CN116580097A - 用于视频gis的坐标转换方法和装置 - Google Patents

用于视频gis的坐标转换方法和装置 Download PDF

Info

Publication number
CN116580097A
CN116580097A CN202310634511.8A CN202310634511A CN116580097A CN 116580097 A CN116580097 A CN 116580097A CN 202310634511 A CN202310634511 A CN 202310634511A CN 116580097 A CN116580097 A CN 116580097A
Authority
CN
China
Prior art keywords
coordinates
camera
imaging plane
model
point
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202310634511.8A
Other languages
English (en)
Inventor
张向军
张冲
武永斌
刘全义
张娜
郭子珍
王赢乐
赵峰涛
尚国伟
郑阳丽
王俊
李鹏
王淼
李亚东
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Henan Seiho In
Original Assignee
Henan Seiho In
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Henan Seiho In filed Critical Henan Seiho In
Priority to CN202310634511.8A priority Critical patent/CN116580097A/zh
Publication of CN116580097A publication Critical patent/CN116580097A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N7/00—Television systems
    • H04N7/18—Closed-circuit television [CCTV] systems, i.e. systems in which the video signal is not broadcast
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T17/00—Three dimensional [3D] modelling, e.g. data description of 3D objects
    • G06T17/05—Geographic models
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/70—Determining position or orientation of objects or cameras
    • G06T7/73—Determining position or orientation of objects or cameras using feature-based methods
    • G06T7/75—Determining position or orientation of objects or cameras using feature-based methods involving models
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/70—Determining position or orientation of objects or cameras
    • G06T7/77—Determining position or orientation of objects or cameras using statistical methods

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Bioinformatics & Computational Biology (AREA)
  • Evolutionary Biology (AREA)
