CN110749311A - 定位方法、装置以及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种定位方法、装置以及存储介质，包括：通过获取到云台位置信息以及云台相对于待定位点的第一云台角度；将地面上设定点作为相机拍照的画面中心，获取到相机回传的云台相对于设定点的第二云台角度以及设定点的坐标；计算得到云台相对于设定点的实际的第三云台角度；利用实际云台角度、云台的位置信息确定待定位点的位置信息，从而实现自动计算相机对图像中任意位置点的水平角和俯仰角，从而确定目标点的经纬度，进而实现对目标点的精确定位。

Description

定位方法、装置以及存储介质

技术领域

本发明视频监控领域的标定和目标定位，尤其涉及一种定位方法、装置以及存储介质。

背景技术

在一些突发事件或者极端环境中，往往需要对突发事件位置进行定位。

例如，森林发生火灾时，就涉及到对火场进行定位，由于无法人为直接进行定位，一般需要借助设备来完成。

而随着视频监控技术的发展，数字云台搭载热成像相机具有价格低廉、安全可靠的优点，也逐渐被应用于森林防火领域。热成像相机内置的热像仪可以探测相机视野内物体的温度，若发现温度高于设置的报警阈值，则进行实时报警。数字云台可控制相机在水平和垂直方向进行旋转，通过相机轮巡的方式，仅用一台设备便可以监控以云台为中心、以一定距离为半径的区域，及时发现异常，消除潜在隐患。云台通常安装在铁塔顶端，对监控区域形成俯视视角，当热成像设备发生火情报警时，可根据设备回传的俯仰角和云台的安装高度计算出相机与火点的直线距离，再根据计算得到的距离、设备回传的水平角和云台所在的经纬度进一步计算出地面上着火点处的经纬度，即完成了对火点的定位。

现有技术中，云台需装配激光测距仪，成本昂贵，而且激光测距仪的有效测量距离有限，容易受到烟雾、灰尘、雨滴等的干扰。同时标定过程复杂，不适用于可变焦设备，一旦相机焦距发生改变，需要重新进行标定以获取相机内参。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种定位方法、装置以及存储介质，能够确定目标点的经纬度，实现对目标点的精确定位。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种定位方法，该方法包括：获取到云台位置信息以及云台相对于待定位点的第一云台角度；将地面上设定点作为相机拍照的画面中心，获取到相机回传的云台相对于设定点的第二云台角度以及设定点的坐标；计算云台相对于所述设定点的实际的第三云台角度；基于第二云台角度以及第三云台角度的差值确定相机的角度误差；基于第一云台角度以及相机的角度误差确定云台相对于待定位点的实际云台角度；利用实际云台角度、云台的位置信息确定待定位点的位置信息。

其中，云台角度包括水平角和俯仰角；基于第一云台角度以及相机的角度误差确定相机相对于待定位点的实际云台角度的步骤包括：

将相机在相机的视场角范围内水平旋转一周，在每一个旋转点分别拍摄一幅图像；其中相邻两个旋转点拍摄的图像至少有设定比例的区域重合；根据相邻两个旋转点拍摄的图像中相机相对于相同的匹配点的水平角将相机的水平角划分成多个区间；确定第一云台角度中的水平角所在区间，并根据区间确定第一云台角度对应的水平角偏移量以及俯仰角偏移量；根据第一云台角度、相机的角度误差以及第一云台角度对应的水平角偏移量以及俯仰角偏移量确定相机相对于待定位点的实际云台角度。

其中，将相机在相机的视场角范围内水平旋转一周，在每一个旋转点分别拍摄一幅图像的步骤包括：通过相机在第一旋转点拍摄第一图像后，将相机水平旋转设定角度到达第二旋转点拍摄第二图像；其中，第一图像与第二图像至少有设定比例的区域重合；确定第一云台角度中的水平角所在区间，并根据区间确定第一云台角度对应的水平角偏移量以及俯仰角偏移量的步骤包括：获取到相同匹配点分别在第一图像和第二图像中的位置信息，并计算得到相机旋转之前相机相对于匹配点的第一水平角度，以及相机旋转之后相机相对于匹配点的第二水平角度；

基于第一水平角度、第二水平角以及相同匹配点分别在第一图像和第二图像中的位置信息确定匹配点的水平角偏移量以及俯仰角偏移量，并将水平角偏移量以及俯仰角偏移量确定为相机水平角在第一水平角度和第二水平角度区间内的水平角偏移量以及俯仰角偏移量。

