CN108090933A - 二维平面标定方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种二维平面标定方法，包括：在监控画面上选择任意一点；获取监控画面上的点对应在像面上的点的坐标；根据预先建立的像面上的点与二维平面上的点的对应关系，获取像面上的点的坐标对应到二维平面上的点的坐标。上述二维平面标定方法，通过坐标间的对应关系即可获取监控画面上的任意一点对应在二维平面上的点的坐标，完成对二维平面的标定，不需要计算摄像机内外参数，简化了计算复杂度。本发明还提供了一种二维平面标定装置。

Description

二维平面标定方法和装置

技术领域

本发明涉及计算机视觉领域，特别是涉及一种二维平面标定方法和装置。

背景技术

计算机视觉的基本任务之一是从摄像机获取的图像信息出发计算三维空间中物体的几何信息，并由此重建和识别物体。而空间物体表面某点的三维几何位置与其在图像中对应点之间的相互关系是由摄像机成像的几何模型决定的，这些几何模型参数就是摄像机参数。但由于摄像机的光学成像模型复杂，计算摄像机参数的难度大，难以大规模应用在安防系统中。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种能简化计算复杂度的二维平面标定方法和装置。

一种二维平面标定方法，所述方法包括：

在监控画面上选择任意一点；

获取监控画面上的点对应在像面上的点的坐标；

根据预先建立的像面上的点与二维平面上的点的对应关系，获取像面上的点的坐标对应到二维平面上的点的坐标。

一种二维平面标定装置，所述装置包括：

采集模块，用于在监控画面上选择任意一点；

像面坐标获取模块，用于获取监控画面上的点对应在像面上的点的坐标；

二维平面坐标获取模块，用于根据预先建立的像面上的点与二维平面上的点的对应关系，获取像面上的点的坐标对应到二维平面上的点的坐标。

上述二维平面标定方法和装置，可以获取监控画面上的任意一点对应在像面上的点的坐标，从而根据像面上的点与二维平面上的点的对应关系，获取像面上的点的坐标对应到二维平面上的点的坐标。通过坐标间的对应关系即可获取监控画面上的任意一点对应在二维平面上的点的坐标，完成对二维平面的标定，不需要计算摄像机内外参数，简化了计算复杂度。

附图说明

图1为一个实施例中二维平面标定方法的应用环境图；

图2为一个实施例中终端的内部结构示意图；

图3为一个实施例中二维平面标定方法的流程图；

图4为一个实施例中二维平面标定方法的流程图；

图5为一个实施例中二维平面标定方法的流程图；

图6为一个实施例中监控画面中显示的二维平面的示意图；

图7为一个实施例中摄像机内部结构原理图；

图8为一个实施例中坐标系对应关系示意图；

图9为一个实施例中摄像机成像原理图；

图10为一个实施例中二维平面标定装置的结构框图；

图11为另一个实施例中二维平面标定装置的结构框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供的二维平面标定方法可以应用在如图1所示的应用环境中。参考图1所示，摄像机110与终端120通过网络进行通信。具体的，摄像机110对现实场景的实时画面进行监控，并将获取的监控画面通过网络传输至终端120进行显示。终端120中预先存储有摄像机像面方程，监控区域的二维平面方程、监控画面上的点与摄像机像面上的点的对应关系式以及摄像机像面上的点与监控区域的二维平面上的点的对应关系式。进一步的，在终端120上的显示的监控画面中选择一点L，根据预先存储的监控画面上的点与像面上的点的对应关系式获取像面上对应的点的坐标，然后根据预先存储的像面上的点与二维平面上的点的对应关系式获取二维平面上对应的点L′的坐标，完成二维平面的标定。

在其他实施例中，上述摄像机像面方程，监控区域的二维平面方程、监控画面上的点与摄像机像面上的点的对应关系式以及摄像机像面上的点与监控区域的二维平面上的点的对应关系式也可以存储在摄像机110中，在终端120中选择一点L，并将点L的位置信息发送至摄像机110，摄像机110根据预先存储的关系式获取点L对应的二维平面上对应的点L′的坐标，完成二维平面的标定。

