【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及视觉智能领域，特别是指一种摄像头的姿态检测方法。
技术介绍
1、在视觉智能领域中，摄像头的姿态的精度(包括方位角、俯仰角、旋转角等)是造成视觉测向、定位的误差关键因素之一。目前，控制摄像头的姿态的精度的方法主要是：①提高摄像头的安装精度；②引入参照物对摄像头进行校准；③对摄像头姿态进行测量，测量的数据给视觉智能算法使用。
2、现有技术的主要问题：①安装难度大；②现有陀螺仪精度受限于搭载平台(例如平台的材料是铁，明显会影响陀螺仪的精度)；③参照物的架设受限于地形条件；④姿态测量精度较差。
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提出一种摄像头的姿态检测方法，方法简单、测量成本低、精度高。
2、本专利技术采用如下技术方案：
3、一种摄像头的姿态检测方法，其特征在于，包括：
4、获取摄像头发生旋转后拍摄的目标的若干照片，分别计算目标在若干所述照片中的像素点的第一向量，结合所述像素点的所述第一向量计算所述像素点映射到照片平面的向量作为第二向量；
5、根据所述照片平面的若干第二向量计算所述照片平面的单位向量，根据所述单位向量计算所述照片平面的法向量；
6、根据所述照片平面的法向量计算所述摄像头旋转的姿态信息。
7、计算所述目标在若干所述照片中的像素点的位置坐标向量作为第一向量，具体为：
8、设定所述目标在其中一所述照片中的像素点分别为p1，则所述像素点p1
9、
10、其中，p1.x,p1.y,p1.z分别表示像素点p1在x轴、y轴、z轴上的位置坐标。
11、结合所述像素点的第一向量计算所述像素点映射到照片平面的向量作为第二向量，具体包括如下：
12、先根据所述像素点的所述第一向量计算所述像素点的单位向量
13、
14、再根据所述像素点的向量的模计算照片所述像素点映射到照片平面的所述第二向量
15、
16、其中，所述像素点的向量计算公式如下；
17、
18、其中，xmax为所述照片的左边或右边与y轴的距离，xmax＝z*tanv.x；ymax为所述照片的上边或下边与x轴的距离，且ymax＝z*tanv.y，z为所述照片的中心与所述摄像头的位置的距离；v.x和v.y分别为所述摄像头的x轴方向上的视场角和y轴方向上的视场角；pb.x和pb.y分别代表摄像头的x轴方向上的分辨率和y轴方向上的分辨率；p1.a和p1.b为所述目标在所述照片上的像素点的坐标。
19、根据所述照片平面的若干所述第二向量计算所述照片平面的单位向量，具体包括如下：
20、计算所述目标在三张所述照片中的像素点分别映射到照片平面的第二向量，包括向量向量和向量
21、再根据向量向量和向量计算所述照片平面的平面向量和
22、
23、根据所述照片的平面向量求得单位向量i，j：
24、
25、其中，d为二元一次方程组的特征矩阵：
26、
27、n1和m1分别代表平面向量所包含的单位向量i和j的数量，n2、m2分别代表平面向量所包含的单位向量i和j的数量。
28、根据所述目标在不同所述照片上的像素点的位置关系得到如下关系式：
29、
30、其中，p1.a、p2.a、p3.a分别为所述目标在三张所述照片中的像素点的x轴坐标，p1.b、p2.b、p3.b分别为所述目标在三张所述照片中的像素点的y轴坐标。
31、根据所述单位向量i和j并结合所述目标在所述照片中的像素点的坐标计算所述平面向量的法向量具体为：
32、
33、其中，为所述照片中的像素点映射到照片平面的所述第二向量；pb.x和pb.y分别代表摄像头的x轴方向上的分辨率和y轴方向上的分辨率；p1.a和p1.b为所述目标在所述照片中的像素点的坐标；
34、将根据所述目标在不同的所述照片中像素点的坐标得到多个所述平面向量的法向量求平均，得到更精确的
35、
36、其中，n为所述照片的数量，代表求得的第i个所述平面向量的法向量。
37、根据所述照片平面的法向量计算所述摄像头旋转的姿态信息，包括根据所述照片平面的法向量计算所述摄像头在xy平面上的方位角β，具体如下：设则在xy平面上的投影向量则有：
38、
39、其中，x和y分别为法向量的x轴坐标和y轴坐标。
40、根据所述照片平面的法向量计算所述摄像头旋转的姿态信息，包括根据所述照片平面的法向量计算所述摄像头在yz平面上的俯仰角α，具体如下：
41、
42、根据所述照片平面的法向量计算所述摄像头旋转的姿态信息，包括根据所述照片平面的法向量计算所述摄像头在yz平面上的旋转角，具体如下：