其中，基于第一水平角度、第二水平角以及相同匹配点分别在第一图像和第二图像中的位置信息确定匹配点的水平角偏移量以及俯仰角偏移量的步骤包括：

通过如下公式(1)计算匹配点的水平角角度偏移量ΔP₁，

通过如下公式(2)计算匹配点的俯仰角偏移量ΔT₁：

其中，(u₁,v₁)为相同匹配点在第一图像的位置信息；(u₂,v₂)为相同匹配点在第二图像中的坐标，P2为第一水平角，P3为第二水平角；Ah为相机的水平视场角，Av为相机的垂直视场角；W为相机的水平像素数。

其中，设定比例为1/3。

其中，利用实际云台角度、云台的位置信息确定待定位点的位置信息的步骤包括：

通过如下公式(3)确定待定位点的位置(x，y)：

其中，

(x₀,y₀)为云台的位置信息；h为云台的高度，p为实际水平角度，q为实际俯仰角，R为地球半径。

其中，待定位点为火点。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种定位装置，该定位装置包括：云台位置信息模块，用于获取云台位置信息；云台角度获取模块，用于获取待定位点的第一云台角度以及云台相对设定点的第二云台角度；第一角度计算模块，用于计算云台相对于设定点的实际的第三云台角度；角度误差确定模块，用于确定相机的角度误差；第二角度确定模块，用于确定云台相对于待定点的实际云台角度；待定位点位置确定模块，用于确定待定位点的位置信息。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种定位装置，该定位装置包括：云台；相机，相机安装在云台上；处理器，处理器连接云台及相机；存储器，与处理器连接，处理器用于执行存储器存储的程序指令，以实现权利要上述任一项的方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种存储介质，该存储介质存储有程序数据，程序数据能够被执行以实现上述任一项定位方法的步骤。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明通过获取到云台位置信息以及云台相对于待定位点的第一云台角度；将地面上设定点作为相机拍照的画面中心，获取到相机回传的云台相对于设定点的第二云台角度以及设定点的坐标；计算得到云台相对于设定点的实际的第三云台角度；利用实际云台角度、云台的位置信息确定待定位点的位置信息，从而实现自动计算相机对图像中任意位置点的水平角和俯仰角，从而确定目标点的经纬度，进而实现对目标点的精确定位。

附图说明

图1本发明定位方法一实施方式的流程示意图；

图2是图1的定位方法一实施方式的数学模型示意图；

图3是图1的步骤S105的具体流程示意图；

图4本发明定位装置的第一实施方式的结构示意图；

图5本发明定位装置的第二实施方式的结构示意图；

图6是本发明提供的存储介质一实施方式的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明保护的范围。

参阅图1和图2，图1是本发明一种定位方法一实施方式的流程图，图2是图1中定位方法一实施方式的的数学模型示意图，结合图1和图2，本实施方式的定位方法包括：

S101：获取到云台位置信息以及云台相对于待定位点的第一云台角度。

在本实施方式中，云台可以安装在铁塔顶端，其中，云台可以进行旋转。具体地，云台的水平角以正北方向为0度，支持水平方向[0,360]度旋转，俯仰角以地面水平为0度，支持垂直方向[-45,60]度旋转。云台上固定安装有相机，相机可以跟随云台的一起进行运动。具体地，云台进行旋转的时候，相机跟随云台的旋转同步进行旋转运动。其中，相机可以采用热成像相机。

可选地，云台固定安装在铁塔顶端，相机安装在云台上，相机可以进行旋转以及拍摄照片，其中，相机的水平角以正北方向为0度，支持水平方向[0,360]度旋转，俯仰角以地面水平为0度，支持垂直方向[-45,60]度旋转。

在本实施例中，在需要对待定位点进行定位的时候，首先通过云台获取云台的位置信息，其中，云台的位置信息具体为云台的经纬度坐标(x₀,y₀)以及云台的高度h。云台获取到自身的位置信息后，控制云台旋转并通过云台上的相机拍摄待定位点的图像信息，云台通过相机拍摄的图像信息，获取云台相对于待定位点的第一云台角度，其中云台角度包括云台的水平角和俯仰角。

