CN115861438A - 用于雷达与相机组合系统的相机标定、使用方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于雷达与相机组合系统的相机标定、使用方法及设备。该方法包括：控制将PTZ相机进行归零位调整，PTZ相机的零位光轴与PTZ相机所在地面平行或不平行；确定PTZ相机在地面的投影位置坐标，并以投影位置坐标为原点构建参考标定坐标系，PTZ相机对应位置点位于参考标定坐标系的竖轴上；确定在参考标定坐标系下采用的参考标定位置坐标，并确定PTZ相机朝向参考标定位置时采用的全方位控制参数，参考标定位置坐标为自定义选择的地面位置坐标；依据投影位置坐标、参考标定位置坐标与朝向参考标定位置坐标时采用的全方位控制参数对PTZ相机进行预设标定。本方法，降低PTZ相机参数标定的复杂性，提高对PTZ相机进行预设标定的普适性。

Description

用于雷达与相机组合系统的相机标定、使用方法及设备

技术领域

本发明涉及摄像机标定技术领域，尤其涉及一种用于雷达与相机组合系统的相机标定、使用方法及设备。

背景技术

PTZ相机在交通检测领域应用十分广泛，尤其是雷达与PTZ相机联合应用，借助雷达高精度目标定位，调动PTZ相机对焦目标拍摄高清录像或者抓拍图片。

相关方案中，通常能借助地面坐标与PTZ相机的PTZ坐标之间的三角函数关系求解关键标定参数，以此构建雷达检测的目标坐标(比如GPS坐标)与PTZ相机的PTZ坐标之间的转换关系，进而可以根据转换关系实现雷达与PTZ相机的联动。

但是，标定PTZ相机时要求PTZ相机满足的客观条件较多，比如要求PTZ相机零位光轴与地面平行，求解球机对准目标时候的倾斜角即T值参数；还要求将PTZ相机定位到水平方位角的位置，选取其零位光轴方向的地面坐标用于标定，但是在交通场景或者其他应用场景中，比如高速路的快车道或水中场景对应位置不能轻易采集坐标，导致PTZ相机的标定复杂度较高。

发明内容

本发明提供了一种用于雷达与相机组合系统的相机标定、使用方法、装置、电子设备以及存储介质，以解决对PTZ相机的预设标定复杂度高的问题。

根据本发明的一方面，提供了一种用于雷达与相机组合系统的相机标定方法，该方法包括：

控制将PTZ相机进行归零位调整，PTZ相机的零位光轴与所述PTZ相机所在地面平行或不平行；

确定PTZ相机在地面的投影位置坐标，并以投影位置坐标为原点构建参考标定坐标系，所述PTZ相机对应位置点位于参考标定坐标系的竖轴上；

确定在参考标定坐标系下采用的参考标定位置坐标，并确定所述PTZ相机朝向所述参考标定位置时采用的全方位控制参数，所述全方位控制参数包括PTZ相机所处的垂直方位角度与水平方位角度，所述参考标定位置坐标为自定义选择的地面位置坐标；

依据投影位置坐标、参考标定位置坐标与朝向参考标定位置坐标时采用的全方位控制参数对PTZ相机进行预设标定，所述对PTZ相机进行标定包括对PTZ相机朝向目标时的全方位控制参数与朝向目标时的地面位置之间的转换关系标定。

根据本发明的另一方面，提供一种用于雷达与相机组合系统的相机使用方法，其特征在于，采用上述实施例中任一所述的用于雷达与相机组合系统的相机标定方法得到的PTZ相机的标定转换结果，所述方法包括：

通过雷达确定地面上拍摄目标的横纵轴位置；

依据PTZ相机的标定转换结果确定对准地面上拍摄目标进行拍摄所需要的PTZ相机的全方位控制参数，所述PTZ相机的标定转换结果包括PTZ相机朝向地面上横纵轴位置处拍摄目标时所对应使用的全方位控制参数，所述全方位控制参数包括PTZ相机所处的垂直方位角度与水平方位角度；

依据所需要的PTZ相机的全方位控制参数控制PTZ相机进行联动转动，朝向地面上拍摄目标进行拍摄。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于雷达与相机组合系统的相机标定装置，该装置包括：

位置调整模块，用于控制将PTZ相机进行归零位调整，PTZ相机的零位光轴与所述PTZ相机所在地面平行或不平行；

参考坐标系确定模块，用于确定PTZ相机在地面的投影位置坐标，并以投影位置坐标为原点构建参考标定坐标系，所述PTZ相机对应位置点位于参考标定坐标系的竖轴上；

标定坐标确定模块,用于确定在参考标定坐标系下采用的参考标定位置坐标，并确定所述PTZ相机朝向所述参考标定位置时采用的全方位控制参数，所述全方位控制参数包括PTZ相机所处的垂直方位角度与水平方位角度，所述参考标定位置坐标为自定义选择的地面位置坐标；

预设标定确定模块，用于依据投影位置坐标、参考标定位置坐标与朝向参考标定位置坐标时采用的全方位控制参数对PTZ相机进行预设标定，所述对PTZ相机进行标定包括对PTZ相机朝向目标时的全方位控制参数与朝向目标时的地面位置之间的转换关系标定。