  • Probability & Statistics with Applications (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Graphics (AREA)
  • Image Processing (AREA)

Abstract

本申请涉及一种用于视频GIS的坐标转换方法，包括：获取目标点的地理空间坐标和摄像头的三维空间坐标；使用布尔莎七参数转换模型，将所述地理空间坐标转换为像空间坐标；使用球心斜轴投影方位计算模型，将所述像空间坐标转换为理论成像平面坐标；根据模型比率参数，将所述理论成像平面坐标转换为屏幕成像平面坐标。本申请还提供另一种用于视频GIS的坐标转换方法，是上述坐标转换方法的反向过程。通过本申请的技术方案，能够将视频数据与地理信息进行高效双向融合。

Description

用于视频GIS的坐标转换方法和装置
技术领域
本申请一般地涉及视频GIS技术领域，尤其涉及一种用于视频GIS的坐标转换方法和装置。
背景技术
随着科学技术的发展，视频监控网络越来越多的在智慧城市、自然资源监管、公共场所安保等领域都得到了广泛运用。视频监控网络具有高清、真实、实时的优势，并具备可量测性，但其中的信息主要在图像空间表达，空间分析困难。虽然视频数据在我们的生活中已经广为普及，但如何进一步利用视频数据中的时空信息仍是一个难题。视频GIS是将视频数据与GIS技术相融合，视频GIS可将视频监控图像融合至地理场景中，使多个监控画面的时空信息在地理空间上拼接，更直观的了解视频监控图像在现实世界中的确切位置，及其与周边环境的关系。并且能够实现对空间视频进行存储、处理、分析等功能。
当前，智能视频分析主要基于视频本身，缺乏与地理空间数据的有效融合，难以感知动态目标的方位、尺寸、速度和空间拓扑信息，与地理环境的耦合分析能力不足，使得动态目标识别、跟踪与行为理解面临诸多问题。因此，本领域中亟需将视频数据与地理信息进行高效融合的方案。
发明内容
为了解决现有技术中的上述技术问题，本申请提供了一种用于视频GIS的坐标转换方法和装置，以期将视频数据与地理信息进行高效双向融合。
根据本申请的第一方面，提供了一种用于视频GIS的坐标转换方法，包括：获取目标点的地理空间坐标和摄像头的三维空间坐标，其中所述地理空间坐标包括经纬度和高程；根据所述目标点的地理空间坐标和所述摄像头的三维空间坐标，使用布尔莎七参数转换模型，将所述地理空间坐标转换为像空间坐标；使用球心斜轴投影方位计算模型，将所述像空间坐标转换为理论成像平面坐标；根据模型比率参数，将所述理论成像平面坐标转换为屏幕成像平面坐标，其中所述模型比率参数为理论成像平面与屏幕成像平面在所述摄像头的不同倍率下的成像比例因子，其中，/>为所述摄像头在n倍率时的模型比率参数，/>为n倍率下的成像距离，R为理论成像距离。
在一个实施例中，所述使用球心斜轴投影方位计算模型将所述像空间坐标转换为理论成像平面坐标包括：将所述像空间坐标转换为PT值，其中所述PT值包括水平角和垂直角；修正所述水平角，以获得修正后水平角；获取所述摄像头的当前姿态下的中心点的PTZ值；根据所述PTZ值、所述修正后水平角和所述垂直角，使用所述球心斜轴投影方位计算模型，计算所述理论成像平面坐标。
在一个实施例中，所述修正所述水平角包括：采集所述目标点的多个同名点；根据以下关系式修正所述水平角，，其中n表示已采集的所述目标点的同名点的数量，i表示第i个同名点，/>表示n个同名点的水平角的平均校准值，作为所述修正后水平角，/>表示第i个同名点在地理空间坐标系中与摄像头坐标连线和北方向的夹角，/>表示第i个同名点在像空间坐标系中与摄像头坐标连线和北方向的夹角。
在一个实施例中，所述布尔莎七参数转换模型通过以下方式计算得到：分别进行地图点位标定和摄像头PT值标定，以获得多个同名点的地图点位标定值和摄像头PT标定值；计算每个同名点的地图点位标定值与摄像头PT标定值之间的误差；响应于所述误差小于阈值，将所述同名点作为有效同名点；响应于所述误差大于或等于所述阈值，对所述同名点进行水平角补偿，以将所述同名点转化为有效同名点；根据所述有效同名点，求解所述布尔莎七参数转换模型的参数，以获得所述布尔莎七参数转换模型。
在一个实施例中，所述模型比率参数通过以下方式计算得到：利用摄像头像空间自动采样方法，对所述摄像头的像空间中垂直角和倍率的所有整数位置进行采样，建立摄像头的像空间样本库，其中所述采样包括获取采样点的屏幕坐标和PTZ值；基于所述像空间样本库，使用所述球心斜轴投影方位计算模型，计算每个采样点在理论成像平面坐标系下的理论成像平面坐标；根据每个采样点的所述PTZ值和所述理论成像平面坐标，计算初始模型比率参数；根据所述原始模型比率参数和所述摄像头的当前姿态下的中心点的PTZ值，通过内插法获取所述当前姿态下的模型比率参数。
