CN109410283B - 室内全景相机的空间标定装置和具有其的定位装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种室内全景相机的空间标定装置和具有其的定位装置，室内全景相机的空间标定装置包括：标注模块，标注模块用于在空间地面上选择标定点；基准全景相机，基准全景相机用于记录标定点的坐标；全景相机，全景相机与基准全景相机间隔开设置，全景相机用于记录标定点的坐标；建模模块，建模模块用于建立三维坐标系；计算模块，计算模块用于计算全景相机的三维坐标以计算全景相机相对于基准全景相机的位置。据本发明实施例的室内全景相机的空间标定装置，通过视频画面在基准全景相机和其余全景相机中分别标定出标定点，并推导出全景相机相对于基准全景相机的位置，该装置能够对视频画面进行标定并推导出相对坐标，工作量小，工作效率高。

Description

室内全景相机的空间标定装置和具有其的定位装置

技术领域

本发明涉及空间定位技术领域，尤其涉及一种室内全景相机的空间标定装置和具有其的定位装置。

背景技术

在室内显示技术中，假设室内安装了多台全景球机，其中1台有特殊功能，能感知到人所处的位置。这时要想通过其他全景球机B去找到该人，那必须知道这个人相对该全景球机B的位置。如果知道了全景球机B与基准球机的相对位置，人相对基准球机的位置已知，则可计算出人相对全景球机B的位置。

上述室内AR(Augmented Reality，增强现实技术)显示技术需要知道多个球机的相对位置，球机相对位置测量一般是通过尺子或其他测距的仪器测量，测量麻烦，工作量大。对某些场景：如球机之间直线连线有障碍物、球机下方地面是镂空，测量难度会更大。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种室内全景相机的空间标定装置，该室内全景相机的空间标定装置便于操作和使用，工作量小。

为解决上述技术问题，一方面，本发明提供一种室内全景相机的空间标定装置，所述装置包括：标注模块，所述标注模块用于在空间地面上选择标定点；基准全景相机，所述基准全景相机用于记录所述标定点的坐标；全景相机，所述全景相机与所述基准全景相机间隔开设置，所述全景相机用于记录所述标定点的坐标；建模模块，所述建模模块用于建立三维坐标系；计算模块，所述计算模块用于计算所述全景相机的三维坐标以计算所述全景相机相对于所述基准全景相机的位置。

根据本发明实施例的室内全景相机的空间标定装置，通过视频画面在基准全景相机和其余全景相机中分别标定出标定点，并推导出全景相机相对于所述基准全景相机的位置，该装置能够对视频画面进行标定并推导出相对坐标，工作量小，工作效率高。

根据本发明上述实施例的室内全景相机的空间标定方法，还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述标注模块通过查看所述基准全景相机或所述全景相机的视频选择地面上的标定点。

根据本发明的一个实施例，所述标注模块选择的标定点为点A和点B，所述基准全景相机记录点A的PT坐标为(P₁A，T₁A)，记录点B的PT坐标为(P₁B，T₁B)，所述全景相机记录点A的PT坐标为(P₂A，T₂A)，记录点B 的PT坐标为(P₂B，T₂B)；其中，T₁A为点A和基准全景相机的连线与XY 平面之间的夹角；P₁A为点A和基准全景相机在XY平面上投影的连线与Y 轴之间的夹角；T₁B为点B和基准全景相机连线与XY平面之间的夹角；P₁B 为点B和基准全景相机在XY平面上投影的连线与Y轴之间的夹角；T₂A为点A和全景相机的连线与XY平面之间的夹角；P₂A为点A和全景相机在XY 平面上投影的连线与Y轴之间的夹角；T₂B为点B和全景相机的连线与XY 平面之间的夹角；P₂B为点B和全景相机在XY平面上投影的连线与Y轴之间的夹角。

根据本发明的一个实施例，所述建模模块确定所述基准全景相机距离地面的高度H₁，并定义其在地面的投影为三维坐标系原点。

根据本发明的一个实施例，所述计算模块计算出点A在三维坐标系中的坐标(X_A，Y_A)和点B在三维坐标系中的坐标(X_B，Y_B)，假设所述全景相机的三维坐标为(X₂，Y₂，Z₂),计算所述全景相机的三维坐标：

