CN115589536A - 泳池防溺水多相机空间融合方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了泳池防溺水多相机空间融合方法及装置。所述方法包括：借助泳道的自然区域划分和相机朝向的先验信息，将目标像素所在区域映射到其他相机的像素平面的某一区域，以得到映射关系；根据所述映射关系进行共视空间融合，以得到融合结果。通过实施本发明实施例的方法可实现无缝衔接的多相机共视空间的定位与融合，提高泳池人体目标跟踪的准确率。
Description
技术领域
本发明涉及相机，更具体地说是指泳池防溺水多相机空间融合方法及装置。
背景技术
随着体育事业的发展，人们参加体育活动的热情也越来越高涨，而作为热门运动项目之一的游泳却成为安全事故最高发的运动。根据卫生部公布的不完全统计数据，我国大约每年有5.7万人死于溺水事故，其中青少年占比达到56.04％。
在泳池的防溺水监控过程中，需要对泳池人体目标进行跟踪，以确保泳池人体目标的安全，现有的技术对于泳池人体目标跟踪时只能采用单个相机进行定位和跟踪，哪怕用了多个相机，也无法做到无缝衔接，导致监测准确率较低。
因此，有必要设计一种新的方法，实现无缝衔接的多相机共视空间的定位与融合，提高泳池人体目标跟踪的准确率。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供泳池防溺水多相机空间融合方法及装置。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：泳池防溺水多相机空间融合方法，包括：
借助泳道的自然区域划分和相机朝向的先验信息，将目标像素所在区域映射到其他相机的像素平面的某一区域，以得到映射关系；
根据所述映射关系进行共视空间融合，以得到融合结果。
其进一步技术方案为：所述借助泳道的自然区域划分和相机朝向的先验信息，将目标像素所在区域映射到其他相机的像素平面的某一区域，以得到映射关系，包括：
借助泳道的自然区域划分和相机朝向的先验信息构建相机图像细致化区域划分的mask图；
根据所述mask图确定两两相机之间的层次化区域映射关系，将目标像素所在区域映射到其他相机的像素平面的某一区域，以得到映射关系。
其进一步技术方案为：所述映射关系包括目标像素所在区域及目标像素所在区域的邻域的映射关系。
其进一步技术方案为：所述根据所述映射关系进行共视空间融合，以得到融合结果，包括：
对相机图像细致化区域计算特定的透射变换关系，以得到局部透射变换关系；
利用所述局部透射变换关系代替相机图像两两之间的全局透射变换关系；
根据所述局部透射变换关系进行共视空间融合，以得到融合结果。
其进一步技术方案为：所述根据所述局部透射变换关系进行共视空间融合，以得到融合结果，包括：
通过目标像素所在区域以及目标像素所在区域的透射变换关系计算该目标像素在其它相机图像的像素位置，以得到融合结果。
本发明还提供了泳池防溺水多相机空间融合装置，包括：
映射单元，用于借助泳道的自然区域划分和相机朝向的先验信息，将目标像素所在区域映射到其他相机的像素平面的某一区域，以得到映射关系；
融合单元，用于根据所述映射关系进行共视空间融合，以得到融合结果。
其进一步技术方案为：所述映射单元包括：
构建子单元，用于借助泳道的自然区域划分和相机朝向的先验信息构建相机图像细致化区域划分的mask图；
关系确定子单元，用于根据所述mask图确定两两相机之间的层次化区域映射关系，将目标像素所在区域映射到其他相机的像素平面的某一区域，以得到映射关系。
其进一步技术方案为：所述融合单元包括：
变换关系计算子单元，用于对相机图像细致化区域计算特定的透射变换关系，以得到局部透射变换关系；
代替子单元，用于利用所述局部透射变换关系代替相机图像两两之间的全局透射变换关系；
共视融合子单元，用于根据所述局部透射变换关系进行共视空间融合，以得到融合结果。
本发明还提供了一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器及处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的方法。
本发明还提供了一种存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的方法。