S102：将地面上设定点作为相机拍照的画面中心，获取到相机回传的云台相对于设定点的第二云台角度以及设定点的坐标。

在本实施例中，控制云台旋转对准地面上某一点，将该点确定为设定点，然后控制相机将该设定点作为画面的中心点进行拍照，从而获取包含该设点的的图像信息。在控制相机拍摄到该设定点作为画面的中心点的图像信息时，获取当前时刻相机回传的云台相对于设定点的第二云台角度(P₀,T₀)以及设定点的坐标(x₁,y₁)，其中，P₀为第二云台角度的云台水平角，T₀为第二云台角度的云台俯仰角。

S103：计算云台相对于所述设定点的实际的第三云台角度。

在本实施例中，在云台旋转对准设定点后，根据步骤S102中获取的当前时刻相机回传的云台相对于设定点的第二云台角度(P₀,T₀)、设定点的坐标(x₁,y₁)以及图2的定位数学模型，计算云台上的相机与设定点连线的实际第三云台角度(P₁,T₁)。

S104：基于第二云台角度以及第三云台角度的差值确定相机的角度误差。

在本实施例中，在获取到云台当前时刻相机回传的云台相对于设定点的第二云台角度(P₀,T₀)以及计算得到的云台相对于设定点的实际第三云台角度(P₁,T₁)后，通过如下公式可以计算得到相机的初始角度误差，具体地：

通过如下公式(4)可以计算得到相机的水平角的初始误差ΔP₀,

通过如下公式(5)可以计算得到相机的初始俯仰角度误差ΔT₀：

ΔP₀＝P₁-P₀ (4)

ΔT₀＝T₁-T₀ (5)

S105：基于第一云台角度以及相机的角度误差确定云台相对于待定位点的实际云台角度。

在本实施例中，由于相机底座或支架的倾斜，云台经过旋转后，相机跟随云台旋转每扫描一定的角度，所确定的平面与水平面之间的夹角、相机光轴与图像中心点所在直线的水平角度变化量都会发生改变，因此仅使用步骤S104无法完成对角度的校正。因此还需要确定云台在不同的区间范围内不同云台角度对应的水平角偏移量以及俯仰角偏移量。

请参阅图3，图3是图1的步骤S105的具体流程示意图，具体地：

S301:将相机在相机的视场角范围内水平旋转一周，在每一个旋转点分别拍摄一幅图像。

在本实施例中，云台可以在水平方向[0,360]度旋转、垂直方向[-45,60]度旋转，其中相机安装在云台上，可以跟随云台同步进行水平方向[0,360]度旋转、垂直方向[-45,60]度旋转。云台在水平方向旋转过程中，相机跟随云台在相机的视场角范围内水平旋转一周，在旋转过程中，相机在每一个旋转点分别拍摄一副图像。

在本实施例中，云台准备水平旋转后，相机在第一旋转点拍摄第一图像。在相机拍摄到第一图像后，云台水平旋转设定角度到达第二旋转点并拍摄第二图像，其中第一图像与第二图像至少有设定比例的区域重合。

其中，云台水平旋转设定角度可以设置为云台每次旋转角度不大于相机水平视角场的2/3，相机在相邻旋转点拍摄的图像至少有设定比例的区域重合，相邻旋转点相机旋转前后拍摄的两幅图像至少有1/3的重合区域，例如：第一图像与第二图像至少有1/3的重合区域。

在本实施例中，相机在第一旋转点和第二旋转点分别拍摄第一图像和第二图像后，对第一图像和第二图像进行特征提取和匹配。云台获取同一匹配点在两幅图像中的坐标分别为(u₁,v₁)，(u₂,v₂),旋转之前的云台角度为(P₂,T₂)，旋转之后的云台角度为(P₃,T₂)，通过计算可以得到该匹配点横坐标偏移的角度ΔP1和纵坐标偏移的角度ΔT₁，则相机的水平角在[P₂,P₃]区间内，可认为ΔP₁、ΔT₁分别为水平角和俯仰角的偏移量。

在本实施例中，通过获取到的相同匹配点分别在第一图像和第二图像中的位置信息，即同一匹配点在两幅图像中的坐标：(u₁,v₁)，(u₂,v₂)，计算得到相机旋转之前相机相对于相同匹配点的第一水平角度，以及相机旋转之后相机相对于相同匹配点的第二水平角度。