根据本申请的第二方面，提供了一种用于视频GIS的坐标转换方法，包括：获取目标点的屏幕成像平面坐标；根据模型比率参数，将所述目标点的屏幕成像平面坐标转换为理论成像平面坐标，其中所述模型比率参数为理论成像平面与屏幕成像平面在所述摄像头的不同倍率下的成像比例因子，其中，/>为所述摄像头在n倍率时的模型比率参数，/>为n倍率下的成像距离，R为理论成像距离；使用球心斜轴投影方位计算模型，将所述理论成像平面坐标转换为摄像头空间坐标；使用布尔莎七参数转换模型，将所述摄像头空间坐标转换为地理空间坐标。
在一个实施例中，所述使用球心斜轴投影方位计算模型，将所述理论成像平面坐标转换为摄像头空间坐标包括：使用球心斜轴投影方位计算模型，将所述理论成像平面坐标转换为摄像头像空间的PT值，其中所述PT值包括水平角和垂直角；修正所述水平角，并将所述垂直角和修正后水平角转换为空间向量；根据所述空间向量，计算所述摄像头空间坐标。
在一个实施例中，所述使用布尔莎七参数转换模型，将所述摄像头空间坐标转换为地理空间坐标包括：根据所述摄像头空间坐标，使用布尔莎七参数转换模型计算初始地理空间坐标，并将所述初始地理空间坐标分解为方向向量和平移向量；计算所述方向向量上各点经所述平移向量补偿后的地理空间坐标与DEM数据的碰撞情况，以获得所述地理空间坐标，其中所述DEM数据为数字高程模型数据。
根据本申请的第三方面，提供了一种用于视频GIS的坐标转换装置，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令在被所述处理器执行时，实现根据本申请的第一方面和/或第二方面所述的用于视频GIS的坐标转换方法。
本申请的技术方案具有以下有益技术效果：
在本申请的技术方案中，建立了已知空间三维坐标的监控摄像头的屏幕平面坐标系与空间地理坐标系之间的相互转换关系，实现屏幕平面坐标和空间地理坐标的相互映射，从而实现视频数据与地理信息的高效双向融合。
附图说明
通过参考附图阅读下文的详细描述，本申请示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本申请的若干实施方式，并且相同或对应的标号表示相同或对应的部分，其中：
图1是根据本申请实施例的用于视频GIS的坐标转换方法的流程图；
图2是根据本申请实施例的从空间地理坐标系到屏幕平面坐标系的映射流程图；
图3是根据本申请实施例的球心斜轴投影方位计算模型的原理示意图；
图4是根据本申请实施例的模型比率参数的计算的示意图；
图5是根据本申请实施例的用于视频GIS的坐标转换方法的流程图；
图6是根据本申请实施例的从屏幕平面坐标系到空间地理坐标系的映射流程图；
图7是根据本申请实施例的用于视频GIS的坐标转换装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域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，都属于本申请保护的范围。
应当理解，当本申请的权利要求、说明书及附图使用术语“第一”、“第二”等时，其仅是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。本申请的说明书和权利要求书中使用的术语“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。
根据本申请的第一方面，本申请提供了一种用于视频GIS的坐标转换方法，用于从空间地理坐标系到屏幕平面坐标系的映射。
图1是根据本申请实施例的用于视频GIS的坐标转换方法的流程图。图2是根据本申请实施例的从空间地理坐标系到屏幕平面坐标系的映射流程图。如图1所示，所述坐标转换方法包括步骤S101至S104，具体说明如下。
S101，获取目标点的地理空间坐标和摄像头的三维空间坐标。
具体而言，所述地理空间坐标包括经纬度和高程，上述地理空间坐标和三维空间坐标可以从GIS数据库获得。具体来说，目标点的地理空间坐标可以用经纬和高程来表示，而摄像头的三维空间坐标则包括了摄像头在空间中的位置和方向。
S102，根据所述目标点的地理空间坐标和所述摄像头的三维空间坐标，使用布尔莎七参数转换模型将所述地理空间坐标转换为像空间坐标。