在其他实施例中，应用环境还可以包括服务器，将上述摄像机像面方程，监控区域的二维平面方程、监控画面上的点与摄像机像面上的点的对应关系式以及摄像机像面上的点与监控区域的二维平面上的点的对应关系式存储在服务器中。在终端120上获取一点L，并将点L的信息通过终端120发送至服务器进行处理，服务器根据预先存储的对应关系式和平面方程，获取点L在二维平面上对应的点L′的坐标并将该坐标信息返回至终端120，完成对二维平面的标定。

其中，终端120可以是但不限于是各种可以对监控画面进行显示的台式电脑、智能手机、平板电脑、便携式可穿戴设备等。摄像机110可以是但不限于各种具有摄像功能的设备。

如图2所示，提供一种终端，该终端包括通过系统总线连接的处理器、非易失性存储介质、内存储器和网络接口、输入装置。其中，终端的非易失性存储介质中存储有操作系统，还包括一种二维平面标定装置，该二维平面标定装置用于实现一种二维平面标定方法。该处理器用于提供计算和控制能力，支撑整个终端的运行。终端中的内存储器为非易失性存储介质中的二维平面标定装置的运行提供环境，该内存储器中可储存有计算机可读指令，该计算机可读指令被所述处理器执行时，可使得所述处理器执行一种二维平面标定方法。网络接口用于与服务器进行网络通信，如发送监控画面上的点的信息至服务器，接收服务器返回的监控画面上点对应在像面上的坐标等。终端的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏等，输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是终端外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，也可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。

本领域技术人员可以理解，图2中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的终端的限定，具体的终端可以包括比图中所示更多或者更少的部件，或者组合某些组件，或者具有不同的部件布置。

如图3所示，提供了一种二维平面标定方法，包括以下步骤：

步骤310，在监控画面上选择任意一点。

本实施例中，监控画面是指终端显示屏中显示的画面。二维平面是指摄像机监控的区域的水平地面。

例如，在安防系统中，通过安装摄像机对现实场景进行监控，并将监控到的现实场景的画面在终端显示屏中进行显示。通过获取监控画面上的点与二维平面上的点的对应关系，实现在监控画面上选择任意一点均可以在二维平面上获取对应的点的空间位置，该过程可称之为二维平面标定。

步骤320，获取监控画面上的点对应在像面上的点的坐标。

本实施例中，像面是指摄像机的成像平面，简称为像面。摄像机的成像平面上的画面会通过网络传输至终端，终端通过显示器对该画面进行显示即为监控画面，因此监控画面上的点与像面上的点相互对应。具体的，可根据预先建立并存储在终端或者摄像机中的监控画面上的点与像面上的点的对应关系，获取监控画面上的点对应在像面上的点的坐标。

在一个实施例中，也可将终端与服务器进行通信，将监控画面上的点与像面上的点的对应关系存储在服务器中。在监控画面中选择一点，将该点的信息发送至服务器，服务器根据预先存储的监控画面上的点与像面上的点的对应关系，获取监控画面上的点对应在像面上的点的坐标，并返回给终端。

步骤330，根据预先建立的像面上的点与二维平面上的点的对应关系，获取像面上的点的坐标对应到二维平面上的点的坐标。

本实施例中，摄像机对现实场景进行监控，二维平面上的点在摄像机像面上成像，因此摄像机像面上的点与二维平面上的点相互对应。具体的，可预先根据摄像机成像模型建立像面上的点与二维平面上的点的对应关系，并将该对应关系存储在摄像机或者终端中，摄像机或者终端根据该对应关系获取像面上的点的坐标对应到二维平面上的点的坐标，即确定二维平面上对应的点的空间位置，完成二维平面的标定。

在另一个实施例中，将像面上的点与二维平面上的点的对应关系存储在服务器中，服务器根据该对应关系以及像面上的点的坐标，获取像面上的点的坐标对应到二维平面上的点的坐标，完成二维平面的标定。

上述二维平面标定方法，通过监控画面与成像平面之间的关系，获取监控画面上的点在像面上对应点的坐标，根据像面上的点与二维平面上的点的对应关系获取二维平面上对应的点的坐标。通过监控画面、像面以及二维平面上的点的对应关系及坐标转换即可完成对二维平面的标定，不需要计算摄像机的内参和外参，简化了计算复杂度。

