一种用于视频监控系统中的自动定标方法技术方案

提供一种用于视频监控系统中的自动定标方法，所述系统包括：广角摄像机即枪机，用于拍摄大场景视域内的广角图像即枪机图像；以及PTZ摄像机即球机，用于拍摄大场景视域内的局部放大图像即球机图像。所述方法包括：粗定标步骤，利用枪机图像坐标和球机图像坐标的映射关系以及球机图像坐标和球机物理坐标的映射关系从而获得枪机图像坐标和球机物理坐标的映射关系；以及细定标步骤，利用球机光心图像坐标对粗定标结果进行修正。通过本发明专利技术的自动定标方法，可以将人从繁琐的定标操作中解放出来，实现了程序的自动化。整个定标时间控制在90s内，和一名熟练的人工去定标时间相当，定标精度甚至优于人工定标。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种自动定标方法，尤其涉及。
技术介绍
在视频监控过程中，希望获得目标的清晰图像。单独采用广角摄像机和PTZ摄像机有各自缺陷。广角摄像机由于分辨率限制，对局部区域细节获取的能力相对较差；ptz摄像机虽然能够获取较清晰细节，但由于视场角变小，监控范围大大受限。鉴于此，采用广角摄像机和PTZ摄像机联动控制方法和装置(以下简称“枪球联动控制系统”)进行监控。利用广角摄像机(以下简称“枪机”)对大范围场景进行监视，同时控制PTZ摄像机(以下简称“球机”)获取局部细节图像。在枪球联动控制系统中，一个关键的技术就是定标即建立目标在枪机中图像坐标和在球机中物理坐标的映射关系，从而一旦确定目标在枪机图像中坐标，就可以控制球机运动到目标所在位置以得到目标的清晰图像等操作。实现定标一个极端的笨方法是，对于枪机中的每一个像素点进行标定，标定方法如附图说明图1所示:首先选定枪机中一个目标像素点，记下其在枪机中图像坐标(wacX，wacy);然后控制球机，使选定的目标像素点处于球机画面中心处，记下此时球机物理坐标(PtzAZ，ptzEL)。这样就建立了一对枪机图像坐标和球机物理坐标对应点对:{(wacX, wacy),(ptzAZ, ptzEL)}。对枪机中所有像素点重复该过程，可建立一个从枪机像平面中的任一点(wacX，wacY)到球机中的水平方位角和垂直高度角(ptzAZ，ptzEL)的映射表，从而完成定标过程。但是该方法太过繁琐复杂，对于Dl大小图像的枪机，对每一个像素点进行标定，需要704X576次标定才可实现定标，在实际操作中几近不可能。根据空间几何和成像原理，枪机图像坐标和球机物理坐标映射关系可以表示为公式(I)所示:权利要求1.，所述系统包括: 广角摄像机即枪机，用于拍摄大场景视域内的广角图像即枪机图像；以及PTZ摄像机即球机，用于拍摄大场景视域内的局部放大图像即球机图像；其特征在于，包括: 粗定标步骤，利用枪机图像坐标和球机图像坐标的映射关系以及球机图像坐标和球机物理坐标的映射关系从而获得枪机图像坐标和球机物理坐标的映射关系；以及细定标步骤，利用球机光心图像坐标对粗定标结果进行修正。2.如权利要求1所述的自动定标方法，其特征在于，在所述粗定标步骤中，通过将球机扫描整个球机覆盖空间得到的球机图像序列与枪机图像进行匹配从而获得所述枪机图像坐标和球机姿态(ptzAZ。，ptzEL。)下球机图像坐标的映射关系。3.如权利要求2所述的自动定标方法，其特征在于，所述球机扫描步骤的步幅满足下列不等式:4.如权利要求3所述的自动定标方法，其特征在于，通过匹配步骤获得球机图像序列中与枪机图像匹配最优的球机图像对应的球机物理坐标(ptzAZ。，PtEL0)，通过对枪机图像和最优球机图像匹配特征点对去除坏点，得到多对枪机图像坐标和球机图像坐标的映射关系: {(WacX1, WacY1), (ptzX1 PtzY1)} {(wacX2J WacY2)，(ptzX2J ptzY2)}{(wacX3，WacY3)，(ptzX3，ptzY3)}{(wacaXnJ WacYn)，(ptzXnJ ptzYj。5.