具体而言，布尔莎七参数转换模型用于进行两个空间三维坐标系之间的坐标转换，在本专利中用于实现物体从地理空间坐标（即物体的真实位置）转换为像空间坐标（即以摄像头为原点的坐标系）。通过摄像头采集三个以上同名点，采用间接平差法求得空间坐标转换模型中的七个参数，即七参数转换模型。两个坐标系之间转换的布尔莎模型为：
式中，TX、TY、TZ为由坐标系B到坐标系A的平移参数，wx、wy、wz为由坐标系B到坐标系A的旋转参数，m为由坐标系B到坐标系A的尺度参数。
通常情况下，两个不同坐标系间的旋转欧拉角很小，因此R3(wz)、R2(wy)、R1(wx)都近似为单位矩阵。布尔莎模型最终可简化为
。
布尔莎七参数转换模型可以通过以下方式计算得到：分别进行地图点位标定和摄像头PT值标定，以获得多个同名点的地图点位标定值和摄像头PT标定值；计算每个同名点的地图点位标定值与摄像头PT标定值之间的误差；响应于所述误差小于阈值，将所述同名点作为有效同名点；响应于所述误差大于或等于所述阈值，对所述同名点进行水平角补偿，以将所述同名点转化为有效同名点；根据所述有效同名点，求解所述布尔莎七参数转换模型的参数，以获得所述布尔莎七参数转换模型。
其中，该模型使用七个参数来描述不同坐标系之间的转换关系，包括三个平移参数、三个旋转参数和一个比例因子参数。这些参数可以用来将一个坐标系中的坐标转换到另一个坐标系中。可以通过采集同名点的方式计算这些参数，并根据这些参数建立布尔莎七参数转换模型。布尔莎七参数转换模型是根据布尔莎法则和七参数模型得到的。布尔莎法则是指在同一坐标系下，两个点之间的坐标差值等于它们在不同坐标系下的坐标差值的代数和。
因此，布尔莎七参数转换模型就是将布尔莎法则和七参数模型结合起来，通过求解七个参数，将一个坐标系中的坐标转换到另一个坐标系中。
求解布尔莎七参数转换模型中的七个参数可以采用最小二乘法。最小二乘法是一种数学优化方法，通过最小化误差的平方和来确定模型中的参数。在布尔莎七参数转换模型中，误差可以定义为两个坐标系下同一点的坐标差值。
具体的求解过程可以分为以下几步：选取一组已知的控制点，这些控制点在两个坐标系下都有已知的坐标；根据七参数模型，建立坐标系之间的转换方程；将已知控制点的坐标代入转换方程，得到两个坐标系之间的转换关系；计算每个控制点在两个坐标系下的坐标差值，并将其作为误差；使用最小二乘法，通过最小化误差的平方和来确定七个参数的值；将求得的七个参数应用到其他点上，实现坐标系之间的转换。
求解布尔莎七参数转换模型需要使用同名点。同名点是指在两个坐标系下，具有相同地理位置的点。这些点的坐标在两个坐标系下都已知，可以作为控制点用于求解七参数转换模型。
需要注意的是，选取的同名点应该分布在整个区域内，并且数量越多越好，以提高转换精度。对于同名点的选择，需要考虑以下几个因素：数量：同名点的数量越多，转换精度越高；分布：同名点应该在整个区域内均匀分布，以保证转换的全局精度；稳定性：同名点应该是稳定的地物点，不受变化影响，例如山顶、建筑物等。
在实际应用中，同名点的选择需要根据具体情况进行，可以通过GPS测量、地形图等方式获取同名点的坐标。
本申请中为了提高同名点采集的准确性进而提高转换模型的精确性，对同名点进行筛选，并对同名点进行水平角补偿。水平角补偿可以采用下文所述的水平角修正方法，也可以采用现有技术中已知的水平角补偿方法，本申请对此不作特别限定。
S103，使用球心斜轴投影方位计算模型将所述像空间坐标转换为理论成像平面坐标。
具体而言，球心斜轴方位投影计算模型用于计算球空间关系中球面上一点（球面坐标）以中心投影的方式投影到与球面相切平面上的平面坐标的一种计算模型。图3是根据本申请实施例的球心斜轴投影方位计算模型的原理示意图。在本申请中，球心斜轴方位投影计算模型用于将摄像头的pt值（水平方位角和垂直方位角）转换为理论成像面中的平面坐标，具体包括如下步骤：
1）将球心斜轴方位投影转换为球心正轴方位投影；通过几何变换将球面的极点P换算到新极点Q，从而建立一套以新极点为基础的新的球面坐标。
转换后A在新极坐标系下的极坐标为（Z,）。到此，在原极坐标系下的斜轴方位投影就能转化为新极坐标系下的正轴方位投影。
2）正轴方位投影的计算；（Z,）为（1）中得到的A在新极坐标系下的极坐标，R为理论成像面离摄像头的距离，（x,y）为理论成像面坐标。
在一些实施例中，使用球心斜轴投影方位计算模型将所述像空间坐标转换为理论成像平面坐标包括：将所述像空间坐标转换为PT值，其中所述PT值包括水平角和垂直角；修正所述水平角，以获得修正后水平角；获取所述摄像头的当前姿态下的中心点的PTZ值；根据所述PTZ值、所述修正后水平角和所述垂直角，使用所述球心斜轴投影方位计算模型，计算所述理论成像平面坐标。