在一个实施例中，获取监控画面上的点对应在像面上的点的坐标，包括：获取监控画面上的点对应在摄像机成像面上的点的二维坐标；根据预先建立的像面方程得到二维坐标对应的三维坐标为监控画面上的点对应在像面上的点的坐标。

本实施例中，监控画面为一个二维的平面，在终端中预先建立平面直角坐标系表示监控画面上的点的坐标。预先建立像面上的点所在的坐标系与该平面直角坐标系之间的坐标转换关系，从而建立监控画面上的点与像面上的点的转换关系。并预先在像面上的点所在的坐标系中建立成像平面的像面方程，在监控画面上选择一点，终端在预先建立并存储的平面直角坐标系中获取该点的二维坐标，然后终端根据预先存储的监控画面上的点与摄像机像面上的点的转换关系，获取监控画面上的点对应在摄像机像面上的点的坐标，该坐标为一个二维坐标。获取像面上的点的二维坐标后，终端再根据预先存储的成像平面的像面方程，即可得到像面上的点的二维坐标对应的三维坐标，作为监控画面上的点对应在像面上的点的坐标。

在另一个实施例中，上述转换关系和像面方程也可以存储在摄像机或者服务器中，由摄像机或者服务器进行处理，获取像面上的点对应的三维坐标。

在一个实施例中，获取监控画面上的点对应在像面上的点的坐标，包括：获取监控画面上的点对应在摄像机成像面上的点的二维坐标。本实施例中，根据预先建立的像面上的点与二维平面上的点的对应关系，获取像面上的点的坐标对应到二维平面上的点的坐标，包括：根据预先建立的像面上的点与二维平面上的点的对应关系，获取像面上的点的二维坐标对应到二维平面上的点的二维坐标，根据预先建立的二维平面方程得到二维平面上的点的二维坐标对应的三维坐标。

本实施例中，在终端中预先建立并存储监控画面上的点与像面上的点的转换关系。在监控画面中选择一点，获取该点在相应的坐标系中的坐标，该坐标为一个二维坐标。终端根据存储的预先建立的转换关系即可得到监控画面上的点对应在像面上的点的二维坐标。

本实施例中，预先根据摄像机成像模型在终端中建立像面上的点与二维平面上的点的对应关系，并根据二维平面上点的坐标在终端中预先建立并存储二维平面方程。从而使终端在得到像面上的点的二维坐标后，根据该对应关系获取像面上的点在二维平面上的点对应的二维坐标，在获取二维平面上对应的点的二维坐标后，根据预先建立并存储的二维平面方程，即可得到二维平面上的点对应的三维坐标，完成二维平面标定。

本实施例中，像面上的点与二维平面上的点的对应关系与二维平面方程也可以存储在摄像机或者服务器中，由摄像机或者服务器进行处理，完成二维平面的标定。

本实施例中，在得到像面上对应的点的二维坐标之后，只需要根据像面上的点与二维平面上的点的对应关系获取二维平面上的点的二维坐标，然后根据二维平面方程可直接获取二维平面上的点的二维坐标对应的三维坐标，进一步简化了计算复杂度。

在一个实施例中，获取监控画面上的点对应在像面上的点的坐标，包括：根据预设的监控画面坐标系与建筑信息模型坐标系的转换关系，得到监控画面上的点对应在像面上的点的坐标。

本实施例中，监控画面坐标系是指以摄像机光心在成像面上的投影点与原点，以摄像机光轴作为竖轴的空间直角坐标系。建筑信息模型是指以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，进行建筑信息模型的建立，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。建筑信息模型坐标系是在建筑信息模型中建立的用来确定现实场景中的各个点的坐标建立的空间直角坐标系。并将建立的坐标系存储在终端中。