Z₂＝[(X_A-X₂)·tanT₂A]/sin(P₂A)。

根据本发明的一个实施例，所述计算模块包括第一计算模块，所述第一计算模块根据立体几何关系计算点A在三维坐标系中的坐标(X_A，Y_A)：

根据本发明的一个实施例，所述计算模块还包括第二计算模块，所述第二计算模块根据立体几何关系计算点B在三维坐标系中的坐标(X_B，Y_B)：

根据本发明的一个实施例，所述计算模块还包括第三计算模块，所述第三计算模块根据立体几何关系计算所述全景相机的三维坐标(X₂，Y₂，Z₂)与点 A和点B之间的位置关系：

第二方面，本发明提供一种定位装置，包括上述实施例所述的室内全景相机的空间标定装置。

附图说明

图1为本发明实施例的室内全景相机的空间标定装置的示意图；

图2为本发明实施例的室内全景相机的空间标定装置的标定点的三维坐标图；

图3为本发明实施例的室内全景相机的空间标定方法的流程图；

图4为本发明实施例的电子设备的示意图。

附图标记：

室内全景相机的空间标定方法100；

室内全景相机的空间标定装置200；标注模块210；基准全景相机220；全景相机230；建模模块240；计算模块250；

电子设备300；

存储器310；操作系统311；应用程序312；

处理器320；网络接口330；输入设备340；硬盘350；显示设备360。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

下面首先结合附图具体描述根据本发明实施例的室内全景相机的空间标定装置200。

如图1所示，本发明实施例的室内全景相机的空间标定装置200包括：标注模块210、基准全景相机220、全景相机230、建模模块240和计算模块250。

具体而言，所述标注模块210用于在空间地面上选择标定点，所述基准全景相机220用于记录所述标定点的坐标，所述全景相机230与所述基准全景相机220间隔开设置，所述全景相机230用于记录所述标定点的坐标，所述建模模块240用于建立三维坐标系，所述计算模块250用于计算所述全景相机230 的三维坐标以计算所述全景相机230相对于所述基准全景相机220的位置。

由此，根据本发明实施例的室内全景相机的空间标定装置200，通过视频画面在基准全景相机220和其余全景相机230中分别标定出标定点，并推导出全景相机230相对于所述基准全景相机220的位置，该装置能够对视频画面进行标定并推导出相对坐标，工作量小，工作效率高。

在本发明的一个实施例中，所述标准模块通过查看所述基准全景相机220 或所述全景相机230的视频选择地面上的标定点。

根据本发明的一个实施例，所述标注模块210选择的标定点为点A和点B，所述基准全景相机220记录点A的PT坐标为(P₁A，T₁A)，记录点B的PT 坐标为(P₁B，T₁B)，所述全景相机230记录点A的PT坐标为(P₂A，T₂A)，记录点B的PT坐标为(P₂B，T₂B)；其中，T₁A为点A和基准全景相机(图 2中基准相机)的连线与XY平面之间的夹角；P₁A为点A和基准全景相机在 XY平面上投影的连线与Y轴之间的夹角；T₁B为点B和基准全景相机连线与 XY平面之间的夹角；P₁B为点B和基准全景相机在XY平面上投影的连线与 Y轴之间的夹角；T₂A为点A和全景相机的连线与XY平面之间的夹角；P₂A 为点A和全景相机在XY平面上投影的连线与Y轴之间的夹角；T₂B为点B 和全景相机的连线与XY平面之间的夹角；P₂B为点B和全景相机在XY平面上投影的连线与Y轴之间的夹角。

根据本发明的又一个实施例，所述建模模块240确定所述基准全景相机 220距离地面的高度H₁，并定义其在地面的投影为三维坐标系原点。

优选地，所述计算模块250计算出点A在三维坐标系中的坐标(X_A，Y_A) 和点B在三维坐标系中的坐标(X_B，Y_B)，假设所述全景相机230的三维坐标为(X₂，Y₂，Z₂),计算所述全景相机230的三维坐标：

Z₂＝[(X_A-X₂)·tanT₂A]/sin(P₂A)。

可选地，所述计算模块250包括第一计算模块，所述第一计算模块根据立体几何关系计算点A在三维坐标系中的坐标(X_A，Y_A)：

进一步地，所述计算模块250还包括第二计算模块，所述第二计算模块 250根据立体几何关系计算点B在三维坐标系中的坐标(X_B，Y_B)：

根据本发明的一些具体实施例，所述计算模块250还包括第三计算模块，所述第三计算模块根据立体几何关系计算所述全景相机230的三维坐标(X₂， Y₂，Z₂)与点A和点B之间的位置关系：