本发明与现有技术相比的有益效果是：本发明通过借助泳道的自然区域划分和相机朝向的先验信息，将目标像素所在区域映射到其他相机的像素平面的某一区域，恢复两两相机之间特定区域的透射变换关系，将目标像素映射到其它相机的对应像素位置，基于泳池视觉标记物的层次化区域映射融合技术，实现无缝衔接的多相机共视空间的定位与融合，提高泳池人体目标跟踪的准确率。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的泳池防溺水多相机空间融合方法的应用场景示意图；
图2为本发明实施例提供的泳池防溺水多相机空间融合方法的流程示意图；
图3为本发明实施例提供的泳池防溺水多相机空间融合方法的子流程示意图；
图4为本发明实施例提供的泳池防溺水多相机空间融合方法的子流程示意图；
图5为本发明实施例提供的泳池防溺水多相机空间融合装置的示意性框图；
图6为本发明实施例提供的泳池防溺水多相机空间融合装置的映射单元的示意性框图；
图7为本发明实施例提供的泳池防溺水多相机空间融合装置的融合单元的示意性框图；
图8为本发明实施例提供的计算机设备的示意性框图。
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，都属于本发明保护的范围。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/ 或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
请参阅图1和图2，图1为本发明实施例提供的泳池防溺水多相机空间融合方法的应用场景示意图。图2为本发明实施例提供的泳池防溺水多相机空间融合方法的示意性流程图。该泳池防溺水多相机空间融合方法应用于服务器中。该服务器与相机进行数据交互，针对超大视差的多相机融合问题，采用基于泳池视觉标记物的层次化区域映射融合技术，预计实现无缝衔接的多相机共视空间的定位与融合。
图2是本发明实施例提供的泳池防溺水多相机空间融合方法的流程示意图。如图2所示，该方法包括以下步骤S110至S120。
S110、借助泳道的自然区域划分和相机朝向的先验信息，将目标像素所在区域映射到其他相机的像素平面的某一区域，以得到映射关系。
在本实施例中，映射关系是指将目标像素所在区域映射到其他相机的像素平面的某一区域时两个区域的对应关系。
具体地，借助泳道的自然区域划分和相机朝向的先验信息，使得系统能够将目标像素所在区域映射到其他相机的像素平面的某一区域。
在一实施例中，请参阅图3，上述的步骤S110可包括步骤S111～S112。
S111、借助泳道的自然区域划分和相机朝向的先验信息构建相机图像细致化区域划分的mask图。
在本实施例中，相机图像细致化区域划分的mask图是指对每个相机所拍的图像对应的mask图进行区域划分后形成的结果。
具体地，提取和匹配两个相机图像的特征点之后，能够通过三角化得到特征点的三维坐标，但由于泳池内相机两两之间视差大，泳池水平面环境相似，系统得到的匹配点对大部分是错误的，用RANSAC算法对SIFT特征匹配筛选时，无法筛选得到正确的匹配点对。此外，在复杂大场景的泳池环境中，多相机间的超大视差也会导致无法利用全局单应变换筛选特征点对。借助泳道的自然区域划分和相机朝向的先验信息，构建了相机图像细致化区域划分的mask图。
具体地，由于每条泳池分道线各个区域的浮球颜色不一致，且相同颜色对齐，因此将相邻两条泳池分道线对应颜色进行自然区域划分。然后借助泳道的自然区域划分和相机朝向的先验信息，构建了相机图像细致化区域划分的mask图。
S112、根据所述mask图确定两两相机之间的层次化区域映射关系，将目标像素所在区域映射到其他相机的像素平面的某一区域，以得到映射关系。
在本实施例中，所述映射关系包括目标像素所在区域及目标像素所在区域的邻域的映射关系。
具体地，获得两两相机之间的层次化区域映射关系，包括目标区域及目标区域的邻域的映射关系。
由于泳池相机是静态不移动的，所构建的mask图确定了相机视野各个像素所对应的泳池区域，根据所述mask图确定两两相机之间的层次化区域映射关系，将目标像素所在区域映射到其他相机的像素平面的某一区域，以得到映射关系。
S120、根据所述映射关系进行共视空间融合，以得到融合结果。
在本实施例中，融合结果是指对多相机共视空间进行融合后形成的结果。
在一实施例中，请参阅图4，上述的步骤S120可包括步骤S121～S123。
S121、对相机图像细致化区域计算特定的透射变换关系，以得到局部透射变换关系。
在本实施例中，局部透射变换关系是指每个细致化区域的透射变换关系。
S122、利用所述局部透射变换关系代替相机图像两两之间的全局透射变换关系。