监控画面坐标系中横轴和纵轴对应的坐标平面用来表示监控画面上的点的坐标，在监控画面中选择一点，终端根据预先存储的坐标系信息，获取该点在监控画面坐标系中的坐标，同时在建筑信息模型坐标系中获取该点的坐标，通过两个坐标之间的转换关系，建立监控画面坐标系与建筑信息模型坐标系的转换关系，并将该转换关系存储在终端中。监控画面中的点的坐标通过监控画面坐标系表示，成像面上的点的坐标通过建筑信息模型坐标系中的坐标表示，又因为监控画面是终端对接收到的摄像机像面上的画面的显示，因此监控画面上的点与像面上的点一一对应，且两个坐标系之间的转换关系即为监控画面上的点与像面上对应的点的转换关系。在监控画面中获取一点，并在监控画面坐标系中获取该点的坐标之后，终端可根据存储的两个坐标系之间的坐标转换关系，获取该点在像面上对应的点的坐标。

本实施例中，引入建筑信息模型坐标系，建筑信息模型坐标系中的坐标可以从建筑信息模型中直接获取，方便确定监控画面坐标系与建筑信息模型坐标系之间的转换关系，进而确定监控画面上的点与像面上的点的对应关系，极大的简化了计算复杂度。

在一个实施例中，在对二维平面进行标定之前，在建筑信息模型坐标系中建立二维平面方程。本实施例中，建筑信息模型中存储了建筑物的所有真实信息，因此在建筑信息模型坐标系中可以直接获取二维平面上的不共线的三点的坐标，从而建立二维平面的平面方程，并将该二维平面方程存储在终端中。

具体的，如图6所示，二维平面是指由a、b、c三点确定的平面。在建筑信息模型坐标系中获取a、b、c三点的坐标，分别为a(X1,Y1,Z1)，b(X2,Y2,Z2)，c(X3,Y3,Z3),由a、b、c三点坐标获取二维平面的平面方程为：

Ax+By+Cz+D＝0 (1)

其中，A，B，C，D为已知常数，并且A，B，C不同时为零。监控区域内的二维平面上的所有的点都满足该方程。

本实施例中，根据建筑信息模型坐标系可以直接获取二维平面上的点的坐标，并根据点的坐标建立二维平面方程，简化了计算复杂度。

在一个实施例中，在对二维平面进行标定之前，根据摄像机内部结构和建筑信息模型，建立摄像机像面方程。本实施例中，摄像机在安装之后将位置信息存储在建筑信息模型中，建筑信息模型中的信息可存储在终端中，因此终端可直接根据建筑信息模型获取摄像机的空间位置。然后根据摄像机的内部结构，即摄像机镜头光心位于主光轴上，摄像机镜头到成像平面的距离为沿主光轴方向光心到像面的距离，确定光心坐标和主光轴的方向，以及光心到像面上的距离，建立摄像机像面方程，并将建立的像面方程存储在终端中。

具体的，如图7所示，摄像机安装之后，其位置信息会存储在建筑信息模型中。获取摄像机在建筑信息模型坐标系中的空间坐标，以及摄像机的镜头光心坐标G(X_g,Y_g,Z_g)，且摄像机镜头光心坐标在主心光轴上。又因为摄像机内部的成像元件与镜头的相对位置固定，所以光心G到成像面上的距离即像距V固定。这里所说的成像面是指成像元件的表面。通过摄像机空间坐标确定摄像机主光轴的方向，根据光心G的坐标、像距V以及主光轴的方向，得到摄像机成像面在建筑信息模型坐标系中的像面方程：

A′x+B′y+C′z+D′＝0 (2)

其中，A′,B′,C′,D′为已知常数，并且A′,B′,C′不同时为零。

本实施例中，摄像机安装在建筑物内之后，根据建筑信息模型可直接获取摄像机的空间坐标、光心坐标以及主心光轴方向；根据摄像机内部结构确定像距，即可确定摄像机像面方程，不需要利用摄像机模型计算摄像机内部参数，简化了计算复杂度。

在一个实施例中，在对二维平面标定之前建立监控画面上的点与像面上对应的点之间的转换关系。本实施例中，在监控画面所在平面建立平面直角坐标系用来表示监控画面上的点的坐标，摄像机所在的建筑信息模型坐标系用来表示摄像机像面上的点的坐标，通过建立两个坐标系之间的转换关系，确定监控画面上的点与像面上对应的点的转换关系。并将建立的坐标系信息存储在终端中，以使终端根据坐标系信息获取监控画面和像面上的点坐标。