43、设假设所述摄像头不发生旋转且俯仰角和方位角调整后，所述照片平面的单位向量为从所述法向量的顶点沿所述单位向量作延长线与z轴相交构成向量则有如下关系式：
44、
45、当z≠0时：
46、当z＝0时：c为任意常数；
47、所述摄像头未旋转时的所述照片平面的单位向量与所述摄像头旋转后的所述照片平面的单位向量j的夹角即为所述摄像头的旋转角θ：
48、
49、所述姿态信息包括有方位角、俯仰角和旋转角；获取所述摄像头旋转后的多组姿态信息得到方位角集合、俯仰角集合和旋转角集合，取集合中的中位数或平均值作为所述摄像头旋转的姿态信息。
50、由上述对本专利技术的描述可知，与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
51、本专利技术把像素点映射到同一照片平面，由照片平面向量计算摄像头角度调整后照片平面单位向量，在利用照片平面单位向量结合像素点计算法向量，采用照片平面法向量计算摄像头的姿态信息，方法简单、测量成本低、精度高。
52、在大规模安装摄像头，并且需要摄像头精确姿态信息的视频监控云场景下，该本专利技术方法可以明显降低姿态测量工作量。不需要引入辅助测量的机械装置，降低测量成本。
53、通过仿真结果表明，采用本专利技术方法检测的方位角、俯仰角95％置信区间内精度<0.0075内，旋转角的95％置信区间内精度<0.0175。
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1.一种摄像头的姿态检测方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的一种摄像头的姿态检测方法，其特征在于，计算所述目标在若干所述照片中的像素点的位置坐标向量作为第一向量，具体为：
3.如权利要求1所述的一种摄像头的姿态检测方法，其特征在于，结合所述像素点的第一向量计算所述像素点映射到照片平面的向量作为第二向量，具体包括如下：
4.如权利要求1所述的一种摄像头的姿态检测方法，其特征在于，根据所述照片平面的若干所述第二向量计算所述照片平面的单位向量，具体包括如下：
5.如权利要求4所述的一种摄像头的姿态检测方法，其特征在于，根据所述目标在不同所述照片上的像素点的位置关系得到如下关系式：
6.如权利要求1所述的一种摄像头的姿态检测方法，其特征在于，根据所述单位向量i和j并结合所述目标在所述照片中的像素点的坐标计算所述平面向量的法向量具体为：
7.如权利要求1所述的一种摄像头的姿态检测方法，其特征在于，根据所述照片平面的法向量计算所述摄像头旋转的姿态信息，包括根据所述照片平面的法向量计算所述摄像头在XY平面上的方
8.如权利要求1所述的一种摄像头的姿态检测方法，其特征在于，根据所述照片平面的法向量计算所述摄像头旋转的姿态信息，包括根据所述照片平面的法向量计算所述摄像头在YZ平面上的俯仰角α，具体如下：
9.如权利要求1所述的一种摄像头的姿态检测方法，其特征在于，根据所述照片平面的法向量计算所述摄像头旋转的姿态信息，包括根据所述照片平面的法向量计算所述摄像头在YZ平面上的旋转角，具体如下：
10.如权利要求1所述的一种摄像头的姿态检测方法，其特征在于，所述姿态信息包括有方位角、俯仰角和旋转角；获取所述摄像头旋转后的多组姿态信息得到方位角集合、俯仰角集合和旋转角集合，取集合中的中位数或平均值作为所述摄像头旋转的姿态信息。
...【技术特征摘要】
1.一种摄像头的姿态检测方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的一种摄像头的姿态检测方法，其特征在于，计算所述目标在若干所述照片中的像素点的位置坐标向量作为第一向量，具体为：
3.如权利要求1所述的一种摄像头的姿态检测方法，其特征在于，结合所述像素点的第一向量计算所述像素点映射到照片平面的向量作为第二向量，具体包括如下：
4.如权利要求1所述的一种摄像头的姿态检测方法，其特征在于，根据所述照片平面的若干所述第二向量计算所述照片平面的单位向量，具体包括如下：
5.如权利要求4所述的一种摄像头的姿态检测方法，其特征在于，根据所述目标在不同所述照片上的像素点的位置关系得到如下关系式：
6.如权利要求1所述的一种摄像头的姿态检测方法，其特征在于，根据所述单位向量i和j并结合所述目标在所述照片中的像素点的坐标计算所述平面向量的法向量具体为：
7.如权利要求1所述的一种...
【专利技术属性】
技术研发人员：傅德锦，邵留伟，辛秀，林锦波，
申请(专利权)人：厦门九华通信设备厂，
类型：发明
国别省市：
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