CN113643350B - 在视频画面上进行立体测量的方法、装置、终端设备 - Google Patents

Abstract

本公开的实施例公开了在视频画面上进行立体测量的方法、装置、终端设备。该方法的一具体实施方式包括：获取待处理的目标图像，其中，目标图像为摄像机视频画面；获取用户确定的目标像素点坐标集合，其中，目标像素点坐标集合包括目标底轮廓像素点坐标集合、目标顶点坐标和目标底中心点坐标；基于目标顶点坐标和目标底中心点坐标，确定物理高度；基于目标底轮廓像素点坐标集合，确定目标截面积；将物理高度和目标截面积的乘积确定为目标体积；将目标体积发送至目标终端设备以用于信号输出。该方法直接在摄像机中的视频画面测量目标像素点坐标集合对应的物体的体积，避免了空间矫形处理，简化了处理流程，提高了信号输出的准确度。

Description

在视频画面上进行立体测量的方法、装置、终端设备

技术领域

本公开的实施例涉及计算机技术领域，具体涉及在视频画面上进行立体测量的方法、装置、终端设备。

背景技术

空间量测与计算是指对地理信息系统中各种空间目标的基本参数进行量算与分析，如空间目标的位置、距离、周长、面积、体积、曲率、空间形态以及空间分布等。空间量测与计算是地理信息系统中获取地理空间信息的基本手段，所获得的基本空间参数是进行复杂空间分析、模拟与决策制定的基础。在现有技术中，只涉及在二维地图模型中进行测距，测面积操作，以及在三维地图模型中，进行高度测量操作，还没有在实时视频中直接进行测高的操作，也没有在实时视频中直接测算目标体积的操作。

然而，当在视频中获取空间目标体积时，经常会存在如下技术问题：现有技术无法在视频上测量目标的高度，在视频上绘制高度线，只能按照路程距离计算，并没有考虑其空间投影等因素，因为视频画面是有空间立体属性和画面畸变属性的，高度不等同于长度，是有区别的，用长度值表示高度，最终生成的目标体积往往误差很大。

发明内容

本公开的内容部分用于以简要的形式介绍构思，这些构思将在后面的具体实施方式部分被详细描述。本公开的内容部分并不旨在标识要求保护的技术方案的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求的保护的技术方案的范围。

本公开的一些实施例提出了在视频画面上进行立体测量的方法、装置、终端设备，来解决以上背景技术部分提到的技术问题中的一项或多项。

第一方面，本公开的一些实施例提供了一种在视频画面上进行立体测量的方法，该方法包括：获取待处理的目标图像，其中，目标图像为摄像机视频画面；获取用户确定的目标像素点坐标集合，其中，目标像素点坐标集合包括目标底轮廓像素点坐标集合、目标顶点坐标和目标底中心点坐标；基于目标顶点坐标和目标底中心点坐标，确定物理高度；基于目标底轮廓像素点坐标集合，确定目标截面积；将物理高度和目标截面积的乘积确定为目标体积；将目标体积发送至目标终端设备以用于信号输出。

第二方面，本公开的一些实施例提供了在视频画面上进行立体测量的装置，该装置包括：第一获取单元，被配置成获取待处理的目标图像，其中，目标图像为摄像机视频画面；第二获取单元，被配置成获取用户确定的目标像素点坐标集合，其中，目标像素点坐标集合包括目标底轮廓像素点坐标集合、目标顶点坐标和目标底中心点坐标；第一确定单元，被配置成基于目标顶点坐标和目标底中心点坐标，确定物理高度；第二确定单元，被配置成基于目标底轮廓像素点坐标集合，确定目标截面积；第三确定单元，被配置成将物理高度和目标截面积的乘积确定为目标体积；输出单元，被配置成将目标体积发送至目标终端设备以用于信号输出。

第三方面，本公开的一些实施例提供了一种终端设备，包括：一个或多个处理器；存储装置，其上存储有一个或多个程序，当一个或多个程序被一个或多个处理器执行，使得一个或多个处理器实现如第一方面中任一的方法。