在本实施例中，根据层次化区域映射，能够将相机图像划分为多个小区域，获得粗糙的共视空间的映射关系，为每个匹配的小区域计算特定的透射变换关系，代替直接计算相机图像两两之间的全局透射变换关系，在拼接效果上可以有效降低已有方法对大视差图像拼接时产生的扭曲和重影。
S123、根据所述局部透射变换关系进行共视空间融合，以得到融合结果。
在本实施例中，通过目标像素所在区域以及目标像素所在区域的透射变换关系计算该目标像素在其它相机图像的像素位置，以得到融合结果。
具体地，通过像素点所在区域以及该区域的透射变换关系，可以计算得到该像素点在其它相机图像的像素位置，从而实现精细的多相机共视空间的融合；；首先确定匹配的共视区域，计算区域的局部透射变换关系；得到匹配的点对，结合多相机标定得到的相机外参，三角化像素点恢复该像素点对应的3D坐标，从而恢复和融合3D共视空间。
上述的多泳池防溺水多相机空间融合方法，通过借助泳道的自然区域划分和相机朝向的先验信息，将目标像素所在区域映射到其他相机的像素平面的某一区域，恢复两两相机之间特定区域的透射变换关系，将目标像素映射到其它相机的对应像素位置，基于泳池视觉标记物的层次化区域映射融合技术，实现无缝衔接的多相机共视空间的定位与融合，提高泳池人体目标跟踪的准确率。
图5是本发明实施例提供的一种泳池防溺水多相机空间融合装置300的示意性框图。如图5所示，对应于以上泳池防溺水多相机空间融合方法，本发明还提供一种泳池防溺水多相机空间融合装置300。该泳池防溺水多相机空间融合装置300包括用于执行上述泳池防溺水多相机空间融合方法的单元，该装置可以被配置于服务器中。具体地，请参阅图5，该泳池防溺水多相机空间融合装置300包括映射单元301以及融合单元302。
映射单元301，用于借助泳道的自然区域划分和相机朝向的先验信息，将目标像素所在区域映射到其他相机的像素平面的某一区域，以得到映射关系；融合单元302，用于根据所述映射关系进行共视空间融合，以得到融合结果。
在一实施例中，如图6所示，所述映射单元301包括构建子单元3011以及关系确定子单元3012。
构建子单元3011，用于借助泳道的自然区域划分和相机朝向的先验信息构建相机图像细致化区域划分的mask图；关系确定子单元3012，用于根据所述mask图确定两两相机之间的层次化区域映射关系，将目标像素所在区域映射到其他相机的像素平面的某一区域，以得到映射关系。
在一实施例中，请参阅图7，所述融合单元302包括变换关系计算子单元3021、代替子单元3022以及共视融合子单元3023。
变换关系计算子单元3021，用于对相机图像细致化区域计算特定的透射变换关系，以得到局部透射变换关系；代替子单元3022，用于利用所述局部透射变换关系代替相机图像两两之间的全局透射变换关系；共视融合子单元3023，用于根据所述局部透射变换关系进行共视空间融合，以得到融合结果。
在一实施例中，所述共视融合子单元3023，用于通过目标像素所在区域以及目标像素所在区域的透射变换关系计算该目标像素在其它相机图像的像素位置，以得到融合结果。
需要说明的是，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，上述泳池防溺水多相机空间融合装置300和各单元的具体实现过程，可以参考前述方法实施例中的相应描述，为了描述的方便和简洁，在此不再赘述。
上述泳池防溺水多相机空间融合装置300可以实现为一种计算机程序的形式，该计算机程序可以在如图8所示的计算机设备上运行。
请参阅图8，图8是本申请实施例提供的一种计算机设备的示意性框图。该计算机设备500可以是服务器，其中，服务器可以是独立的服务器，也可以是多个服务器组成的服务器集群。
参阅图8，该计算机设备500包括通过系统总线501连接的处理器502、存储器和网络接口505，其中，存储器可以包括非易失性存储介质503和内存储器504。
该非易失性存储介质503可存储操作系统5031和计算机程序5032。该计算机程序5032包括程序指令，该程序指令被执行时，可使得处理器502执行一种泳池防溺水多相机空间融合方法。
该处理器502用于提供计算和控制能力，以支撑整个计算机设备500的运行。
该内存储器504为非易失性存储介质503中的计算机程序5032的运行提供环境，该计算机程序5032被处理器502执行时，可使得处理器502执行一种泳池防溺水多相机空间融合方法。
该网络接口505用于与其它设备进行网络通信。本领域技术人员可以理解，图8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计算机设备500的限定，具体的计算机设备500可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