具体地，布尔莎七参数转换模型适用于旋转欧拉角很小的情况，但摄像头常因安装原因使摄像头起始北方向和真实北方向偏差很大，为使计算符合布尔莎七参数转换模型计算条件，利用已采集的同名点获取水平角的平均校准值对摄像头的水平角度进行修正：
,其中n表示已采集的所述目标点的同名点的数量，i表示第i个同名点，/>表示n个同名点的水平角的平均校准值，作为所述修正后水平角，/>表示第i个同名点在地理空间坐标系中与摄像头坐标连线和北方向的夹角，/>表示第i个同名点在像空间坐标系中与摄像头坐标连线和北方向的夹角。
S104，根据模型比率参数，将所述理论成像平面坐标转换为屏幕成像平面坐标。
图4是根据本申请实施例的模型比率参数的计算的示意图。所述模型比率参数为理论成像平面与屏幕成像平面在所述摄像头的不同倍率下的成像比例因子，其中，/>为所述摄像头在n倍率时的模型比率参数，/>为n倍率下的成像距离，R为理论成像距离。
模型比率参数用于进行理论成像平面与真实成像平面之间的换算，通过上述方法获取理论成像面坐标（x,y）后，通过模型比率参数计算真实成像平面坐标（），,其中/>为n倍率时的模型比率参数。
模型比率参数可以通过以下方式计算得到：利用摄像头像空间自动采样方法，对所述摄像头的像空间中垂直角和倍率的所有整数位置进行采样，建立摄像头的像空间样本库，其中所述采样包括获取采样点的屏幕坐标和PTZ值；基于所述像空间样本库，使用所述球心斜轴投影方位计算模型，计算每个采样点在理论成像平面坐标系下的理论成像平面坐标；根据每个采样点的所述PTZ值和所述理论成像平面坐标，计算初始模型比率参数；根据所述原始模型比率参数和所述摄像头的当前姿态下的中心点的PTZ值，通过内插法获取所述当前姿态下的模型比率参数。
具体而言，首先，需要利用摄像头对其像空间中垂直角和倍率的所有整数位置进行采样，然后建立摄像头的像空间样本库。这个过程包括获取采样点的屏幕坐标和PTZ值（即摄像头的水平角度、俯仰角度和焦距），以便后续计算。
接下来，基于像空间样本库，使用球心斜轴投影方位计算模型，计算每个采样点在理论成像平面坐标系下的理论成像平面坐标。这个过程可以通过计算采样点在球心斜轴投影方位下的三维坐标，然后将其投影到理论成像平面上得到。
然后，根据每个采样点的PTZ值和理论成像平面坐标，计算初始模型比率参数。这个比率参数可以用于将像空间中的坐标转换为理论成像平面中的坐标。
最后，根据原始模型比率参数和摄像头的当前姿态下的中心点的PTZ值，通过内插法获取当前姿态下的模型比率参数。这个过程可以通过在原始模型比率参数周围的采样点中进行插值计算得到。
至此，完成从空间地理坐标系到平面屏幕平面坐标系的转换。
根据本申请的第二方面，本申请提供了一种用于视频GIS的坐标转换方法，用于从屏幕平面坐标系到空间地理坐标系的映射。本方法中的映射过程是本申请的第一方面的映射过程的相反过程，相同的技术细节不再赘述，参考上述正向映射过程。
图5是根据本申请实施例的用于视频GIS的坐标转换方法的流程图。图6是根据本申请实施例的从屏幕平面坐标系到空间地理坐标系的映射流程图。如图5所示，所述坐标转换方法包括步骤S501至S504，详细描述如下。
S501，获取目标点的屏幕成像平面坐标。
具体而言，所述目标点例如是监控画面上的点。
S502，根据模型比率参数，将所述目标点的屏幕成像平面坐标转换为理论成像平面坐标。
所述模型比率参数与上文的定义相同，为理论成像平面与屏幕成像平面在所述摄像头的不同倍率下的成像比例因子，其中，/>为所述摄像头在n倍率时的模型比率参数，/>为n倍率下的成像距离，R为理论成像距离。
S503，使用球心斜轴投影方位计算模型，将所述理论成像平面坐标转换为摄像头空间坐标。
具体而言，使用球心斜轴投影方位计算模型，将所述理论成像平面坐标转换为摄像头像空间的PT值，其中所述PT值包括水平角和垂直角；修正所述水平角，并将所述垂直角和修正后水平角转换为空间向量；根据所述空间向量，计算所述摄像头空间坐标。
首先，使用球心斜轴投影方位计算模型，将理论成像平面坐标转换为摄像头像空间的PT值。这里的PT值是指水平角和垂直角，它们可以描述摄像头在空间中的方向。
然后，需要修正水平角，这是因为在实际情况中，摄像头可能存在一些偏差，需要进行校准。然后，将修正后的水平角和垂直角转换为空间向量，这样就可以描述摄像头在空间中的位置和方向。
最后，根据空间向量，可以计算出摄像头在空间中的坐标。这个过程可以使用三角测量等方法进行计算。
S504，使用布尔莎七参数转换模型，将所述摄像头空间坐标转换为地理空间坐标。