根据本发明的另一方面，提供一种一种用于雷达与相机组合系统的相机使用装置，其特征在于，采用上述实施例中任一所述的用于雷达与相机组合系统的相机标定方法得到的PTZ相机的标定转换结果，所述装置包括：

位置确定模块，用于通过雷达确定地面上拍摄目标的横纵轴位置；

控制参数确定模块，用于依据PTZ相机的标定转换结果确定对准地面上拍摄目标进行拍摄所需要的PTZ相机的全方位控制参数，所述PTZ相机的标定转换结果包括PTZ相机朝向地面上横纵轴位置处拍摄目标时所对应使用的全方位控制参数，所述全方位控制参数包括PTZ相机所处的垂直方位角度与水平方位角度；

雷达与相机联动模块，用于依据所需要的PTZ相机的全方位控制参数控制PTZ相机进行联动转动，朝向地面上拍摄目标进行拍摄。

根据本发明的另一方面，提供了一种电子设备，所述电子设备包括：

至少一个处理器；以及

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本发明任一实施例所述的用于雷达与相机组合系统的相机标定方法或所述的用于雷达与相机组合系统的相机使用方法。

根据本发明的另一方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现本发明任一实施例所述的用于雷达与相机组合系统的相机标定方法或所述的用于雷达与相机组合系统的相机使用方法。

本发明实施例的技术方案，通过将PTZ相机的朝向归零位，并确定PTZ相机在地面上的正投影位置坐标，根据正投影位置坐标为原点建立参考标定坐标系，PTZ相机位于竖轴上，竖轴垂直于PTZ相机在的地面，选择参考标定坐标系内的参考标定位置坐标，根据参考标定位置坐标确定PTZ相机朝向参考标定位置的全方位控制参数，根据已知的投影位置坐标、参考标定位置坐标与朝向参考标定位置坐标时采用的全方位控制参数，并且通过预设的转换关系对PTZ相机进行预设标定。本技术方案，通过建立参考标定坐标系，并确定正投影位置坐标、参考标定位置坐标，根据朝向参考标定位置坐标时采用的全方位控制参数对PTZ相机进行预设标定，通过调整PTZ相机的零位光轴获取中间参数即可完成预设标定，无需限制PTZ相机的零位光轴与地面平行等，降低PTZ相机参数标定的复杂性，提高对PTZ相机进行预设标定的普适性。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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，下面描述中的附图仅仅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是根据本发明实施例一提供的用于雷达与相机组合系统的相机标定方法的流程图；

图2a是根据本发明实施例提供的一种PTZ相机标定的参考标定坐标系的示意图；

图2b是根据本发明实施例提供的用于雷达与相机组合系统的相机与雷达标定的示意图；

图3是根据本发明实施例二提供的用于雷达与相机组合系统的相机使用方法的流程图；

图4是根据本发明实施例三提供的一种PTZ相机标定装置的结构示意图；

图5是根据本发明实施例四提供的用于雷达与相机组合系统的相机使用装置的结构示意图；

图6是实现本发明实施例的用于雷达与相机组合系统的相机标定方法或所述的用于雷达与相机组合系统的相机使用方法的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例一

图1为本发明实施例一提供了一种用于雷达与相机组合系统的相机标定方法的流程图，本实施例可适用于PTZ相机的简单标定的情况，该方法可以由用于雷达与相机组合系统的相机标定装置来执行，该用于雷达与相机组合系统的相机标定装置可以采用硬件和/或软件的形式实现，该用于雷达与相机组合系统的相机标定装置可配置于任何具有网络通信功能的电子设备中。如图1所示，该方法包括：

S110、控制将PTZ相机进行归零位调整，PTZ相机的零位光轴与所述PTZ相机所在地面平行或不平行。

其中，归零位可以是PTZ相机镜头在不拍摄目标物体时聚焦的位置。零位光轴可以是摄像机在不拍设任务目标物体时，光束通过摄像机镜头中心点的中心线。

具体的，通过红外线传感器或者互联网技术控制PTZ相机的镜头朝向，使得PTZ相机的镜头焦点对准初始位置。PTZ相机零位光轴可以平行于包括目标物体的区域地面，也可以不平行于该地面。

示例性的，基于红外线传感器技术的遥控器，或者是依据互联网技术的远程设置将PTZ相机镜头朝向初始的归零位置。从PTZ相机摄像头发出的光束可以平行或者不平行水平地面。

S120、确定PTZ相机在地面的投影位置坐标，并以投影位置坐标为原点构建参考标定坐标系，所述PTZ相机对应位置点位于参考标定坐标系的竖轴上。

作为一种可选的但不限定的实现方式，确定PTZ相机在地面的投影位置坐标，具体包括以下步骤A1-A2：

步骤A1、通过实时动态测量设备，测量PTZ相机在地面正投影时对应的投影位置坐标，所述实时动态测量设备采用载波相位差分技术进行位置测量。

其中，正投影可以是PTZ相机镜头发出平行的光束垂直于投影面，生成的投影。投影位置坐标可以是位于地面上正对于PTZ相机镜头中心点的坐标位置。载波相位差分技术可以是由观测设备通过有线传输或者无线传输的方式将载波观测量和基站坐标发送至用户站，用户站根据接收的数据计算得到目标物体的定位结果。