第四方面，本公开的一些实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中，程序被处理器执行时实现如第一方面中任一的方法。

本公开的上述各个实施例具有如下有益效果：通过本公开的一些实施例的在视频画面上进行立体测量的方法直接在摄像机中的视频画面测量目标像素点坐标集合对应的物体的体积，避免了空间矫形处理，简化了处理流程，提高了信号输出的准确度。具体来说，发明人发现，造成目前物体立体测量准确度较差的原因在于：现有技术无法在视频上测量目标的高度，在视频上绘制高度线，只能按照路程距离计算，并没有考虑其空间投影等因素，因为视频画面是有空间立体属性和画面畸变属性的，高度不等同于长度，是有区别的，用长度值表示高度，最终生成的目标体积往往误差很大。基于此，首先，本公开的一些实施例获取待处理的目标图像，其中，目标图像为摄像机视频画面。具体的，目标图像为直接从视频中截取的画面。其次，获取用户确定的目标像素点坐标集合。其中，目标像素点坐标集合包括目标底轮廓像素点坐标集合、目标顶点坐标和目标底中心点坐标。具体的，目标像素点坐标集合对应了视频画面中的目标物体。再次，基于目标顶点坐标和目标底中心点坐标，确定物理高度。然后，基于目标底轮廓像素点坐标集合，确定目标截面积。最后，将物理高度和目标截面积的乘积确定为目标体积，以及，将目标体积发送至目标终端设备以用于信号输出。这种方法能够在视频区域区分计算空间坐标系的高度值和平面坐标系的面积，从而得出规则目标物体的体积值，避免了直接使用物体间的物理路程距离进行计算所导致的矫形问题，从而提高了体积值的准确度，提升了视频中立体测量的水平，改进了用户体验。

附图说明

结合附图并参考以下具体实施方式，本公开各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。贯穿附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素。应当理解附图是示意性的，原件和元素不一定按照比例绘制。

图1是本公开的一些实施例可以应用于其中的示例性系统的架构图；

图2是根据本公开的在视频画面上进行立体测量的方法的一些实施例的流程图；

图3是根据本公开的在视频画面上进行立体测量的装置的一些实施例的流程图；

图4是适于用来实现本公开的一些实施例的终端设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示了本公开的某些实施例，然而应当理解的是，本公开可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例。相反，提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本公开。应当理解的是，本公开的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本公开的保护范围。

另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要注意，本公开中提及的“第一”、“第二”等概念仅用于对不同的装置、模块或单元进行区分，并非用于限定这些装置、模块或单元所执行的功能的顺序或者相互依存关系。

需要注意，本公开中提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的，本领域技术人员应当理解，除非在上下文另有明确指出，否则应该理解为“一个或多个”。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本公开。

图1示出了可以应用本公开的在视频画面上进行立体测量的方法的实施例的示例性系统架构100。

如图1所示，系统架构100可以包括终端设备101、102、103，网络104和服务器105。网络104用以在终端设备101、102、103和服务器105之间提供通信链路的介质。网络104可以包括各种连接类型，例如有线、无线通信链路或者光纤电缆等等。

用户可以使用终端设备101、102、103通过网络104与服务器105交互，以接收或发送消息等。终端设备101、102、103上可以安装有各种通讯客户端应用，例如数据处理应用、信息生成应用、物体测距应用等。

终端设备101、102、103可以是硬件，也可以是软件。当终端设备101、102、103为硬件时，可以是具有显示屏的各种终端设备，包括但不限于智能手机、平板电脑、膝上型便携计算机和台式计算机等等。当终端设备101、102、103为软件时，可以安装在上述所列举的终端设备中。其可以实现成多个软件或软件模块(例如用来提供待处理的目标图像等)，也可以实现成单个软件或软件模块。在此不做具体限定。

服务器105可以是提供各种服务的服务器，例如对终端设备101、102、103输入的目标图像进行存储的服务器等。服务器可以对接收到的目标图像进行处理，并将处理结果(例如目标体积)反馈给终端设备。