具体的，如图8所示，以摄像机光心G在摄像机像面上的投影点为原点O′，以垂直的两条向量建立平面直角坐标系O′-X′Y′，再与摄像机光轴的单位向量构成监控画面坐标系O′-X′Y′Z′，平面O′-X′Y′为摄像机监控画面。建筑信息模型中的建筑信息模型坐标系为O-XYZ。并将建立的监控画面坐标系与建筑信息模型坐标系信息存储在终端中。在监控画面上选择一点P，终端根据存储的监控画面坐标系信息获取点P在监控画面坐标系中的坐标P(X′,Y′,Z′)，根据本存储的建筑信息模型坐标系信息获取点P在建筑信息模型坐标系中的坐标P(X,Y,Z)，从而获取监控画面坐标系和建筑信息模型坐标系之间的转换关系，也即监控画面上的点与像面上对应的点的转换关系：

其中，R_ω、R_κ分别代表监控画面坐标系和建筑信息模型坐标系的各对应数轴转角矩阵。

本实施例中，摄像机成像面的坐标系确定为摄像机所在的建筑信息模型坐标系，建筑信息模型坐标系中的坐标可以根据监控信息模型直接获取。并以摄像机成像面中心点为原点，主心光轴作为竖轴建立监控画面坐标系，比较容易获取两个坐标系之间转换关系，从而确定监控画面上的点与摄像机像面上的点的对应关系，简化了计算复杂度。

在一个实施例中，在监控画面上选择任意一点的步骤之前，还包括：在建筑信息模型坐标系中获取摄像机光心坐标和成像面中心点坐标，结合摄像机模型，根据光心坐标和成像面中心点坐标获取像面上任意一点对应于二维平面上的点的坐标，建立像面上的点与二维平面上的点的对应关系。

本实施例中，摄像机安装完毕后，其位置信息会存储在建筑信息模型坐标系中，建筑信息模型坐标系的信息存储在终端中，终端根据建筑信息模型坐标系可以获取摄像机的空间坐标、摄像机的光心坐标，根据摄像机的成像元件与摄像机镜头之间的关系，可获得光心坐标在像面上的投影点的坐标即像面中心点的坐标。根据摄像机成像模型，结合光心坐标和成像面中心坐标，获取像面上任意一点对应在二维平面的点的坐标，从而建立像面上的点与二维平面上的点的对应关系式，并将该关系式存储在终端中。

具体的，如图9所示，终端获取建筑信息模型坐标系中的光心坐标G(X_g,Y_g,Z_g)，成像面中心点坐标D(X_d,Y_d,Z_d)，以及像面上任意一点P′坐标P′(x_p′,y_p′,z_p′)。并且根据摄像机的空间坐标获取摄像机主光轴与二维平面的夹角α。

利用点G、点D、点P′的坐标以及夹角α，根据摄像机线性模型求出点P′在二维平面上对应的点P的坐标P(x,y,z)，即建立像面上的点与二维平面上的点的对应关系为：

本实施例中，通过建筑信息模型坐标系，能够直接获取摄像机空间坐标，从而确定摄像机主光轴与二维平面之间的夹角；根据摄像内部结构参数能够直接获取摄像机光心坐标和成像面中心点坐标，从而结合摄像机模型获取像面上的点与二维平面上的点的对应关系。极大的简化了计算复杂度。

在另一个实施例中，上述监控画面坐标系信息、建筑信息模型坐标系信息、预先建立的像面方程、二维平面方程以及坐标之间的对应关系可以预先存储在摄像机中，终端获取监控画面上的点的信息后将该点信息发送给摄像机进行处理。或者存储在服务器中，服务器与终端建立连接，终端获取监控画面上的点的信息之后发送至服务器进行处理，服务器将处理的结果反馈至终端。