总而言之，根据本发明实施例的室内全景相机的空间标定装置200，通过视频画面在基准全景相机220和其余全景相机230中分别标定出标定点，并推导出全景相机230相对于所述基准全景相机220的位置，该装置能够对视频画面进行标定并推导出相对坐标，工作量小，工作效率高。

根据本发明实施例的定位装置包括根据上述实施例的室内全景相机的空间标定装置200，由于根据本发明上述实施例的室内全景相机的空间标定装置 200具有上述技术效果，因此，根据本发明实施例的定位装置也具有相应的技术效果，能够对视频画面进行标定并推导出相对坐标，工作量小，工作效率高。

根据本发明实施例的定位装置的构成和操作对于本领域技术人员而言是可以理解并且容易实现的，因此不再详细描述。

下面具体描述根据本发明实施例的室内全景相机的空间标定装置200的空间标定方法100。

如图3所示，本发明实施例的室内全景相机的空间标定方法100包括：

确定基准全景相机，并在所述基准全景相机中标定地面上的标定点。

在其余全景相机中，标定地面上所述标定点。

计算出所述全景相机相对于所述基准全景相机的位置。

也就是说，根据本发明实施例的室内全景相机的空间标定方法100在进行空间标定时，首先在一个空间内确定多个全景相机中的一个全景相机作为基准全景相机，并在基准全景相机中标定地面上的标定点。接着在其余全景相机或者球形机中标定基准全景相机在地面上所标定的标定点，例如可以通过视频画面进行标定。通过这些全景相机标定的标定点与基准全景相机标定的标定点之间的位置关系，计算出这些全景相机相对于基准全景相机的位置，利用全景相机或其他球机进行空间自动标定，从而可以快速标定全景相机的位置。

由此，根据本发明实施例的室内全景相机的空间标定方法100，通过视频画面在基准全景相机和其余全景相机中分别标定出标定点，推导出全景相机相对于基准全景相机的位置，该方法简单，工作量小，便于定位和测量距离。

根据本发明的一些具体实施例，确定基准全景相机，并在所述基准全景相机中标定地面上两个不同的点的步骤包括以下步骤：

确定基准全景相机，确定其距离地面的高度H₁，并定义其在地面的投影为三维坐标系原点。

在所述基准全景相机中标定地面上的点A和点B。

换言之，在一个空间内确定多个全景相机中的一个作为基准全景相机时，同时确定该基准全景相机相对于地面的高度H₁，并且将该基准全景相机在地面上的投影作为三维坐标系原点以便后续进一步确定标定点在三维坐标系中的位置，标定点可以包括地面上的两个点，例如点A和点B。

其中，在所述基准全景相机中标定地面上的点A和点B的具体方法可以包括：通过工具查看所述基准全景相机的视频，选取地面上的点A、点B进行标定，并记录点A的PT坐标为(P₁A，T₁A)，记录点B的PT坐标为(P₁B， T₁B)。

具体而言，在确定基准全景相机，已知其距离地面的高度H₁，并定义其在地面的投影为三维坐标系原点后，在基准全景相机中标定地面上的点A、点 B，具体可以通过工具查看基准全景相机视频，选取地面上的点A、点B进行标定，并记录点A的PT坐标为(P₁A，T₁A)，记录点B的PT坐标为(P₁B， T₁B)。

相应地，在其余全景相机中标定地面上两个不同的点的步骤可以与上述基准全景相机标定的方法相同，具体包括：通过工具查看其余全景相机的视频，选取地面上的点A、点B进行标定，并记录点A的PT坐标为(P₂A，T₂A)，记录点B的PT坐标为(P₂B，T₂B)；其中，T₁A为点A和基准全景相机(图 2中基准相机)的连线与XY平面之间的夹角；P₁A为点A和基准全景相机在 XY平面上投影的连线与Y轴之间的夹角；T₁B为点B和基准全景相机连线与 XY平面之间的夹角；P₁B为点B和基准全景相机在XY平面上投影的连线与 Y轴之间的夹角；T₂A为点A和全景相机的连线与XY平面之间的夹角；P₂A 为点A和全景相机在XY平面上投影的连线与Y轴之间的夹角；T₂B为点B 和全景相机的连线与XY平面之间的夹角；P₂B为点B和全景相机在XY平面上投影的连线与Y轴之间的夹角。