需要说明的是，本公开实施例所提供的在视频画面上进行立体测量的方法可以由服务器105，也可以由终端设备执行。

需要指出的是，服务器105的本地也可以直接存储待处理的目标图像，服务器105可以直接提取本地的待处理的目标图像通过处理后得到目标体积，此时，示例性系统架构100可以不包括终端设备101、102、103和网络104。

还需要指出的是，终端设备101、102、103中也可以安装有在在视频画面上进行立体测量应用，此时，处理方法也可以由终端设备101、102、103执行。此时，示例性系统架构100也可以不包括服务器105和网络104。

需要说明的是，服务器105可以是硬件，也可以是软件。当服务器105为硬件时，可以实现成多个服务器组成的分布式服务器集群，也可以实现成单个服务器。当服务器为软件时，可以实现成多个软件或软件模块(例如用来提供在视频画面上进行立体测量服务)，也可以实现成单个软件或软件模块。在此不做具体限定。

应该理解，图1中的终端设备、网络和服务器的数目仅仅是示意性的。根据实现需要，可以具有任意数目的终端设备、网络和服务器。

继续参考图2，示出了根据本公开的在视频画面上进行立体测量的方法的一些实施例的流程200。该在视频画面上进行立体测量的方法，包括以下步骤：

步骤201，获取待处理的目标图像。

在一些实施例中，在视频画面上进行立体测量的方法的执行主体(例如图1所示的服务器)获取待处理的目标图像。其中，目标图像为摄像机视频画面。具体的，目标图像可以是从摄像机播放的视频中实时抓取捕获的一帧图像。

步骤202，获取用户确定的目标像素点坐标集合。

在一些实施例中，上述执行主体获取用户确定的目标像素点坐标集合。其中，目标像素点坐标集合包括目标底轮廓像素点坐标集合、目标顶点坐标和目标底中心点坐标。目标像素点坐标集合用于表征目标物体在目标图像中的位置，目标像素点坐标集合中的目标像素点坐标为三维坐标。可选的，目标图像的拍摄角度包括以下之一：水平拍摄角度、仰视拍摄角度和俯视拍摄角度。

步骤203，基于目标顶点坐标和目标底中心点坐标，确定物理高度。

在一些实施例中，上述执行主体基于目标顶点坐标和目标底中心点坐标，确定物理高度。

可选的，根据目标底中心点坐标和预先确定的摄像机底中心坐标，确定物理距离。具体的，可以利用地球上两个坐标点的地理距离以确定目标底中心点坐标和预先确定的摄像机底中心坐标之间的物理距离。根据物理距离和预先确定的摄像机高度，确定视角参数。根据视角参数、目标顶点坐标和目标底中心点坐标，确定物理高度。具体的，可以根据目标顶点坐标以及摄像机镜头的纵向视角参数计算出摄像机与目标物体顶部的俯仰角。利用三角学原理，可以利用视角参数、目标顶点坐标和目标底中心点坐标来确定物理高度。

步骤204，基于目标底轮廓像素点坐标集合，确定目标截面积。

在一些实施例中，上述执行主体基于目标底轮廓像素点坐标集合，确定目标截面积。

可选的，对于目标底轮廓像素点坐标集合中的每个目标底轮廓像素点，根据该目标底轮廓像素点和预先确定的地球表面参数集合，确定该目标底轮廓像素点的三维交点坐标，以得到三维交点坐标集合。其中，地球表面参数集合包括地球球心坐标和地球半径。

对于三维交点坐标集合中的每个三维交点坐标，将该三维交点坐标转换为地理三维交点坐标，以得到地理三维交点坐标集合。可选的，对于三维交点坐标集合中的每个三维交点坐标，利用下式，基于该三维交点坐标，生成地理三维交点坐标，以得到地理三维交点坐标集合：

其中，(u,v,w)为该三维交点坐标，(X,Y,Z)为地理三维交点坐标，R为旋转矩阵，t为平移矩阵，s为预先确定的摄像机深度值，R、t分别为预先确定的摄像机参数，M为预先确定的摄像机参数矩阵。