如图4所示，在一个实施例中，提供了一种二维平面标定方法，包括以下步骤：

步骤410，在监控画面上选择任意一点。

本实施例中，二维平面标定是通过获取监控画面上的点与二维平面上的点的对应关系，从而实现在监控画面上选择任意一点均可以在二维平面中获取对应的点的空间位置的过程。

步骤420，获取监控画面上的点对应在摄像机像面上的点的二维坐标。

本实施例中，监控画面是一个二维的平面，像面是指摄像机的成像平面，简称为像面。摄像机将成像平面上的画面发送至终端，终端在显示屏中进行显示，终端显示的画面即为监控画面。获取监控画面上的点之后，终端根据预先存储的监控画面与摄像机像面上的点的对应关系，获取监控画面上的点对应在摄像机像面上的点的二维坐标。

具体的，本实施例中，终端根据预先存储的监控画面坐标系信息，获取监控画面上一点L在监控画面坐标系中的二维坐标L(x_L,y_L)，根据监控画面坐标系与建筑信息模型坐标系之间的转换关系式(3)，获取监控画面上的点对应在摄像机成像面上的点M在建筑信息模型坐标系中的二维坐标M(x_M,y_M)。

步骤430，根据预先建立的像面方程得到二维坐标对应的三维坐标为监控画面上的点对应在像面上的点的坐标。

本实施例中，获取监控画面上的点在像面上对应的点的二维坐标后，为了获取点的空间位置，终端根据预先存储的像面方程，获取像面上的对应的点的二维坐标对应的三维坐标，该三维坐标即为监控画面上的点对应在像面上的点的坐标。

具体的，终端根据存储的像面方程(2)获取像面上的点M的二维坐标M(x_M,y_M)对应的三维坐标M(x_M,y_M,z_M)，该三维坐标为监控画面上的点L对应在像面上的点M的坐标。

步骤440，根据预先建立的像面上的点与二维平面上的点的对应关系，获取像面上的点的坐标对应到二维平面上的点的坐标。

本实施例中，二维平面上的点在摄像机像面上成像，因此摄像机像面上的点与二维平面上的点相互对应。根据预先建立的像面上的点与二维平面上的点的对应关系，即可得到像面上的点的三维坐标对应的二维平面上的对应的点的三维坐标，即获取二维平面上对应的点的空间位置，完成了二维平面标定。

具体的，本实施例中，终端根据预先存储的像面上的点与二维平面上的点的对应关系式(4)，获取像面上的点M(x_M,y_M,z_M)在二维平面上对应的点K的三维坐标K(x_K,y_K,z_K)。通过监控画面上的点L获取对应的像面上的点M的坐标，再根据像面上的点M获取对应在二维平面上的点K的空间坐标，即通过监控画面上任意一点获取对应的现实场景的空间位置，完成了二维平面标定。

本实施例中，根据预先建立的监控画面上的点与像面上的点的对应关系、像面方程以及像面上的点与二维平面上的点的对应关系，实现了根据监控画面上任意一点获取二维平面上对应的点的坐标，即通过监控画面获取对应的现实场景的空间位置，完成了二维平面标定。使用预先建立保存的监控画面、像面以及二维平面之间的关系完成标定过程，极大的简化了计算复杂度。

在另一个实施例中，上述选择监控画面上的一点，并对该点的坐标进行处理最终获取二维平面上的对应的点的三维坐标的处理过程可以在摄像机中完成。摄像机接收终端发送的监控画面上的点的信息，根据预先存储的坐标转换关系以及平面方程，完成对监控画面上的点的标定。

在另一个实施例中，对监控画面上的点的标定过程在服务器中完成。将终端与服务器进行通信，将监控画面上的点与像面上的点的对应关系存储在服务器中。在监控画面中选择一点，终端将监控画面中获取的点的信息发送给服务器进行处理，服务器将处理后获取的二维平面上对应的点的三维坐标返回给终端，完成对监控画面上的点的标定。