其中，所述处理器502用于运行存储在存储器中的计算机程序5032，以实现如下步骤：
借助泳道的自然区域划分和相机朝向的先验信息，将目标像素所在区域映射到其他相机的像素平面的某一区域，以得到映射关系；根据所述映射关系进行共视空间融合，以得到融合结果。
在一实施例中，处理器502在实现所述借助泳道的自然区域划分和相机朝向的先验信息，将目标像素所在区域映射到其他相机的像素平面的某一区域，以得到映射关系步骤时，具体实现如下步骤：
借助泳道的自然区域划分和相机朝向的先验信息构建相机图像细致化区域划分的mask图；根据所述mask图确定两两相机之间的层次化区域映射关系，将目标像素所在区域映射到其他相机的像素平面的某一区域，以得到映射关系。
其中，所述映射关系包括目标像素所在区域及目标像素所在区域的邻域的映射关系。
在一实施例中，处理器502在实现所述根据所述映射关系进行共视空间融合，以得到融合结果步骤时，具体实现如下步骤：
对相机图像细致化区域计算特定的透射变换关系，以得到局部透射变换关系；利用所述局部透射变换关系代替相机图像两两之间的全局透射变换关系；根据所述局部透射变换关系进行共视空间融合，以得到融合结果。
在一实施例中，处理器502在实现所述根据所述局部透射变换关系进行共视空间融合，以得到融合结果步骤时，具体实现如下步骤：
通过目标像素所在区域以及目标像素所在区域的透射变换关系计算该目标像素在其它相机图像的像素位置，以得到融合结果。
应当理解，在本申请实施例中，处理器502可以是中央处理单元 (CentralProcessing Unit，CPU)，该处理器502还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路 (Application Specific IntegratedCircuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA) 或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。其中，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。
本领域普通技术人员可以理解的是实现上述实施例的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。该计算机程序包括程序指令，计算机程序可存储于一存储介质中，该存储介质为计算机可读存储介质。该程序指令被该计算机系统中的至少一个处理器执行，以实现上述方法的实施例的流程步骤。
因此，本发明还提供一种存储介质。该存储介质可以为计算机可读存储介质。该存储介质存储有计算机程序，其中该计算机程序被处理器执行时使处理器执行如下步骤：
借助泳道的自然区域划分和相机朝向的先验信息，将目标像素所在区域映射到其他相机的像素平面的某一区域，以得到映射关系；根据所述映射关系进行共视空间融合，以得到融合结果。
在一实施例中，所述处理器在执行所述计算机程序而实现所述借助泳道的自然区域划分和相机朝向的先验信息，将目标像素所在区域映射到其他相机的像素平面的某一区域，以得到映射关系步骤时，具体实现如下步骤：
借助泳道的自然区域划分和相机朝向的先验信息构建相机图像细致化区域划分的mask图；根据所述mask图确定两两相机之间的层次化区域映射关系，将目标像素所在区域映射到其他相机的像素平面的某一区域，以得到映射关系。
其中，所述映射关系包括目标像素所在区域及目标像素所在区域的邻域的映射关系。
在一实施例中，所述处理器在执行所述计算机程序而实现所述根据所述映射关系进行共视空间融合，以得到融合结果步骤时，具体实现如下步骤：
对相机图像细致化区域计算特定的透射变换关系，以得到局部透射变换关系；利用所述局部透射变换关系代替相机图像两两之间的全局透射变换关系；根据所述局部透射变换关系进行共视空间融合，以得到融合结果。
在一实施例中，所述处理器在执行所述计算机程序而实现所述根据所述局部透射变换关系进行共视空间融合，以得到融合结果步骤时，具体实现如下步骤：
通过目标像素所在区域以及目标像素所在区域的透射变换关系计算该目标像素在其它相机图像的像素位置，以得到融合结果。
所述存储介质可以是U盘、移动硬盘、只读存储器（Read-Only Memory，ROM）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的计算机可读存储介质。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，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，各个单元的划分，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。