具体的，PTZ相机摄像头对地面进行正投影时，由测量设备实时测量摄像头中心点与地面对应的投影位置坐标，每次更新拍摄角度或者更新拍摄目标时，实时动态测量设备都需要重新测量摄像头正投影在地面的投影位置坐标，实时动态测量设备是基于载波相位差分技术对位置测量。

步骤A2、相应地，确定在参考标定坐标系下采用的参考标定位置坐标，包括：将所述实时动态测量设备移动至自定义选取的参考标定位置点，并通过实时动态测量设备测量参考标定位置点对应参考标定位置坐标。

其中，参考标定坐标系可以是以投影位置坐标为原点，以垂直于地面的用于安装PTZ相机的竖轴为纵轴，建立的包括参考标定位置的地面区域的三维立体坐标系。参考标定位置坐标可以是应用实时动态测量设备观测预设参考标定位置对应的坐标。

具体的，PTZ相机获取参考标定位置的标定信息需要求解中间参数，可以通过建立方程组的形式求解中间参数，所以需要根据未知的中间参数的个数预设参考标定位置，根据实时动态测量设备测量参考标定位置的参考标定位置坐标。

示例性的，PTZ相机需要根据P标定、T标定、Z标定确定目标物体的具体位置，通过确定PTZ相机的P、T、Z标定求解未知的中间参数，未知中间参数包括：PTZ相机摄像头中心点延长线与安装PTZ相机的竖轴的角度、PTZ相机在竖杆上的安装位置与地面的距离等，根据未知参数的个数确定预设参考标定位置的个数。

S130、确定在参考标定坐标系下采用的参考标定位置坐标，并确定所述PTZ相机朝向所述参考标定位置时采用的全方位控制参数，所述全方位控制参数包括PTZ相机所处的垂直方位角度与水平方位角度，所述参考标定位置坐标为自定义选择的地面位置坐标。

作为一种可选的但不限定的实现方式，所述全方位控制参数包括所述PTZ相机所处的水平方位角度与垂直方位角度，具体包括以下确定步骤B1-B2：

步骤B1、所述水平方位角度通过第一待标定角度与第一参考角度相加确定。

可选的，所述第一待标定角度为PTZ相机的零位光轴与参考标定坐标系对应横轴在第一参考平面上的夹角，所述第一参考角度为第一参考线与参考标定坐标系对应横轴在第一参考平面上的夹角，所述第一参考线为参考标定位置与投影位置的连线，所述第一参考平面为参考标定坐标系对应横纵轴平面；

其中，水平方位角度可以是PTZ相机的零位光轴投影方向，与参考标定位置和正投影位置坐标连线OT的水平夹角的角度。

具体的，PTZ相机归零方向与参考标定位置的水平夹角的角度是第一待标定角度与第一参考角度之和。

示例性的，如图2a所示，球机光轴投影在平面xoy上，球机光轴投影，与参考标定位置和正投影位置坐标连线OT的水平夹角的角度为P，第一待标定角度为α₀，即在平面xoy上的球机光轴投影方向与x轴之间的夹角为第一待标定角度α₀，第一待参考角度为α，则P＝α₀+α，其中，球机光轴为PTZ相机归零方向。

步骤B2、所述垂直方位角度通过第二待标定角度与第二参考角度相减确定。

其中，垂直方位角度可以是PTZ相机镜头投影方向与参考标定位置的水平夹角的角度。

可选的，所述第二待标定角度为PTZ相机的零位光轴与参考标定坐标系对应竖轴在第二参考平面上的夹角，所述第二参考角度为第二参考线与参考标定坐标系对应竖轴在第二参考平面上的夹角，所述第二参考线为参考标定位置与PTZ相机的连线，第二参考平面为参考标定坐标系中垂直于横纵轴平面且经过竖轴的平面，PTZ相机到投影位置对应的PTZ相机高度形成待标定高度。

具体的，PTZ相机镜头零位光轴投影方向，与参考标定位置和PTZ相机位置连线的夹角的角度等于第二待标定角度与第二参考角度相减。

示例性的，如图2a所示，球机光轴投影在PTZ相机位置坐标、参考标定坐标系原点和参考标定位置连线构成的三角形平面上，则球机光轴投影方向，与参考标定位置和PTZ相机位置连线的夹角的角度为T，第二待标定角度为β₀，第二待参考角度为β，则T＝β₀-β。

S140、依据投影位置坐标、参考标定位置坐标与朝向参考标定位置坐标时采用的全方位控制参数对PTZ相机进行预设标定，所述对PTZ相机进行标定包括对PTZ相机朝向目标时的全方位控制参数与朝向目标时的地面位置之间的转换关系标定。