在得到第一水平角度以及第二水平角度后，基于第一水平角度、第二水平角以及相同匹配点分别在第一图像和第二图像中的位置信息确定匹配点的水平角偏移量以及俯仰角偏移量，并将水平角偏移量以及俯仰角偏移量确定为相机水平角在第一水平角度和第二水平角度区间内的水平角偏移量以及俯仰角偏移量。

具体地，云台获取相机的水平视场角为Ah，垂直视场角为Av，图像分辨率为W×H，控制相机水平旋转一定的角度，且旋转角度不大于水平视场角的2/3，保证旋转前后拍摄的两幅图像至少有1/3的重合区域，再对两幅图像进行特征提取和匹配。则同一匹配点在两幅图像中的坐标分别为(u₁,v₁)，(u₂,v₂),旋转之前的云台角度为(P₂,T₂)，旋转之后的云台角度为(P₃,T₂)，通过如下公式(1)计算所述匹配点的水平角角度偏移量ΔP₁，

通过如下公式(2)计算所述匹配点的俯仰角偏移量ΔT₁：

其中，(u₁,v₁)为相同匹配点在所述第一图像的位置信息；(u₂,v₂)为相同匹配点在第二图像中的坐标，P2为第一水平角，P3为第二水平角；Ah为相机的水平视场角，Av为相机的垂直视场角；W为相机的水平像素数。

其中，相机的水平角在[P₂,P₃]区间内，可认为ΔP₁、ΔT₁分别为水平角和俯仰角的偏移量。在相机跟随云台同步旋转，水平扫描一周，按照上述过程拍摄多幅图像，进行多次特征提取和匹配，即得到水平角在不同区间内对应的角度偏移量：ΔP₁,ΔP₂,ΔP₃…和ΔT₁,ΔT₂,ΔT₃…，每次使用时，只需要确定水平角所在的区间，将云台回传的水平角和俯仰角分别加上对应的初始误差和偏移量即可完成对角度的校正。

S302:根据相邻两个旋转点拍摄的图像中相机相对于相同的匹配点的水平角将相机的水平角划分成多个区间。

在本实施例中，重复步骤S301，在相机跟随云台同步旋转，水平扫描一周，按照上述过程拍摄多幅图像，进行多次特征提取和匹配，即得到水平角在不同区间内对应的角度偏移量：ΔP₁,ΔP₂,ΔP₃…和ΔT₁,ΔT₂,ΔT₃…，每次使用时，只需要确定水平角所在的区间，将云台回传的水平角和俯仰角分别加上对应的初始误差和偏移量即可完成对角度的校正。

S303:确定第一云台角度中的水平角所在区间，并根据区间确定第一云台角度对应的水平角偏移量以及俯仰角偏移量。

在本实施例中，通过步骤S301、302将云台在水平方向[0,360]度上划分为多个区域后，在进行定位过程中，只需通过确定第一角度中的水平角所在的区间，即可根据水平角所在区间确定第一云台角度对应的水平角偏移量ΔP_i以及俯仰角偏移量ΔT_i，云台提取该对应的水平角偏移量ΔP_i以及俯仰角偏移量ΔT_i用于后续计算。

S304:根据第一云台角度、相机的角度误差以及第一云台角度对应的水平角偏移量以及俯仰角偏移量确定相机相对于待定位点的实际云台角度。

在本实施例中，云台获取地球极半径为R(R一般取63656755米)，云台的安装高度为|OH|＝h，经纬度坐标为(x₀,y₀)，相机的水平角为P，俯仰角为T，根据图2的定位数学模型，计算地面上待匹配点F的经纬度坐标(x,y)

通过如下公式(3)确定所述待定位点的位置(x，y)：

其中，

(x₀,y₀)为云台的位置信息；h为云台的高度，p为实际水平角度，q为实际俯仰角，R为地球半径。

S106：利用实际云台角度、云台的位置信息确定待定位点的位置信息。

在本实施例中，在需要对待定位点进行定位的时候，云台旋转使得相机对准待定位点并进行图像拍摄，获取该待定位点在图像中的坐标(u,v)，拍摄到图像的图像分辨率W×H，相机的实际角度(P,T)以及相机水平视场角为Ah和垂直视场角为Av，通过公式(6)、(7)将该待定位点转换为处于图像中心时的相机角度(p,t)：

p＝P-(W/2-u)*Ah/W (6)

t＝T-(H/2-v)*Av/H (7)