如图5所示，在一个实施例中，提供了一种二维平面标定方法，包括以下步骤：

步骤510，在监控画面上选择任意一点。

本实施例中，二维平面标定是通过获取监控画面上的点与二维平面上的点的对应关系，从而实现在监控画面上选择任意一点均可以在二维平面中获取对应的点的空间位置的过程。

步骤520，获取监控画面上的点对应在摄像机成像面上的点的二维坐标。

本实施例中，监控画面是一个二维的平面，像面是指摄像机的成像平面，简称为像面。摄像机将成像平面上的画面发送至终端，终端在显示屏中进行显示，终端显示的画面即为监控画面。获取监控画面上的点之后，终端根据预先存储的监控画面与摄像机像面上的点的对应关系，获取监控画面上的点对应在摄像机像面上的点的二维坐标。

具体的，本实施例中，终端根据预先存储的监控画面坐标系信息，获取监控画面上一点L在监控画面坐标系中的二维坐标L(x_L,y_L)，根据监控画面坐标系与建筑信息模型坐标系之间的转换关系式(3)，获取监控画面上的点对应在摄像机成像面上的点M在建筑信息模型坐标系中的二维坐标M(x_M,y_M)。

步骤530，根据预先建立的像面上的点与二维平面上的点的对应关系，获取像面上的点的二维坐标对应到二维平面上的点的二维坐标。

本实施例中，二维平面上的点在摄像机像面上成像，因此摄像机像面上的点与二维平面上的点相互对应。根据预先建立的像面上的点与二维平面上的点的对应关系，即可得到像面上点的二维坐标对应到二维平面上的点的二维坐标。

具体的，如图9所示，终端根据预先存储的像面上的点与二维平面上的点的对应关系式(4)，获取像面上的点M的二维坐标M(x_M,y_M)在二维平面上对应的点K的二维坐标K(x_K,y_K)。

步骤540，根据预先建立的二维平面方程得到二维平面上的点的二维坐标对应的三维坐标。

本实施例中，二维平面标定是通过监控画面上的点获取二维平面上的点的空间位置，即需要获取二维平面上的点的三维坐标。因此，在获取像面上的点对应在二维平面上的点的二维坐标后，根据预先建立的二维平面方程得到二维平面上的点的二维坐标对应的三维坐标。即获取二维平面上的点在现实场景中的空间位置，完成二维平面的标定。

具体的，本实施例中，终端根据预先存储的二维平面方程表达式(1)获取在二维平面上对应的点K的二维坐标K(x_K,y_K)对应的三维坐标K(x_K,y_K,z_K)。实现了通过监控画面上的点L获取对应在二维平面上的点K的空间坐标，即通过监控画面任意一点获取了对应的现实场景的空间位置，完成了二维平面标定。

本实施例中，根据预先建立的监控画面上的点与像面上的点的对应关系、二维平面方程以及像面上的点与二维平面上的点的对应关系，实现了根据监控画面上任意一点获取二维平面上对应的点的坐标，即通过监控画面获取对应的现实场景的空间位置，完成了二维平面标定。使用预先建立保存的监控画面、像面以及二维平面之间的关系，极大的简化了计算复杂度。

如图10所示，在一个实施例中，提供了一种二维平面标定装置，包括：

采集模块1010，用于在监控画面上选择任意一点。

像面坐标获取模块1020，用于获取监控画面上的点对应在像面上的点的坐标。

二维平面坐标获取模块1030，用于根据预先建立的像面上的点与二维平面上的点的对应关系，获取像面上的点的坐标对应到二维平面上的点的坐标。

上述二维平面标定装置，通过监控画面与成像面之间的关系，获取监控画面上的点在像面上对应点的坐标，根据像面上的点与二维平面上的点的对应关系获取二维平面上对应的点的坐标。通过监控画面、像面以及二维平面上的点的对应关系及坐标转换即可完成对二维平面的标定，不需要计算摄像机的内参和外参，简化了计算复杂度。

在一个实施例中，像面坐标获取模块1020用于获取监控画面上的点对应在摄像机成像面上的点的二维坐标；根据预先建立的像面方程得到二维坐标对应的三维坐标为监控面上的点对应在像面上的点的坐标。

在一个实施例中，像面坐标获取模块1020用于获取监控画面上的点对应在摄像机成像面上的点的二维坐标；二维平面坐标获取模块1030用于根据预先建立的像面上的点与二维平面上的点的对应关系，获取像面上的点的二维坐标对应到二维平面上的点的二维坐标，根据预先建立的二维平面方程得到二维平面上的点的二维坐标对应的三维坐标。