作为一种可选的但不限定的实现方式，确定所述PTZ相机朝向所述参考标定位置时采用的全方位控制参数，具体包括步骤C1-C2：

步骤C1、控制所述PTZ相机进行转动，以使所述PTZ相机的画面中心对准所述参考标定位置且使画面清晰度大于预设清晰度。

其中，预设清晰度可以是预先设定参数使影像上各细部影纹及其边界的清晰程度达到一定的清晰度标准。

具体的，转动PTZ相机镜头，使镜头聚焦参考标定位置，将参考标定位置上的物体置于拍摄画面的中心位置，并且需要保证包含参考标定位置的画面清晰度大于预设清晰度。

步骤C2、在控制所述PTZ相机进行转动结束后，获取所述PTZ相机朝向所述参考标定位置时全方位控制参数。

示例性的，如图2a所示，全方位控制参数包括：PTZ相机归零方向在xoy平面上的投影，与参考标定位置和正投影位置坐标连线OT的水平夹角的角度P、球机光轴投影方向，与参考标定位置和PTZ相机位置连线的夹角的角度T，获取参考标定位置的坐标(x,y)。

作为一种可选的但不限定的实现方式，依据投影位置坐标、参考标定位置坐标与朝向参考标定位置坐标时采用的全方位控制参数对PTZ相机进行标定，具体包括步骤D1-D3：

步骤D1、确定所述PTZ相机关联的第一转换式，所述第一转换式是按照所述水平方位角度中第一参考角度、所述投影位置坐标以及参考标定位置坐标之间的三角函数关系进行构建，所述第一转换式基于所述水平方位角度中第一待标定角度描述了参考标定位置坐标与所述全方位控制参数中水平方位角度之间的转换关系。

其中，三角函数可以是以角度为自变量，角度对应任意角终边与单位圆交点坐标或其比值为因变量的基本初等函数。

示例性的，如图2a所示，第一转换式是由水平夹角的角度P的第一待参考角度α的正切三角函数关系确定，以参考标定位置坐标(x,y)做垂直x轴的垂线为直角三角形的一条直角边、参考标定位置坐标(x,y)与投影位置坐标的连线OT为直角三角形的斜边和参考标定坐标系的x轴组成一个直角三角形，该直角三角形位于第一参考平面xoy上，与参考标定位置坐标点正对的角为第一待参考角度α。第一待参考角度α的正切三角函数表达式如下：

第一待参考角度α可以表示为：

步骤D2、确定所述PTZ相机关联的第二转换式，所述第二转换式是按照所述垂直方位角度中第二参考角度、所述投影位置坐标、参考标定位置坐标以及待标定高度之间的三角函数关系进行构建，所述第二转换式基于所述垂直方位角度中第二待标定角度与待标定高度描述了参考标定位置坐标与所述全方位控制参数中垂直方位角度之间的转换关系；

示例性的，如图2a所示，建立直角三角形，参考坐标系原点也即PTZ相机正投影位置坐标与PTZ相机位置坐标的连线垂直于第一参考平面xoy,该连线作为直角三角形的一条短直角边h，参考标定位置坐标与参考坐标系原点的连线OT作为直角三角形的另一条直角边，PTZ相机位置坐标与参考标定位置坐标的连线作为之间三角形的斜边L，短直角边h与斜边L之间的夹角为β，第二转换式由第二参考夹角β的正切三角函数确定，如以下公式：

步骤D3、将投影位置坐标的取值、参考标定位置坐标的取值与朝向参考标定位置坐标时采用的全方位控制参数的取值，依次代入所述第一转换式与所述第二转换式进行求解得到所述第一待标定角度的取值、第二待标定角度的取值以及待标定高度的取值。

示例性的，如图2a所示，投影位置坐标的取值为(x₀，y₀)，参考标定位置坐标为(x,y),PTZ相机归零方向在xoy平面上的投影方向，与参考标定位置和正投影位置坐标连线OT的水平夹角的角度P、球机光轴投影方向，与参考标定位置和PTZ相机位置连线的夹角的角度T，设定参考标定位置坐标为两组分别为(x₁,y₁)和(x₂,y₂)，则方程组如下：

由以上公式得：

将参考标定位置坐标 (x,y)，投影位置坐标的取值为(x₀，y₀)，参考标定位置坐标对应水平夹角的角度P代入上述公式，得到第一待标定角度α₀的取值：

将两组参考标定位置坐标 (x₁,y₁)和(x₂,y₂)、参考标定位置坐标对应垂直夹角的角度T₁和T₂、投影位置坐标的取值为(x₀，y₀)代入以下公式：

解方程组：

得到第二待标定角度β₀的取值和待标定高度h的取值。

作为一种可选的但不限定的实现方式，所述全方位控制参数包括所述PTZ相机所处的变焦参数，包括：依据投影位置坐标、参考标定位置坐标与朝向参考标定位置坐标时采用的全方位控制参数对PTZ相机进行标定。

其中，PTZ相机所处的变焦参数可以理解为转动PTZ相机将目标参考位置置于拍摄画面的中心画面，并调整焦距等参数使得目标参考位置在画面的中心清晰可见。

可选的，朝向参考标定位置坐标时采用的全方位控制参数中指示的所述PTZ相机所处的变焦参数随参考标定位置的不同进行自定义设置。

具体的，设定参考标定位置坐标不同，转动PTZ相机会根据参考标定位置调整焦距等参数，使得PTZ相机在当前的参考标定位置所处的变焦参数不同。

可选的，确定待标定参数还包括以下步骤E1-E2：

步骤E1、确定所述PTZ相机关联的第三转换式，所述第三转换式是按照所述变焦参数与所述PTZ相机到参考标定位置的距离的线性关系进行构建，所述变焦参数通过第一待标定参数与第二待标定参数形成与所述PTZ相机到参考标定位置的距离的线性关系，所述PTZ相机到参考标定位置的距离基于PTZ相机到投影位置对应的PTZ相机高度形成待标定高度、投影位置坐标以及参考标定位置坐标进行确定；