则校正后的相机角度应为：(p+ΔP₀+ΔP_i,t+ΔT₀+ΔT_i)，

通过图2的定位数学模型即可计算出待定位点的时间经纬度，完成定位。

在一具体的实施场景中，可通过该定位方法对林火定位，其中，待定位点为火点，当发生火情报警时，根据火点在图像中的坐标(u,v)、图像分辨率W×H、相机的实际角度(P,T)和相机水平视场角为Ah和垂直视场角为Av计算火点处于图像中心时的相机角度(p,t)：p＝P-(W/2-u)*Ah/W，t＝T-(H/2-v)*Av/H，则校正后的相机角度应为：(p+ΔP₀+ΔP_i,t+ΔT₀+ΔT_i)，使用图2的定位数学模型即可计算出火点的经纬度，完成火点定位。

区别于现有技术，本实施方式通过获取到云台位置信息以及云台相对于待定位点的第一云台角度；将地面上设定点作为相机拍照的画面中心，获取到相机回传的云台相对于设定点的第二云台角度以及设定点的坐标；计算得到云台相对于设定点的实际的第三云台角度；基于第二云台角度以及第三云台角度的差值确定相机的角度误差；基于第一云台角度以及相机的角度误差确定云台相对于待定位点的实际云台角度；利用实际云台角度、云台的位置信息确定待定位点的位置信息，从而实现自动计算相机对图像中任意位置点的水平角和俯仰角，最终确定目标点的经纬度，同时利用图像特征提取和匹配技术，建立水平角在[0,360]度范围内的不同区间内，与角度误差的对应关系，完成对角度的校正，进而实现对目标点的精确定位。

基于总的发明构思，本发明还提出了一种定位装置，请参阅图4，图4是本发明定位装置的第一实施方式结构示意图，包括：

云台位置信息模块401，用于获取云台位置信息以及设定点的坐标；

云台角度获取模块402，用于获取待定位点的第一云台角度以及云台相对设定点的第二云台角度；

第一角度计算模块403，用于计算云台相对于设定点的实际的第三云台角度；

角度误差确定模块404，用于确定相机的角度误差；

第二角度确定模块405，用于确定云台相对于待定点的实际云台角度；

待定位点位置确定模块406，用于确定待定位点的位置信息。

在本实施方式中，云台可以安装在铁塔顶端，其中，云台可以进行旋转。具体地，云台的水平角以正北方向为0度，支持水平方向[0,360]度旋转，俯仰角以地面水平为0度，支持垂直方向[-45,60]度旋转。云台上固定安装有相机，相机可以跟随云台的一起进行运动。具体地，云台进行旋转的时候，相机跟随云台的旋转同步进行旋转运动。其中，相机可以采用热成像相机。

具体地，在需要对待定位点进行定位的时候，首先通过云台位置信息模块401获取云台的位置信息，其中，云台的位置信息具体为云台的经纬度坐标(x₀,y₀)以及云台的高度h。

在本实施例中，云台位置信息模块401获取到自身的位置信息后，控制云台旋转并通过云台上的相机拍摄待定位点的图像信息，云台角度获取模块402通过相机拍摄的图像信息，获取云台相对于待定位点的第一云台角度，其中云台角度包括云台的水平角和俯仰角。

在本实施例中，控制云台旋转对准地面上某一点，将该点确定为设定点，然后控制相机将该设定点作为画面的中心点进行拍照，从而获取包含该设点的的图像信息。在控制相机拍摄到该设定点作为画面的中心点的图像信息时，云台角度获取模块402获取当前时刻相机回传的云台相对于设定点的第二云台角度(P₀,T₀)，云台位置信息模块401获取当前时刻的设定点的坐标(x₁,y₁)，其中，P₀为第二云台角度的云台水平角，T₀为第二云台角度的云台俯仰角。

在本实施例中，在云台旋转对准设定点后，根据步骤S102中获取的当前时刻相机回传的云台相对于设定点的第二云台角度(P₀,T₀)、设定点的坐标(x₁,y₁)以及图2的定位数学模型，第一角度计算模块403计算云台上的相机与设定点连线的实际第三云台角度(P₁,T₁)。

在本实施例中，云台角度获取模块402在获取到云台当前时刻相机回传的云台相对于设定点的第二云台角度(P₀,T₀)以及第一角度计算模块403计算得到的云台相对于设定点的实际第三云台角度(P₁,T₁)后，角度误差确定模块404通过如下公式可以计算得到相机的初始角度误差，具体地：