基于地理三维交点坐标集合，确定目标截面积。具体的，可以利用多边形面积求解方法根据地理三维交点坐标集合确定目标截面积。具体的，目标截面积可以是目标物体的多边形面积。

步骤205，将物理高度和目标截面积的乘积确定为目标体积。

可选的，上述执行主体将物理高度和目标截面积的乘积确定为目标体积。

步骤206，将目标体积发送至目标终端设备以用于信号输出。

可选的，上述执行主体将目标体积发送至目标终端设备以用于信号输出。其中，目标终端设备可以是电脑，目标终端设备也可以是手机。上述信号输出可以是目标终端设备显示出目标体积值。

图2给出的一个实施例具有如下有益效果：获取待处理的目标图像，其中，目标图像为摄像机视频画面；获取用户确定的目标像素点坐标集合，其中，目标像素点坐标集合包括目标底轮廓像素点坐标集合、目标顶点坐标和目标底中心点坐标；基于目标顶点坐标和目标底中心点坐标，确定物理高度；基于目标底轮廓像素点坐标集合，确定目标截面积；将物理高度和目标截面积的乘积确定为目标体积；将目标体积发送至目标终端设备以用于信号输出。该方法直接在摄像机中的视频画面测量目标像素点坐标集合对应的物体的体积，避免了空间矫形处理，简化了处理流程，提高了信号输出的准确度。

进一步参考图3，作为对上述各图上述方法的实现，本公开提供了一种在视频画面上进行立体测量的装置的一些实施例，这些装置实施例与图2上述的那些方法实施例相对应，该装置具体可以应用于各种终端设备中。

如图3所示，一些实施例的在视频画面上进行立体测量的装置300，装置包括：第一获取单元301，第二获取单元302、第一确定单元303、第二确定单元304、第三确定单元305和输出单元306。其中，第一获取单元301，被配置成获取待处理的目标图像，其中，目标图像为摄像机视频画面。第二获取单元302，被配置成获取用户确定的目标像素点坐标集合。其中，目标像素点坐标集合包括目标底轮廓像素点坐标集合、目标顶点坐标和目标底中心点坐标。第一确定单元303，被配置成基于目标顶点坐标和目标底中心点坐标，确定物理高度。第二确定单元304，被配置成基于目标底轮廓像素点坐标集合，确定目标截面积。第三确定单元305，被配置成将物理高度和目标截面积的乘积确定为目标体积。输出单元306，被配置成将目标体积发送至目标终端设备以用于信号输出。

可以理解的是，该装置300中记载的诸单元与参考图2描述的方法中的各个步骤相对应。由此，上文针对方法描述的操作、特征以及产生的有益效果同样适用于装置300及其中包含的单元，在此不再赘述。

下面参考图4，其示出了适于用来实现本公开实施例的终端设备的计算机系统400的结构示意图。图4示出的终端设备仅仅是一个示例，不应对本公开实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图4所示，计算机系统400包括中央处理单元(CPU，Central Processing Unit)401，其可以根据存储在只读存储器(ROM，Read Only Memory)402中的程序或者从存储部分406加载到随机访问存储器(RAM，Random Access Memory)403中的程序而执行各种适当的动作和处理。在RAM403中，还存储有系统400操作所需的各种程序和数据。CPU 401、ROM 402以及RAM 403通过总线404彼此相连。输入/输出(I/O，Input/Output)接口405也连接至总线404。

以下部件连接至I/O接口405：包括硬盘等的存储部分406；以及包括诸如LAN(局域网，Local Area Network)卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分407。通信部分407经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器408也根据需要连接至I/O接口405。可拆卸介质409，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器408上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分406。

特别地，根据本公开的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分407从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质409被安装。在该计算机程序被中央处理单元(CPU)401执行时，执行本公开的方法中限定的上述功能。需要说明的是，本公开所述的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本公开中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本公开中，计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。

可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本公开的操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如C语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

以上描述仅为本公开的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本公开中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本公开中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (8)