具体的，PTZ相机的最佳变焦参数Z和PTZ相机到参考标定位置的距离L呈正比关系，所以第三转换式是PTZ相机的最佳变焦参数Z和PTZ相机到参考标定位置的距离L的线性关系，建立一次函数表示如下：

Z＝k*L+b

具体的，如图2a所示，PTZ相机到参考标定位置的距离L由PTZ相机高度形成待标定高度h、投影位置坐标(x₀，y₀)以及参考标定位置坐标(x,y)进行确定，

步骤E2、将待标定高度的取值、投影位置坐标的取值、参考标定位置坐标的取值与朝向参考标定位置坐标时采用的全方位控制参数的取值，依次代入所述第三转换式进行求解得到所述第一待标定参数的取值与第二待标定参数的取值。

示例性的，求解第一待标定参数k的取值和第二待标定参数b的取值，将参考标定位置坐标 (x₁,y₁)和(x₂,y₂)、PTZ相机正投影位置坐标的取值为(x₀，y₀)和上述得到的待标定高度h代入L等式内得到L₁和L₂。将L₁和L₂代入上述一次函数中得方程组：

求解上述方程组得到第一待标定参数k的取值和第二待标定参数b的取值。

参见图2b,雷达和PTZ相机(比如PTZ球机等)之间通常是直接进行标定，过程中需要实际测量几个数据，工作量太大，效率比较低。不适合做大批量使用。现有方案中，均是雷达和球机1对1的标定。由于球机的可视范围比雷达大，往往在实际应用场景中，一个球机需要配合多个雷达工作，这样需要球机分别与多个雷达标定。如此标定工作量巨大。且球机和雷达的空间距离较大，必要参数无法准确测量，则现有的标定技术均不能有效完成标定。而通过GPS作为桥梁，多个雷达和球机分别先与GPS进行标定。然后间接的完成多雷达和球机的标定。此方法有效解决大区域球机与多雷达的联动应用难题。

本发明实施例的技术方案，通过将PTZ相机的朝向归零位，并确定PTZ相机在地面上的正投影位置坐标，根据正投影位置坐标为原点建立参考标定坐标系，PTZ相机位于竖轴上，竖轴垂直于PTZ相机在的地面，选择参考标定坐标系内的参考标定位置坐标，根据参考标定位置坐标确定PTZ相机朝向参考标定位置的全方位控制参数，根据已知的投影位置坐标、参考标定位置坐标与朝向参考标定位置坐标时采用的全方位控制参数，并且通过预设的转换关系对PTZ相机进行预设标定。本技术方案，通过建立参考标定坐标系，并确定正投影位置坐标、参考标定位置坐标，根据朝向参考标定位置坐标时采用的全方位控制参数对PTZ相机进行预设标定，通过调整PTZ相机的零位光轴获取中间参数即可完成预设标定，无需限制PTZ相机的零位光轴与地面平行等，降低PTZ相机参数标定的复杂性，提高对PTZ相机进行预设标定的普适性。

实施例二

图3为本发明实施例二提供了一种用于雷达与相机组合系统的相机使用方法的流程图，本实施例可适用于PTZ相机与雷达进行联动的情况，该方法可以由用于雷达与相机组合系统的相机使用装置来执行，该用于雷达与相机组合系统的相机使用装置可以采用硬件和/或软件的形式实现，该用于雷达与相机组合系统的相机使用装置可配置于任何具有网络通信功能的电子设备中。如图3所示，该方法包括：

S310、通过雷达确定地面上拍摄目标的横纵轴位置。

S320、依据PTZ相机的标定转换结果确定对准地面上拍摄目标进行拍摄所需要的PTZ相机的全方位控制参数，所述PTZ相机的标定转换结果包括PTZ相机朝向地面上横纵轴位置处拍摄目标时所对应使用的全方位控制参数，所述全方位控制参数包括PTZ相机所处的垂直方位角度与水平方位角度。

所述PTZ相机的标定转换结果采用上述实施例中任一所述的用于雷达与相机组合系统的相机标定方法得到，这里不再赘述。

S330、依据所需要的PTZ相机的全方位控制参数控制PTZ相机进行联动转动，朝向地面上拍摄目标进行拍摄。

实施例三

图4为本发明实施例三提供的一种PTZ相机标定装置的结构示意图。如图4所示，该装置包括：

位置调整模块210，用于控制将PTZ相机进行归零位调整，PTZ相机的零位光轴与所述PTZ相机所在地面平行或不平行；

参考坐标系确定模块220，用于确定PTZ相机在地面的投影位置坐标，并以投影位置坐标为原点构建参考标定坐标系，所述PTZ相机对应位置点位于参考标定坐标系的竖轴上；

标定坐标确定模块230,用于确定在参考标定坐标系下采用的参考标定位置坐标，并确定所述PTZ相机朝向所述参考标定位置时采用的全方位控制参数，所述全方位控制参数包括PTZ相机所处的垂直方位角度与水平方位角度，所述参考标定位置坐标为自定义选择的地面位置坐标；