在一个实施例中，像面坐标获取模块1020用于根据预设的监控画面坐标系与建筑信息模型坐标系的转换关系，得到监控画面上的点对应在像面上的点的坐标。

如图11所示，在一个实施例中，提供了一种二维平面标定装置，包括：

对应关系建立模块1110，用于获取摄像机光心坐标，根据光心坐标获取摄像机像面中心点坐标，根据光心坐标及中心点坐标，结合摄像机模型，得到像面上任意一点对应于二维平面上的点的坐标，建立像面上的点与二维平面上的点的对应关系。

采集模块1120，用于在监控画面上选择任意一点。

像面坐标获取模块1130，用于获取监控画面上的点对应在像面上的点的坐标。

二维平面坐标获取模块1140，用于根据预先建立的像面上的点与二维平面上的点的对应关系，获取像面上的点的坐标对应到二维平面上的点的坐标。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)等。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种二维平面标定方法，所述方法包括：

在监控画面上选择任意一点；

获取监控画面上的点对应在像面上的点的坐标；

根据预先建立的像面上的点与二维平面上的点的对应关系，获取所述像面上的点的坐标对应到二维平面上的点的坐标。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取监控画面上的点对应在像面上的点的坐标，包括：

获取监控画面上的点对应在摄像机成像面上的点的二维坐标；

根据预先建立的像面方程得到所述二维坐标对应的三维坐标为所述监控画面上的点对应在像面上的点的坐标。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取监控画面上的点对应在像面上的点的坐标，包括：获取监控画面上的点对应在摄像机成像面上的点的二维坐标；

所述根据预先建立的像面上的点与二维平面上的点的对应关系，获取所述像面上的点的坐标对应到二维平面上的点的坐标，包括：

根据预先建立的像面上的点与二维平面上的点的对应关系，获取所述像面上的点的二维坐标对应到二维平面上的点的二维坐标，根据预先建立的二维平面方程得到所述二维平面上的点的二维坐标对应的三维坐标。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取监控画面上的点对应在像面上的点的坐标，包括：

根据预设的监控画面坐标系与建筑信息模型坐标系的转换关系，得到监控画面上的点对应在像面上的点的坐标。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在监控画面上选择任意一点的步骤之前，还包括：

在建筑信息模型坐标系中获取摄像机光心坐标和像面中心点坐标，结合摄像机模型，根据所述光心坐标和所述像面中心点坐标获取像面上任意一点对应于二维平面上的点的坐标，建立像面上的点与二维平面上的点的对应关系。

6.一种二维平面标定装置，其特征在于，所述装置包括：

采集模块，用于在监控画面上选择任意一点；

像面坐标获取模块，用于获取监控画面上的点对应在像面上的点的坐标；

二维平面坐标获取模块，用于根据预先建立的像面上的点与二维平面上的点的对应关系，获取所述像面上的点的坐标对应到二维平面上的点的坐标。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述像面坐标获取模块用于获取监控画面上的点对应在摄像机成像面上的点的二维坐标；根据预先建立的像面方程得到所述二维坐标对应的三维坐标为所述监控面上的点对应在像面上的点的坐标。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述像面坐标获取模块用于获取监控画面上的点对应在摄像机成像面上的点的二维坐标；

所述二维平面坐标获取模块用于根据预先建立的像面上的点与二维平面上的点的对应关系，获取所述像面上的点的二维坐标对应到二维平面上的点的二维坐标，根据预先建立的二维平面方程得到所述二维平面上的点的二维坐标对应的三维坐标。

9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述像面坐标获取模块用于根据预设的监控画面坐标系与建筑信息模型坐标系的转换关系，得到监控画面上的点对应在像面上的点的坐标。

10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

对应关系建立模块，用于在建筑信息模型坐标系中获取摄像机光心坐标和成像面中心点坐标，结合摄像机模型，根据所述光心坐标和所述成像面中心点坐标获取像面上任意一点对应于二维平面上的点的坐标，建立像面上的点与二维平面上的点的对应关系。