1.一种在视频画面上进行立体测量的方法，包括：

获取待处理的目标图像，其中，所述目标图像为摄像机视频画面；

获取用户确定的目标像素点坐标集合，其中，所述目标像素点坐标集合包括目标底轮廓像素点坐标集合、目标顶点坐标和目标底中心点坐标；

基于所述目标顶点坐标和所述目标底中心点坐标，确定物理高度；

基于所述目标底轮廓像素点坐标集合，确定目标截面积；

将所述物理高度和所述目标截面积的乘积确定为目标体积；

将所述目标体积发送至目标终端设备以用于信号输出；

其中，所述基于所述目标底轮廓像素点坐标集合，确定目标截面积，包括：

对于所述目标底轮廓像素点坐标集合中的每个目标底轮廓像素点，根据该目标底轮廓像素点和预先确定的地球表面参数集合，确定该目标底轮廓像素点的三维交点坐标，以得到三维交点坐标集合，其中，所述地球表面参数集合包括地球球心坐标和地球半径；

对于所述三维交点坐标集合中的每个三维交点坐标，将该三维交点坐标转换为地理三维交点坐标，以得到地理三维交点坐标集合；

基于所述地理三维交点坐标集合，确定所述目标截面积。

2.根据权利要求1所述的方法，所述目标像素点坐标集合用于表征目标物体在所述目标图像中的位置，所述目标像素点坐标集合中的目标像素点坐标为三维坐标。

3.根据权利要求2所述的方法，所述基于所述目标顶点坐标和所述目标底中心点坐标，确定物理高度，包括：

根据所述目标底中心点坐标和预先确定的摄像机底中心坐标，确定物理距离；

根据所述物理距离和预先确定的摄像机高度，确定视角参数；

根据所述视角参数、所述目标顶点坐标和所述目标底中心点坐标，确定所述物理高度。

4.根据权利要求3所述的方法，所述将该三维交点坐标转换为地理三维交点坐标，包括：

利用下式，基于该三维交点坐标，生成所述地理三维交点坐标：

其中，(u，v，w)为该三维交点坐标，(X，Y，Z)为所述地理三维交点坐标，R为旋转矩阵，t为平移矩阵，s为预先确定的摄像机深度值，R、t分别为预先确定的摄像机参数，M为预先确定的摄像机参数矩阵。

5.根据权利要求1-4之一所述的方法，所述目标图像的拍摄角度包括以下之一：水平拍摄角度、仰视拍摄角度和俯视拍摄角度。

6.一种在视频画面上进行立体测量的装置，包括：

第一获取单元，被配置成获取待处理的目标图像，其中，所述目标图像为摄像机视频画面；

第二获取单元，被配置成获取用户确定的目标像素点坐标集合，其中，所述目标像素点坐标集合包括目标底轮廓像素点坐标集合、目标顶点坐标和目标底中心点坐标；

第一确定单元，被配置成基于所述目标顶点坐标和所述目标底中心点坐标，确定物理高度；

第二确定单元，被配置成基于所述目标底轮廓像素点坐标集合，确定目标截面积；

第三确定单元，被配置成将所述物理高度和所述目标截面积的乘积确定为目标体积；

输出单元，被配置成将所述目标体积发送至目标终端设备以用于信号输出；

其中，所述第二确定单元，进一步被配置成：对于所述目标底轮廓像素点坐标集合中的每个目标底轮廓像素点，根据该目标底轮廓像素点和预先确定的地球表面参数集合，确定该目标底轮廓像素点的三维交点坐标，以得到三维交点坐标集合，其中，所述地球表面参数集合包括地球球心坐标和地球半径；对于所述三维交点坐标集合中的每个三维交点坐标，将该三维交点坐标转换为地理三维交点坐标，以得到地理三维交点坐标集合；基于所述地理三维交点坐标集合，确定所述目标截面积。

7.一种终端设备，包括：

一个或多个处理器；

存储装置，其上存储有一个或多个程序；

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-5中任一所述的方法。

8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1-5中任一所述的方法。