通过如下公式(4)可以计算得到相机的水平角的初始误差ΔP₀,

通过如下公式(5)可以计算得到相机的初始俯仰角度误差ΔT₀：

ΔP₀＝P₁-P₀ (4)

ΔT₀＝T₁-T₀ (5)

在本实施例中，云台可以在水平方向[0,360]度旋转、垂直方向[-45,60]度旋转，其中相机安装在云台上，可以跟随云台同步进行水平方向[0,360]度旋转、垂直方向[-45,60]度旋转。云台在水平方向旋转过程中，相机跟随云台在相机的视场角范围内水平旋转一周，在旋转过程中，相机在每一个旋转点分别拍摄一副图像。

在本实施例中，云台准备水平旋转后，相机在第一旋转点拍摄第一图像。在相机拍摄到第一图像后，云台水平旋转设定角度到达第二旋转点并拍摄第二图像，其中第一图像与第二图像至少有设定比例的区域重合。

其中，云台水平旋转设定角度可以设置为云台每次旋转角度不大于相机水平视角场的2/3，相机在相邻旋转点拍摄的图像至少有设定比例的区域重合，相邻旋转点相机旋转前后拍摄的两幅图像至少有1/3的重合区域，例如：第一图像与第二图像至少有1/3的重合区域。

在本实施例中，相机在第一旋转点和第二旋转点分别拍摄第一图像和第二图像后，对第一图像和第二图像进行特征提取和匹配。云台位置信息模块401云台获取同一匹配点在两幅图像中的坐标分别为(u₁,v₁)，(u₂,v₂),云台角度获取模块402获取相机旋转之前的云台角度为(P₂,T₂)以及旋转之后的云台角度为(P₃,T₂)，角度误差确定模块404通过计算可以得到该匹配点横坐标偏移的角度ΔP1和纵坐标偏移的角度ΔT₁，则相机的水平角在[P₂,P₃]区间内，可认为ΔP₁、ΔT₁分别为水平角和俯仰角的偏移量。

在本实施例中，云台位置信息模块401获取到的相同匹配点分别在第一图像和第二图像中的位置信息，即同一匹配点在两幅图像中的坐标：(u₁,v₁)，(u₂,v₂)，计算得到相机旋转之前相机相对于相同匹配点的第一水平角度，以及相机旋转之后相机相对于相同匹配点的第二水平角度。

在得到第一水平角度以及第二水平角度后，基于第一水平角度、第二水平角以及相同匹配点分别在第一图像和第二图像中的位置信息确定匹配点的水平角偏移量以及俯仰角偏移量，并将水平角偏移量以及俯仰角偏移量确定为相机水平角在第一水平角度和第二水平角度区间内的水平角偏移量以及俯仰角偏移量。

具体地，云台位置信息模块401获取相机的水平视场角为Ah，垂直视场角为Av，图像分辨率为W×H，控制相机水平旋转一定的角度，且旋转角度不大于水平视场角的2/3，保证旋转前后拍摄的两幅图像至少有1/3的重合区域，再对两幅图像进行特征提取和匹配。则同一匹配点在两幅图像中的坐标分别为(u₁,v₁)，(u₂,v₂),旋转之前的云台角度为(P₂,T₂)，旋转之后的云台角度为(P₃,T₂)，角度误差确定模块404通过如下公式(1)计算所述匹配点的水平角角度偏移量ΔP₁，

通过如下公式(2)计算所述匹配点的俯仰角偏移量ΔT₁：

其中，(u₁,v₁)为相同匹配点在所述第一图像的位置信息；(u₂,v₂)为相同匹配点在第二图像中的坐标，P2为第一水平角，P3为第二水平角；Ah为相机的水平视场角，Av为相机的垂直视场角；W为相机的水平像素数。

其中，相机的水平角在[P₂,P₃]区间内，可认为ΔP₁、ΔT₁分别为水平角和俯仰角的偏移量。在相机跟随云台同步旋转，水平扫描一周，按照上述过程拍摄多幅图像，进行多次特征提取和匹配，即得到水平角在不同区间内对应的角度偏移量：ΔP₁,ΔP₂,ΔP₃…和ΔT₁,ΔT₂,ΔT₃…，每次使用时，只需要确定水平角所在的区间，将云台回传的水平角和俯仰角分别加上对应的初始误差和偏移量即可完成对角度的校正。