预设标定确定模块240，用于依据投影位置坐标、参考标定位置坐标与朝向参考标定位置坐标时采用的全方位控制参数对PTZ相机进行预设标定，所述对PTZ相机进行标定包括对PTZ相机朝向目标时的全方位控制参数与朝向目标时的地面位置之间的转换关系标定。

本申请实施例中，参考坐标系确定模块220，包括：

地面投影位置坐标确定单元，用于通过实时动态测量设备，测量PTZ相机在地面正投影时对应的投影位置坐标，所述实时动态测量设备采用载波相位差分技术进行位置测量；

相应地，确定在参考标定坐标系下采用的参考标定位置坐标，包括：

参考标定位置坐标确定单元，用于将所述实时动态测量设备移动至自定义选取的参考标定位置点，并通过实时动态测量设备测量参考标定位置点对应参考标定位置坐标。

所述全方位控制参数包括所述PTZ相机所处的水平方位角度与垂直方位角度，所述水平方位角度通过第一待标定角度与第一参考角度相加确定，所述垂直方位角度通过第二待标定角度与第二参考角度相减确定；其中，所述第一待标定角度为PTZ相机的零位光轴与参考标定坐标系对应横轴在第一参考平面上的夹角，所述第一参考角度为第一参考线与参考标定坐标系对应横轴在第一参考平面上的夹角，所述第一参考线为参考标定位置与投影位置的连线，所述第一参考平面为参考标定坐标系对应横纵轴平面；所述第二待标定角度为PTZ相机的零位光轴与参考标定坐标系对应竖轴在第二参考平面上的夹角，所述第二参考角度为第二参考线与参考标定坐标系对应竖轴在第二参考平面上的夹角，所述第二参考线为参考标定位置与PTZ相机的连线，第二参考平面为参考标定坐标系中垂直于横纵轴平面且经过竖轴的平面，PTZ相机到投影位置对应的PTZ相机高度形成待标定高度。

本申请实施例中，预设标定确定模块240，包括：

摄像机对准位置调整单元，用于控制所述PTZ相机进行转动，以使所述PTZ相机的画面中心对准所述参考标定位置且使画面清晰度大于预设清晰度；

参数获取单元，用于在控制所述PTZ相机进行转动结束后，获取所述PTZ相机朝向所述参考标定位置时全方位控制参数。

本申请实施例中，预设标定确定模块240，包括：

第一转换式确定单元，用于确定所述PTZ相机关联的第一转换式，所述第一转换式是按照所述水平方位角度中第一参考角度、所述投影位置坐标以及参考标定位置坐标之间的三角函数关系进行构建，所述第一转换式基于所述水平方位角度中第一待标定角度描述了参考标定位置坐标与所述全方位控制参数中水平方位角度之间的转换关系；

第二转换式确定单元，用于确定所述PTZ相机关联的第二转换式，所述第二转换式是按照所述垂直方位角度中第二参考角度、所述投影位置坐标、参考标定位置坐标以及待标定高度之间的三角函数关系进行构建，所述第二转换式基于所述垂直方位角度中第二待标定角度与待标定高度描述了参考标定位置坐标与所述全方位控制参数中垂直方位角度之间的转换关系；

控制参数获取单元，用于将投影位置坐标的取值、参考标定位置坐标的取值与朝向参考标定位置坐标时采用的全方位控制参数的取值，依次代入所述第一转换式与所述第二转换式进行求解得到所述第一待标定角度的取值、第二待标定角度的取值以及待标定高度的取值。

本申请实施例中，控制参数获取单元，具体用于：

依据投影位置坐标、参考标定位置坐标与朝向参考标定位置坐标时采用的全方位控制参数对PTZ相机进行标定，还包括：

确定所述PTZ相机关联的第三转换式，所述第三转换式是按照所述变焦参数与所述PTZ相机到参考标定位置的距离的线性关系进行构建，所述变焦参数通过第一待标定参数与第二待标定参数形成与所述PTZ相机到参考标定位置的距离的线性关系，所述PTZ相机到参考标定位置的距离基于PTZ相机到投影位置对应的PTZ相机高度形成待标定高度、投影位置坐标以及参考标定位置坐标进行确定；

将待标定高度的取值、投影位置坐标的取值、参考标定位置坐标的取值与朝向参考标定位置坐标时采用的全方位控制参数的取值，依次代入所述第三转换式进行求解得到所述第一待标定参数的取值与第二待标定参数的取值。

朝向参考标定位置坐标时采用的全方位控制参数中指示的所述PTZ相机所处的变焦参数随参考标定位置的不同进行自定义设置。

本发明实施例中所提供的用于雷达与相机组合系统的相机标定装置可执行上述本发明任意实施例中所提供的用于雷达与相机组合系统的相机标定方法，具备执行该用于雷达与相机组合系统的相机标定方法相应的功能和有益效果，详细过程参见前述实施例中用于雷达与相机组合系统的相机标定方法的相关操作。

实施例四

图5为本发明实施例四提供了一种用于雷达与相机组合系统的相机使用装置的结构图，本实施例可适用于PTZ相机与雷达进行联动的情况，该用于雷达与相机组合系统的相机使用装置可以采用硬件和/或软件的形式实现，该用于雷达与相机组合系统的相机使用装置可配置于任何具有网络通信功能的电子设备中。如图5所示，该装置包括：