本发明实施例方法中的步骤可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减。本发明实施例装置中的单元可以根据实际需要进行合并、划分和删减。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，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。
该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，终端，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.泳池防溺水多相机空间融合方法，其特征在于，包括：
借助泳道的自然区域划分和相机朝向的先验信息，将目标像素所在区域映射到其他相机的像素平面的某一区域，以得到映射关系；
根据所述映射关系进行共视空间融合，以得到融合结果。
2.根据权利要求1所述的泳池防溺水多相机空间融合方法，其特征在于，所述借助泳道的自然区域划分和相机朝向的先验信息，将目标像素所在区域映射到其他相机的像素平面的某一区域，以得到映射关系，包括：
借助泳道的自然区域划分和相机朝向的先验信息构建相机图像细致化区域划分的mask图；
根据所述mask图确定两两相机之间的层次化区域映射关系，将目标像素所在区域映射到其他相机的像素平面的某一区域，以得到映射关系。
3.根据权利要求2所述的泳池防溺水多相机空间融合方法，其特征在于，所述映射关系包括目标像素所在区域及目标像素所在区域的邻域的映射关系。
4.根据权利要求1所述的泳池防溺水多相机空间融合方法，其特征在于，所述根据所述映射关系进行共视空间融合，以得到融合结果，包括：
对相机图像细致化区域计算特定的透射变换关系，以得到局部透射变换关系；
利用所述局部透射变换关系代替相机图像两两之间的全局透射变换关系；
根据所述局部透射变换关系进行共视空间融合，以得到融合结果。
5.根据权利要求4所述的泳池防溺水多相机空间融合方法，其特征在于，所述根据所述局部透射变换关系进行共视空间融合，以得到融合结果，包括：
通过目标像素所在区域以及目标像素所在区域的透射变换关系计算该目标像素在其它相机图像的像素位置，以得到融合结果。
6.泳池防溺水多相机空间融合装置，其特征在于，包括：
映射单元，用于借助泳道的自然区域划分和相机朝向的先验信息，将目标像素所在区域映射到其他相机的像素平面的某一区域，以得到映射关系；
融合单元，用于根据所述映射关系进行共视空间融合，以得到融合结果。
7.根据权利要求6所述的泳池防溺水多相机空间融合装置，其特征在于，所述映射单元包括：
构建子单元，用于借助泳道的自然区域划分和相机朝向的先验信息构建相机图像细致化区域划分的mask图；
关系确定子单元，用于根据所述mask图确定两两相机之间的层次化区域映射关系，将目标像素所在区域映射到其他相机的像素平面的某一区域，以得到映射关系。
8.根据权利要求7所述的泳池防溺水多相机空间融合装置，其特征在于，所述融合单元包括：
变换关系计算子单元，用于对相机图像细致化区域计算特定的透射变换关系，以得到局部透射变换关系；
代替子单元，用于利用所述局部透射变换关系代替相机图像两两之间的全局透射变换关系；
共视融合子单元，用于根据所述局部透射变换关系进行共视空间融合，以得到融合结果。
9.一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括存储器及处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至5中任一项所述的方法。
10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5中任一项所述的方法。
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- 2022-12-12 CN CN202211588217.XA patent/CN115589536A/zh active Pending
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