即在其余全景相机中，同样通过工具查看其余全景相机中的视频，选取地面上同样的点A、点B，并记录点A的PT坐标为(P₂A，T₂A)，记录点B的 PT坐标为(P₂B，T₂B)。

在本发明的一个实施例中，计算出所述全景相机相对于所述基准全景相机的位置的方法可以包括以下步骤：

计算出点A在三维坐标系中的坐标(X_A，Y_A)和点B在三维坐标系中的坐标(X_B，Y_B)。

假设所述全景相机的三维坐标为(X₂，Y₂，Z₂)，计算所述全景相机的三维坐标为：

Z₂＝[(X_A-X₂)·tanT₂A]/sin(P₂A)。

需要说明的是，可以先选择一个基准全景相机，再选择第一个全景相机，在基准全景相机画面中标定地面上的点A、点B，在第一个全景相机画面中，标定地面上的点A、点B，根据上述公式算法，自动算出第一个全景相机相对基准全景相机的位置。同理，第二个全景相机以及第N个全景相机都按照第一个全景相机中的计算方法进行计算其相对于基准全景相机的距离，该方法计算简便，简化了目前室内多个全景相机相对位置的测量过程。

根据本发明的一个实施例，利用利用三角形的三角函数关系，所述方法还包括，根据立体几何关系计算点A在三维坐标系中的坐标(X_A，Y_A)：

进一步地，利用三角形的三角函数关系，所述方法还包括，根据立体几何关系计算点B在三维坐标系中的坐标(X_B，Y_B)：

根据本发明的一个实施例，所述方法还包括根据立体几何关系计算所述全景相机的三维坐标(X₂，Y₂，Z₂)与点A和点B之间的位置关系：

总而言之，根据本发明实施例的室内全景相机的空间标定方法100，通过视频画面在基准全景相机和其余全景相机中分别标定出标定点，推导出全景相机相对于所述基准全景相机的位置，该方法操作简单，工作量小，便于定位和测量距离。

另外，本发明实施例还提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质包括一条或多条计算机指令，所述一条或多条计算机指令在执行时实现上述任一所述的室内全景相机230的空间标定方法。

也就是说，所述计算机存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时，使得所述处理器执行上述任一所述的室内全景相机230的空间标定方法。

如图4所示，本发明实施例提供了一种电子设备300，包括存储器310和处理器320，所述存储器310用于存储一条或多条计算机指令，所述处理器320 用于调用并执行所述一条或多条计算机指令，从而实现上述任一所述的方法 100。

也就是说，电子设备300包括：处理器320和存储器310，在所述存储器 310中存储有计算机程序指令，其中，在所述计算机程序指令被所述处理器运行时，使得所述处理器320执行上述任一所述的方法100。

进一步地，如图4所示，电子设备300还包括网络接口330、输入设备340、硬盘350、和显示设备360。

上述各个接口和设备之间可以通过总线架构互连。总线架构可以是可以包括任意数量的互联的总线和桥。具体由处理器320代表的一个或者多个中央处理器(CPU)，以及由存储器310代表的一个或者多个存储器的各种电路连接在一起。总线架构还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其它电路连接在一起。可以理解，总线架构用于实现这些组件之间的连接通信。总线架构除包括数据总线之外，还包括电源总线、控制总线和状态信号总线，这些都是本领域所公知的，因此本文不再对其进行详细描述。

所述网络接口330，可以连接至网络(如因特网、局域网等)，从网络中获取相关数据，并可以保存在硬盘350中。

所述输入设备340，可以接收操作人员输入的各种指令，并发送给处理器 320以供执行。所述输入设备340可以包括键盘或者点击设备(例如，鼠标，轨迹球(trackball)、触感板或者触摸屏等。

所述显示设备360，可以将处理器320执行指令获得的结果进行显示。

所述存储器310，用于存储操作系统运行所必须的程序和数据，以及处理器320计算过程中的中间结果等数据。

可以理解，本发明实施例中的存储器310可以是易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性和非易失性存储器两者。其中，非易失性存储器可以是只读存储器(ROM)、可编程只读存储器(PROM)、可擦除可编程只读存储器 (EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)或闪存。易失性存储器可以是随机存取存储器(RAM)，其用作外部高速缓存。本文描述的装置和方法的存储器310旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器。

在一些实施方式中，存储器310存储了如下的元素，可执行模块或者数据结构，或者他们的子集，或者他们的扩展集：操作系统311和应用程序312。

其中，操作系统311，包含各种系统程序，例如框架层、核心库层、驱动层等，用于实现各种基础业务以及处理基于硬件的任务。应用程序312，包含各种应用程序，例如浏览器(Browser)等，用于实现各种应用业务。实现本发明实施例方法的程序可以包含在应用程序312中。