位置确定模块510，用于通过雷达确定地面上拍摄目标的横纵轴位置；

控制参数确定模块520，用于依据PTZ相机的标定转换结果确定对准地面上拍摄目标进行拍摄所需要的PTZ相机的全方位控制参数，所述PTZ相机的标定转换结果包括PTZ相机朝向地面上横纵轴位置处拍摄目标时所对应使用的全方位控制参数，所述全方位控制参数包括PTZ相机所处的垂直方位角度与水平方位角度；

雷达与相机联动模块530，用于依据所需要的PTZ相机的全方位控制参数控制PTZ相机进行联动转动，朝向地面上拍摄目标进行拍摄。

本发明实施例中所提供的用于雷达与相机组合系统的相机使用装置可执行上述本发明任意实施例中所提供的用于雷达与相机组合系统的相机使用方法，具备执行该用于雷达与相机组合系统的相机使用方法相应的功能和有益效果，详细过程参见前述实施例中用于雷达与相机组合系统的相机使用方法的相关操作。

实施例五

图6示出了可以用来实施本发明的实施例的电子设备10的结构示意图。电子设备旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备(如头盔、眼镜、手表等)和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本发明的实现。

如图6所示，电子设备10包括至少一个处理器11，以及与至少一个处理器11通信连接的存储器，如只读存储器(ROM)12、随机访问存储器(RAM)13等，其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机程序，处理器11可以根据存储在只读存储器(ROM)12中的计算机程序或者从存储单元18加载到随机访问存储器(RAM)13中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在RAM 13中，还可存储电子设备10操作所需的各种程序和数据。处理器11、ROM 12以及RAM 13通过总线14彼此相连。输入/输出(I/O)接口15也连接至总线14。

电子设备10中的多个部件连接至I/O接口15，包括：输入单元16，例如键盘、鼠标等；输出单元17，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元18，例如磁盘、光盘等；以及通信单元19，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元19允许电子设备10通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。

处理器11可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。处理器11的一些示例包括但不限于中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、各种专用的人工智能(AI)计算芯片、各种运行机器学习模型算法的处理器、数字信号处理器(DSP)、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。处理器11执行上文所描述的各个方法和处理，例如用于雷达与相机组合系统的相机标定方法或用于雷达与相机组合系统的相机使用方法。

在一些实施例中，用于雷达与相机组合系统的相机标定方法或用于雷达与相机组合系统的相机使用方法可被实现为计算机程序，其被有形地包含于计算机可读存储介质，例如存储单元18。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM 12和/或通信单元19而被载入和/或安装到电子设备10上。当计算机程序加载到RAM 13并由处理器11执行时，可以执行上文描述的用于雷达与相机组合系统的相机标定方法或用于雷达与相机组合系统的相机使用方法的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，处理器11可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行用于雷达与相机组合系统的相机标定方法或用于雷达与相机组合系统的相机使用方法。

本文中以上描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、芯片上系统的系统(SOC)、负载可编程逻辑设备(CPLD)、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。

用于实施本发明的方法的计算机程序可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些计算机程序可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，使得计算机程序当由处理器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。计算机程序可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。

在本发明的上下文中，计算机可读存储介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的计算机程序。计算机可读存储介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。备选地，计算机可读存储介质可以是机器可读信号介质。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。

为了提供与用户的交互，可以在电子设备上实施此处描述的系统和技术，该电子设备具有：用于向用户显示信息的显示装置(例如，CRT(阴极射线管)或者LCD(液晶显示器)监视器)；以及键盘和指向装置(例如，鼠标或者轨迹球)，用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给电子设备。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈)；并且可以用任何形式(包括声输入、语音输入或者、触觉输入)来接收来自用户的输入。

可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统(例如，作为数据服务器)、或者包括中间件部件的计算系统(例如，应用服务器)、或者包括前端部件的计算系统(例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互)、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信(例如，通信网络)来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网(LAN)、广域网(WAN)、区块链网络和互联网。

计算系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，又称为云计算服务器或云主机，是云计算服务体系中的一项主机产品，以解决了传统物理主机与VPS服务中，存在的管理难度大，业务扩展性弱的缺陷。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于雷达与相机组合系统的相机标定方法，其特征在于，包括：

控制将PTZ相机进行归零位调整，PTZ相机的零位光轴与所述PTZ相机所在地面平行或不平行；

确定PTZ相机在地面的投影位置坐标，并以投影位置坐标为原点构建参考标定坐标系，所述PTZ相机对应位置点位于参考标定坐标系的竖轴上；

确定在参考标定坐标系下采用的参考标定位置坐标，并确定所述PTZ相机朝向所述参考标定位置时采用的全方位控制参数，所述全方位控制参数包括PTZ相机所处的垂直方位角度与水平方位角度，所述参考标定位置坐标为自定义选择的地面位置坐标；

依据投影位置坐标、参考标定位置坐标与朝向参考标定位置坐标时采用的全方位控制参数对PTZ相机进行预设标定，所述对PTZ相机进行标定包括对PTZ相机朝向目标时的全方位控制参数与朝向目标时的地面位置之间的转换关系标定。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定PTZ相机在地面的投影位置坐标，包括：