在本实施例中，重复上述步骤，在相机跟随云台同步旋转，水平扫描一周，按照上述过程拍摄多幅图像，进行多次特征提取和匹配，即得到水平角在不同区间内对应的角度偏移量：ΔP₁,ΔP₂,ΔP₃…和ΔT₁,ΔT₂,ΔT₃…，每次使用时，只需要确定水平角所在的区间，将云台回传的水平角和俯仰角分别加上对应的初始误差和偏移量即可完成对角度的校正。

在本实施例中，通过上述步骤将云台在水平方向[0,360]度上划分为多个区域后，在进行定位过程中，只需通过确定第一角度中的水平角所在的区间，即可根据水平角所在区间确定第一云台角度对应的水平角偏移量ΔP_i以及俯仰角偏移量ΔT_i，云台提取该对应的水平角偏移量ΔP_i以及俯仰角偏移量ΔT_i用于后续计算。

在本实施例中，云台位置信息模块401获取地球极半径为R(R一般取63656755米)，云台的安装高度为|OH|＝h，经纬度坐标为(x₀,y₀)，相机的水平角为P，俯仰角为T，根据图2的定位数学模型，第二角度确定模块405计算地面上待匹配点F的经纬度坐标(x,y)

通过如下公式(3)确定所述待定位点的位置(x，y)：

其中，

(x₀,y₀)为云台的位置信息；h为云台的高度，p为实际水平角度，q为实际俯仰角，R为地球半径。

在本实施例中，在需要对待定位点进行定位的时候，云台旋转使得相机对准待定位点并进行图像拍摄，云台位置信息模块401获取该待定位点在图像中的坐标(u,v)，拍摄到图像的图像分辨率W×H，相机的实际角度(P,T)以及相机水平视场角为Ah和垂直视场角为Av，待定位点位置确定模块406通过公式(6)、(7)将该待定位点转换为处于图像中心时的相机角度(p,t)：

p＝P-(W/2-u)*Ah/W (6)

t＝T-(H/2-v)*Av/H (7)

则校正后的相机角度应为：(p+ΔP₀+ΔP_i,t+ΔT₀+ΔT_i)，

通过图2的定位数学模型即可计算出待定位点的时间经纬度，完成定位。

基于总的发明构思，本发明还提出了一种定位装置，包括存储器51、处理器50以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序52，处理器执行程序时实现上述各实施例的定位方法的步骤。

基于总的发明构思，本发明还提出了一种存储介质，请参阅图6，图6是本发明提供的存储介质一实施方式的结构示意图。存储介质60中存储有程序数据61，程序数据61可以为程序或指令，该程序数据能够被执行以实现上述各实施例的定位方法。

在一个实施例中，存储介质60可以是终端中的存储芯片、硬盘或者是移动硬盘或者优盘、光盘等其他可读写存储的工具，还可以是服务器等等。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的方法和装置，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施方式仅仅是示意性的，例如，处理器或存储器的划分，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，例如多个处理器与存储器实现的功能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连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或连接，可以是电性，机械或其它的形式。

作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施方式的目的。

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存在，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，也可以采用软件功能单元的形式实现。

集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品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)或处理器(processor)执行本发明各个实施方式方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

区别于现有技术，本实施方式通过获取到云台位置信息以及云台相对于待定位点的第一云台角度；将地面上设定点作为相机拍照的画面中心，获取到相机回传的云台相对于设定点的第二云台角度以及设定点的坐标；计算得到云台相对于设定点的实际的第三云台角度；基于第二云台角度以及第三云台角度的差值确定相机的角度误差；基于第一云台角度以及相机的角度误差确定云台相对于待定位点的实际云台角度；利用实际云台角度、云台的位置信息确定待定位点的位置信息，从而实现自动计算相机对图像中任意位置点的水平角和俯仰角，最终确定目标点的经纬度，实现对目标点的精确定位。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种定位方法，其特征在于，所述方法包括：

获取到云台位置信息以及云台相对于待定位点的第一云台角度；

将地面上设定点作为相机拍照的画面中心，获取到所述相机回传的所述云台相对于所述设定点的第二云台角度以及所述设定点的坐标；

计算得到所述云台相对于所述设定点的实际的第三云台角度；

基于所述第二云台角度以及所述第三云台角度的差值确定所述相机的角度误差；

基于所述第一云台角度以及所述相机的角度误差确定所述云台相对于所述待定位点的实际云台角度；

利用所述实际云台角度、所述云台的位置信息确定所述待定位点的位置信息。

2.根据权利要求1所述的定位方法，其特征在于，云台角度包括水平角和俯仰角；所述基于所述第一云台角度以及所述相机的角度误差确定所述相机相对于所述待定位点的实际云台角度的步骤包括：

