时刻分别采集标定训练空间的垂直俯视图像和斜向俯视图像；其中，标定训练空间设置有高度为1.5米
和长度为8米的颈枷；所述垂直俯视摄像头的部署参数为：垂直俯视所述标定训练空间地平面、高度为5米以及与所述颈枷的水平距离为1.5米；所述斜向俯视摄像头的部署参数为：与水平夹角为48～55度之间、面向所述颈枷向斜下方俯视、高度为4米以及距离颈枷水平距离为6米。
[0016]可选地，所述视觉空间标定方法还包括：
[0017]在待标定物理空间，从监控摄像头获取监控图像；所述监控摄像头根据所述斜向俯视摄像头的部署参数设置；
[0018]从所述监控图像中识别出各个待标定对象在所述监控图像的斜向俯视位置参数；
[0019]将各个待标定对象的斜向俯视位置参数输入所述标定模型，获得各个待标定对象在所述待标定物理空间的空间位置参数和朝向参数。
[0020]可选地，所述从所述垂直俯视图像和所述斜向俯视图像中识别出各个目标对象在所述垂直俯视图像的空间位置参数和朝向参数以及各个目标对象在所述斜向俯视图像的斜向俯视位置参数，包括：
[0021]采用预设卷积神经网络从所述垂直俯视图像和所述斜向俯视图像中分别识别出各个目标对象在所述垂直俯视图像中的第一识别区域和在所述斜向俯视图像中的第二识别区域；
[0022]根据各个目标对象的第一识别区域，确定各个目标对象在所述垂直俯视图像的空间位置参数和朝向参数；
[0023]根据各个目标对象的第二识别区域，确定各个目标对象在所述斜向俯视图像的斜向俯视位置参数；
[0024]可选地，所述构建各个目标对象的斜向俯视位置参数分别与各个目标对象的空间位置参数和朝向参数的样本映射集合，包括：
[0025]建立各个目标对象的第一识别区域和第二识别区域的对应关系；
[0026]根据所述对应关系，构建各个目标对象的斜向俯视位置参数分别与各个目标对象的空间位置参数和朝向参数的样本映射集合。
[0027]可选地，采用下述步骤识别出各个目标对象在所述垂直俯视图像的朝向参数：
[0028]从各个目标对象的第一识别区域中识别出各个目标对象的头部，获得各个目标对象头部的第三识别区域；
[0029]获取包围每个目标对象的最大外接椭圆；
[0030]根据各个目标对象的最大外接椭圆和各个目标对象的第三识别区域，确定各个目标对象在所述垂直俯视图像的朝向参数；所述第一识别区域、所述第二识别区域和所述第三识别区域为识别框；所述空间位置参数和所述斜向俯视位置参数由识别框的原点坐标以及宽度和高度构成。
[0031]可选地，所述根据各个目标对象的最大外接椭圆和各个目标对象的第三识别区域，确定各个目标对象的在所述垂直俯视图像的朝向参数，还包括：
[0032]根据预设的朝向接近原则，将各个目标对象在所述垂直俯视图像的朝向参数进行归一化处理。
[0033]可选地，所述建立各个目标对象的第一识别区域和第二识别区域的对应关系，包括：
[0034]在所述垂直俯视图像上，根据各个目标对象的第一识别区域的中心与所述垂直俯视图像的原点的距离，确定各个目标对象的第一中心距离；
[0035]在所述斜向俯视图像上，根据各个目标对象的第二识别区域的中心与所述斜向俯视图像的原点的距离，确定各个目标对象的第二中心距离；
[0036]按距离大小分别对各个目标对象的第一中心距离和第二中心距离进行排序；
[0037]确定同一排序位置的第一中心距离和第二中心距离的差值；
[0038]若每个差值均小于预设阈值，则根据排序建立各个目标对象的第一识别区域和第二识别区域的对应关系；否则，重新获得同时刻采集的标定训练空间的垂直俯视图像和斜向俯视图像。
[0039]可选地，所述对所述样本映射集合进行训练获得标定模型，包括：