通过实时动态测量设备，测量PTZ相机在地面正投影时对应的投影位置坐标，所述实时动态测量设备采用载波相位差分技术进行位置测量；

相应地，确定在参考标定坐标系下采用的参考标定位置坐标，包括：

将所述实时动态测量设备移动至自定义选取的参考标定位置点，并通过实时动态测量设备测量参考标定位置点对应参考标定位置坐标。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述全方位控制参数包括所述PTZ相机所处的水平方位角度与垂直方位角度，所述水平方位角度通过第一待标定角度与第一参考角度相加确定，所述垂直方位角度通过第二待标定角度与第二参考角度相减确定；其中，所述第一待标定角度为PTZ相机的零位光轴与参考标定坐标系对应横轴在第一参考平面上的夹角，所述第一参考角度为第一参考线与参考标定坐标系对应横轴在第一参考平面上的夹角，所述第一参考线为参考标定位置与投影位置的连线，所述第一参考平面为参考标定坐标系对应横纵轴平面；所述第二待标定角度为PTZ相机的零位光轴与参考标定坐标系对应竖轴在第二参考平面上的夹角，所述第二参考角度为第二参考线与参考标定坐标系对应竖轴在第二参考平面上的夹角，所述第二参考线为参考标定位置与PTZ相机的连线，第二参考平面为参考标定坐标系中垂直于横纵轴平面且经过竖轴的平面，PTZ相机到投影位置对应的PTZ相机高度形成待标定高度。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，确定所述PTZ相机朝向所述参考标定位置时采用的全方位控制参数，包括：

控制所述PTZ相机进行转动，以使所述PTZ相机的画面中心对准所述参考标定位置且使画面清晰度大于预设清晰度；

在控制所述PTZ相机进行转动结束后，获取所述PTZ相机朝向所述参考标定位置时全方位控制参数。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，依据投影位置坐标、参考标定位置坐标与朝向参考标定位置坐标时采用的全方位控制参数对PTZ相机进行标定，包括：

确定所述PTZ相机关联的第一转换式，所述第一转换式是按照所述水平方位角度中第一参考角度、所述投影位置坐标以及参考标定位置坐标之间的三角函数关系进行构建，所述第一转换式基于所述水平方位角度中第一待标定角度描述了参考标定位置坐标与所述全方位控制参数中水平方位角度之间的转换关系；

确定所述PTZ相机关联的第二转换式，所述第二转换式是按照所述垂直方位角度中第二参考角度、所述投影位置坐标、参考标定位置坐标以及待标定高度之间的三角函数关系进行构建，所述第二转换式基于所述垂直方位角度中第二待标定角度与待标定高度描述了参考标定位置坐标与所述全方位控制参数中垂直方位角度之间的转换关系；

将投影位置坐标的取值、参考标定位置坐标的取值与朝向参考标定位置坐标时采用的全方位控制参数的取值，依次代入所述第一转换式与所述第二转换式进行求解得到所述第一待标定角度的取值、第二待标定角度的取值以及待标定高度的取值。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述全方位控制参数包括所述PTZ相机所处的变焦参数；

依据投影位置坐标、参考标定位置坐标与朝向参考标定位置坐标时采用的全方位控制参数对PTZ相机进行标定，还包括：

确定所述PTZ相机关联的第三转换式，所述第三转换式是按照所述变焦参数与所述PTZ相机到参考标定位置的距离的线性关系进行构建，所述变焦参数通过第一待标定参数与第二待标定参数形成与所述PTZ相机到参考标定位置的距离的线性关系，所述PTZ相机到参考标定位置的距离基于PTZ相机到投影位置对应的PTZ相机高度形成待标定高度、投影位置坐标以及参考标定位置坐标进行确定；

将待标定高度的取值、投影位置坐标的取值、参考标定位置坐标的取值与朝向参考标定位置坐标时采用的全方位控制参数的取值，依次代入所述第三转换式进行求解得到所述第一待标定参数的取值与第二待标定参数的取值。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，朝向参考标定位置坐标时采用的全方位控制参数中指示的所述PTZ相机所处的变焦参数随参考标定位置的不同进行自定义设置。

8.一种用于雷达与相机组合系统的相机使用方法，其特征在于，采用权利要求1至7中任一所述的用于雷达与相机组合系统的相机标定方法得到的PTZ相机的标定转换结果，所述方法包括：

通过雷达确定地面上拍摄目标的横纵轴位置；

依据PTZ相机的标定转换结果确定对准地面上拍摄目标进行拍摄所需要的PTZ相机的全方位控制参数，所述PTZ相机的标定转换结果包括PTZ相机朝向地面上横纵轴位置处拍摄目标时所对应使用的全方位控制参数，所述全方位控制参数包括PTZ相机所处的垂直方位角度与水平方位角度；

依据所需要的PTZ相机的全方位控制参数控制PTZ相机进行联动转动，朝向地面上拍摄目标进行拍摄。

9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：

至少一个处理器；以及

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-7中任一项所述的用于雷达与相机组合系统的相机标定方法或权利要求8中所述的用于雷达与相机组合系统的相机使用方法。

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