将所述相机在所述相机的视场角范围内水平旋转一周，在每一个旋转点分别拍摄一幅图像；其中相邻两个旋转点拍摄的图像至少有设定比例的区域重合；

根据相邻两个旋转点拍摄的图像中所述相机相对于相同的匹配点的水平角将所述相机的水平角划分成多个区间；

确定所述第一云台角度中的水平角所在区间，并根据所述区间确定所述第一云台角度对应的水平角偏移量以及俯仰角偏移量；

根据所述第一云台角度、所述相机的角度误差以及所述第一云台角度对应的水平角偏移量以及俯仰角偏移量确定所述相机相对于所述待定位点的实际云台角度。

3.根据权利要求2所述的定位方法，其特征在于，所述将所述相机在所述相机的视场角范围内水平旋转一周，在每一个旋转点分别拍摄一幅图像的步骤包括：

通过所述相机在第一旋转点拍摄第一图像后，将所述相机水平旋转设定角度到达第二旋转点拍摄第二图像；其中，所述第一图像与所述第二图像至少有设定比例的区域重合；

所述确定所述第一云台角度中的水平角所在区间，并根据所述区间确定所述第一云台角度对应的水平角偏移量以及俯仰角偏移量的步骤包括：

获取到相同匹配点分别在所述第一图像和所述第二图像中的位置信息，并计算得到所述相机旋转之前所述相机相对于所述匹配点的第一水平角度，以及所述相机旋转之后所述相机相对于所述匹配点的第二水平角度；

基于所述第一水平角度、所述第二水平角以及相同匹配点分别在所述第一图像和所述第二图像中的位置信息确定所述匹配点的水平角偏移量以及俯仰角偏移量，并将所述水平角偏移量以及俯仰角偏移量确定为所述相机水平角在所述第一水平角度和所述第二水平角度区间内的水平角偏移量以及俯仰角偏移量。

4.根据权利要求3所述的定位方法，其特征在于，所述基于所述第一水平角度、所述第二水平角以及相同匹配点分别在所述第一图像和所述第二图像中的位置信息确定所述匹配点的水平角偏移量以及俯仰角偏移量的步骤包括：

通过如下公式(1)计算所述匹配点的水平角角度偏移量ΔP₁，

通过如下公式(2)计算所述匹配点的俯仰角偏移量ΔT₁：

其中，(u₁,v₁)为所述相同匹配点在所述第一图像的位置信息；(u₂,v₂)为所述相同匹配点在所述第二图像中的坐标，P2为第一水平角，P3为第二水平角；Ah为所述相机的水平视场角，Av为所述相机的垂直视场角；W为所述相机的水平像素数。

5.根据权利要求3所述的定位方法，其特征在于，所述设定比例为1/3。

6.根据权利要求4所述的定位方法，其特征在于，所述利用所述实际云台角度、所述云台的位置信息确定所述待定位点的位置信息的步骤包括：

通过如下公式(3)确定所述待定位点的位置(x，y)：

其中，

(x₀,y₀)为所述云台的位置信息；h为所述云台的高度，p为实际水平角度，q为实际俯仰角，R为地球半径。

7.根据权利要求1～6任一项所述的定位方法，其特征在于，所述待定位点为火点。

8.一种定位装置，其特征在于，包括

云台位置信息模块，用于获取所述云台位置信息以及所述设定点的坐标；

云台角度获取模块，用于获取所述待定位点的第一云台角度以及所述云台相对所述设定点的第二云台角度；

第一角度计算模块，用于计算所述云台相对于所述设定点的实际的第三云台角度；

角度误差确定模块，用于确定所述相机的角度误差；

第二角度确定模块，用于确定所述云台相对于所述待定点的实际云台角度；

待定位点位置确定模块，用于确定所述待定位点的位置信息。

9.一种定位装置，其特征在于，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其中，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至7任一项所述的定位方法的步骤。

10.一种存储介质，其特征在于，存储有程序数据，所述程序数据能够被执行以实现如权利要求1-7任一项所述定位方法的步骤。

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