[0040]构建BP和SVM混合模型，以BP模型构建斜向俯视位置参数与空间位置参数和朝向参数映射，以SVM模型构建斜向俯视位置参数与朝向参数映射，通过PSO算法，以混合模型的总误差最小为优化对象，对所述BP模型和搜索SVM模型参数寻优，获得所述标定模型。
[0041]第二方面，本申请提供了一种视觉空间标定设备，所述视觉空间标定设备包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序；
[0042]所述计算机程序被所述处理器执行时实现上任一项所述视觉空间标定方法的步骤。
[0043]第三方面，本申请提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种视觉空间标定方法，其特征在于，所述视觉空间标定方法包括：获得同时刻采集的标定训练空间的垂直俯视图像和斜向俯视图像；从所述垂直俯视图像和所述斜向俯视图像中识别出各个目标对象在所述垂直俯视图像的空间位置参数和朝向参数以及各个目标对象在所述斜向俯视图像的斜向俯视位置参数；构建各个目标对象的斜向俯视位置参数分别与各个目标对象的空间位置参数和朝向参数的样本映射集合；对所述样本映射集合进行训练获得标定模型，所述标定模型用于待标定物理空间，根据各个待标定对象的斜向俯视位置参数，确定各个待标定对象的空间位置参数和朝向参数。2.根据权利要求1所述的视觉空间标定方法，其特征在于，所述获得同时刻采集的标定训练空间的垂直俯视图像和斜向俯视图像之前，包括：通过设置在标定训练空间的垂直俯视摄像头和斜向俯视摄像头在同时刻分别采集标定训练空间的垂直俯视图像和斜向俯视图像；其中，标定训练空间设置有高度为1.5米和长度为8米的颈枷；所述垂直俯视摄像头的部署参数为：垂直俯视所述标定训练空间地平面、高度为5米以及与所述颈枷的水平距离为1.5米；所述斜向俯视摄像头的部署参数为：与水平夹角为48～55度之间、面向所述颈枷向斜下方俯视、高度为4米以及距离颈枷水平距离为6米。3.根据权利要求1所述的视觉空间标定方法，其特征在于，所述视觉空间标定方法还包括：在待标定物理空间，从监控摄像头获取监控图像；所述监控摄像头根据所述斜向俯视摄像头的部署参数设置；从所述监控图像中识别出各个待标定对象在所述监控图像的斜向俯视位置参数；将各个待标定对象的斜向俯视位置参数输入所述标定模型，获得各个待标定对象在所述待标定物理空间的空间位置参数和朝向参数。4.根据权利要求1所述的视觉空间标定方法，其特征在于，所述从所述垂直俯视图像和所述斜向俯视图像中识别出各个目标对象在所述垂直俯视图像的空间位置参数和朝向参数以及各个目标对象在所述斜向俯视图像的斜向俯视位置参数，包括：采用预设卷积神经网络从所述垂直俯视图像和所述斜向俯视图像中分别识别出各个目标对象在所述垂直俯视图像中的第一识别区域和在所述斜向俯视图像中的第二识别区域；根据各个目标对象的第一识别区域，确定各个目标对象在所述垂直俯视图像的空间位置参数和朝向参数；根据各个目标对象的第二识别区域，确定各个目标对象在所述斜向俯视图像的斜向俯视位置参数；所述构建各个目标对象的斜向俯视位置参数分别与各个目标对象的空间位置参数和朝向参数的样本映射集合，包括：建立各个目标对象的第一识别区域和第二识别区域的对应关系；根据所述对应关系，构建各个目标对象的斜向俯视位置参数分别与各个目标对象的空
间位置参数和朝向参数的样本映射集合...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆冬云，石宝庆，熊磊，耿頔，
申请(专利权)人：北京观海科技发展有限责任公司，
类型：发明
国别省市：