如权利要求4所述的自动定标方法，其特征在于，通过已知球机物理坐标(PtZAZ0, PtzEL0)获得球机图像坐标和球机物理坐标的映射关系: {(PtzX1, PtzY1), (PtzAZ1, PtzEL1)} {(ptzX2J PtzY2)，(ptzaZ2J PTZEL2)}{(ptzX3，PtzY3)， (ptzAZ3J PtzEL3)} {(ptzXnJ PtzYn)，(ptzAZnJ ptzELn)} 从而得到枪机图像坐标和球机物理坐标的对应点对:{(wacX” WacY1)，(ptzAZ1 PtzEL1)} {(wacX2J WacY2)，(ptzAZ2J ptzEL2)}{(wacX3，WacY3)，(ptzAZ3J ptzEL3)}{(WaxXnj WacYn)，(ptzAZnJ ptzELn)}。6.如权利要求5所述的自动定标方法，其特征在于，将已知枪机图像坐标和球机物理坐标的映射关系代入下述公式(I)从而获得枪机图像坐标和球机物理坐标映射关系，完成定标:7.如权利要求6所述的自动定标方法,其特征在于，fx>fy> cx、cy通过畸变校正方法求得，矩阵A通过最小二乘法求得。8.如权利要求7所述的自动定标方法，其特征在于，在所述细定标步骤中，选取至少3个枪机图像坐标，通过所述公式(I)获得对应的球机物理坐标，控制球机分别到该些物理坐标对应的位置拍摄图像。9.如权利要求8所述的自动定标方法，其特征在于，将所述细定标步骤中拍摄的各图像分别与枪机图像匹配以得到坐标映射矩阵H，从而求出球机光心图像坐标对应的枪机图像坐标。10.如权利要求9所述的自动定标方法，其特征在于，通过球机光心图像坐标对应的枪机图像坐标和所述细定标步骤中得到的球机物理坐标从而获得校正过的枪机图像坐标和球机物理坐标对应点对，代入下述公式(I)求解从而完成自动定标。11.如权利要求10所述的自动定标方法，其特征在于，所述球机光心图像坐标通过下述步骤求得:在球机图像匹配最优位置(ptzAZ。，PtzELci)及两个相近倍率下得到两幅图像并进行点匹配，从而得到两幅图像的坐标映射矩阵H，假设球机光心坐标为(X(l，ytl)，则有:12.如权利要求4所述的自动定标方法，其特征在于，在所述匹配步骤中，设定一个阈值，如果已经扫描得到的球机图像和枪机图像匹配内点大于该阈值T，直接取该球机图像为匹配图像，停止扫描。13.如权利要求4至12中任一项所述的自动定标方法，其特征在于，所述特征点包括SIFT、SURF特征点，所述特征点匹配使用k-d tree或BBF算法，所述的去除坏点为利用RANSAC算法或PROSAC算法或霍夫变换聚类算法去除坏点。全文摘要提供，所述系统包括广角摄像机即枪机，用于拍摄大场景视域内的广角图像即枪机图像；以及PTZ摄像机即球机，用于拍摄大场景视域内的局部放大图像即球机图像。所述方法包括粗定标步骤，利用枪机图像坐标和球机图像坐标的映射关系以及球机图像坐标和球机物理坐标的映射关系从而获得枪机图像坐标和球机物理坐标的映射关系；以及细定标步骤，利用球机光心图像坐标对粗定标结果进行修正。通过本专利技术的自动定标方法，可以将人从繁琐的定标操作中解放出来，实现了程序的自动化。整个定标时间控制在90s内，和一名熟练的人工去定标时间相当，定标精度甚至优于人工定标。文档编号G06T7/00GK103198487SQ20131012858公开日2013年7月10日 申请日期2013年4月15日 优先权日2013年4月15日专利技术者刘玉平, 袁肇飞 申请人:厦门博聪信息技术有限公司本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于视频监控系统中的自动定标方法，所述系统包括：广角摄像机即枪机，用于拍摄大场景视域内的广角图像即枪机图像；以及PTZ摄像机即球机，用于拍摄大场景视域内的局部放大图像即球机图像；其特征在于，包括：粗定标步骤，利用枪机图像坐标和球机图像坐标的映射关系以及球机图像坐标和球机物理坐标的映射关系从而获得枪机图像坐标和球机物理坐标的映射关系；以及细定标步骤，利用球机光心图像坐标对粗定标结果进行修正。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘玉平，袁肇飞，
申请(专利权)人：厦门博聪信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：