上述处理器320，当调用并执行所述存储器310中所存储的应用程序和数据，具体的，可以是应用程序312中存储的程序或指令时，确定基准全景相机 220，并在所述基准全景相机220中标定地面上的标定点；在其余全景相机230 中，标定地面上所述标定点；计算出所述全景相机230相对于所述基准全景相机220的位置。

本发明上述实施例揭示的方法可以应用于处理器320中，或者由处理器 320实现。处理器320可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器320中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器320可以是通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件，可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器310，处理器320读取存储器310中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。

可以理解的是，本文描述的这些实施例可以用硬件、软件、固件、中间件、微码或其组合来实现。对于硬件实现，处理单元可以实现在一个或多个专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑设备(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、通用处理器、控制器、微控制器、微处理器、用于执行本申请所述功能的其它电子单元或其组合中。

对于软件实现，可通过执行本文所述功能的模块(例如过程、函数等)来实现本文所述的技术。软件代码可存储在存储器中并通过处理器执行。存储器可以在处理器中或在处理器外部实现。

具体地，处理器320还用于读取所述计算机程序，执行上述任一所述的方法。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露方法和装置，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理包括，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述收发方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)、随机存取存储器 (Random Access Memory，简称RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种室内全景相机的空间标定装置，其特征在于，包括：

标注模块，所述标注模块用于在空间地面上选择标定点；

基准全景相机，所述基准全景相机用于记录所述标定点的坐标；

全景相机，所述全景相机与所述基准全景相机间隔开设置，所述全景相机用于记录所述标定点的坐标；

建模模块，所述建模模块用于建立三维坐标系，所述建模模块确定所述基准全景相机距离地面的高度H₁，并定义其在地面的投影为三维坐标系原点；

计算模块，所述计算模块用于计算所述全景相机的三维坐标以计算所述全景相机相对于所述基准全景相机的位置；

所述标注模块选择的标定点为点A和点B，所述基准全景相机记录点A的PT坐标为(P₁A，T₁A)，记录点B的PT坐标为(P₁B，T₁B)，所述全景相机记录点A的PT坐标为(P₂A，T₂A)，记录点B的PT坐标为(P₂B，T₂B)；其中，T₁A为点A和基准全景相机的连线与XY平面之间的夹角；P₁A为点A和基准全景相机在XY平面上投影的连线与Y轴之间的夹角；T₁B为点B和基准全景相机连线与XY平面之间的夹角；P₁B为点B和基准全景相机在XY平面上投影的连线与Y轴之间的夹角；T₂A为点A和全景相机的连线与XY平面之间的夹角；P₂A为点A和全景相机在XY平面上投影的连线与Y轴之间的夹角；T₂B为点B和全景相机的连线与XY平面之间的夹角；P₂B为点B和全景相机在XY平面上投影的连线与Y轴之间的夹角；

所述计算模块计算出点A在三维坐标系中的坐标(X_A，Y_A)和点B在三维坐标系中的坐标(X_B，Y_B)，

假设所述全景相机的三维坐标为(X₂，Y₂，Z₂),计算所述全景相机的三维坐标：

Z₂＝[(X_A-X₂)·tan T₂A]/sin(P₂A)。

2.根据权利要求1所述的室内全景相机的空间标定装置，其特征在于，所述标注模块通过查看所述基准全景相机或所述全景相机的视频选择地面上的标定点。

3.如权利要求1所述的室内全景相机的空间标定装置，其特征在于，所述计算模块包括：

第一计算模块，所述第一计算模块根据立体几何关系计算点A在三维坐标系中的坐标(X_A，Y_A)：

4.如权利要求3所述的室内全景相机的空间标定装置，其特征在于，所述计算模块还包括：

第二计算模块，所述第二计算模块根据立体几何关系计算点B在三维坐标系中的坐标(X_B，Y_B)：

5.如权利要求4所述的室内全景相机的空间标定装置，其特征在于，所述计算模块还包括：

第三计算模块，所述第三计算模块根据立体几何关系计算所述全景相机的三维坐标(X₂，Y₂，Z₂)与点A和点B之间的位置关系：

6.一种定位装置，其特征在于，包括权利要求1-5中任一项所述的室内全景相机的空间标定装置。

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