具体而言，根据所述摄像头空间坐标，使用布尔莎七参数转换模型计算初始地理空间坐标，并将所述初始地理空间坐标分解为方向向量和平移向量；计算所述方向向量上各点经所述平移向量补偿后的地理空间坐标与DEM数据的碰撞情况，以获得所述地理空间坐标，其中所述DEM数据为数字高程模型数据。
使用七参数转换模型转换获取地理空间坐标系中的方向向量v(xv,yv,zv)，和平移向量h(xh,yh,zh)后，摄像头拍摄光线上任意点位的坐标值为(xL,yL,zL)=(xv,yv,zv)*L+(xh,yh,zh)，其中L为光线上任意点与摄像头的距离；dem为数字高程模型数据，将光线上任意点位的水平坐标xL,yL带入dem得到该水平位置的地面高程值zd，当zd<zL时光线位于dem上方，当zd>zL时表示光线已穿过DEM，即与DEM发生碰撞。
至此，完成从平面屏幕平面坐标系到空间地理坐标系的转换。
以上通过具体实施例介绍了本申请的用于视频GIS的坐标转换方法的技术原理和实施细节。需要说明的是，本申请第一方面和第二方面的上述两种方法是相反方向的映射，可以单独实施，也可以组合实施，本申请对此不作限定。通过本申请的技术方案，建立了已知空间三维坐标的监控摄像头的屏幕平面坐标系与空间地理坐标系之间的相互转换关系，实现屏幕平面坐标和空间地理坐标的相互映射，从而实现视频数据与地理信息的高效双向融合。
根据本申请的第三方面，本申请还提供了一种用于视频GIS的坐标转换装置。
图7是根据本申请实施例的用于视频GIS的坐标转换装置70的结构示意图。所述装置包括处理器和存储器，所述存储器存储有计算机程序指令，当所述计算机程序指令被所述处理器执行时实现根据本申请第一方面和/或第二方面所述的用于视频GIS的坐标转换方法。所述装置还包括通信总线和通信接口等本领域技术人员熟知的其他组件，其设置和功能为本领域中已知，因此在此不再赘述。
在本申请中，前述的存储器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。例如，计算机可读存储介质可以是任何适当的磁存储介质或者磁光存储介质，比如，阻变式存储器RRAM（Resistive RandomAccess Memory）、动态随机存取存储器DRAM（Dynamic Random Access Memory）、静态随机存取存储器SRAM（Static Random-Access Memory）、增强动态随机存取存储器EDRAM（Enhanced Dynamic Random Access Memory）、高带宽内存HBM（High-Bandwidth Memory）、混合存储立方HMC（Hybrid Memory Cube）等等，或者可以用于存储所需信息并且可以由应用程序、模块或两者访问的任何其他介质。任何这样的计算机存储介质可以是设备的一部分或可访问或可连接到设备。本申请描述的任何应用或模块可以使用可以由这样的计算机可读介质存储或以其他方式保持的计算机可读/可执行指令来实现。
根据本说明书的上述描述，本领域技术人员还可以理解如下使用的术语，例如“上”、“下”等指示方位或位置关系的术语是基于本说明书的附图所示的方位或位置关系的，其仅是为了便于阐述本申请的方案和简化描述的目的，而不是明示或暗示所涉及的装置或元件必须要具有所述特定的方位、以特定的方位来构造和进行操作，因此上述的方位或位置关系术语不能被理解或解释为对本申请方案的限制。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种用于视频GIS的坐标转换方法，其特征在于，包括：
获取目标点的地理空间坐标和摄像头的三维空间坐标，其中所述地理空间坐标包括经纬度和高程；
根据所述目标点的地理空间坐标和所述摄像头的三维空间坐标，使用布尔莎七参数转换模型，将所述地理空间坐标转换为像空间坐标；
使用球心斜轴投影方位计算模型，将所述像空间坐标转换为理论成像平面坐标；
根据模型比率参数，将所述理论成像平面坐标转换为屏幕成像平面坐标，其中所述模型比率参数为理论成像平面与屏幕成像平面在所述摄像头的不同倍率下的成像比例因子，其中，/>为所述摄像头在n倍率时的模型比率参数，/>为n倍率下的成像距离，R为理论成像距离。
2.根据权利要求1所述的用于视频GIS的坐标转换方法，其特征在于，所述使用球心斜轴投影方位计算模型将所述像空间坐标转换为理论成像平面坐标包括：
将所述像空间坐标转换为PT值，其中所述PT值包括水平角和垂直角；
修正所述水平角，以获得修正后水平角；
获取所述摄像头的当前姿态下的中心点的PTZ值；
根据所述PTZ值、所述修正后水平角和所述垂直角，使用所述球心斜轴投影方位计算模型，计算所述理论成像平面坐标。
3.根据权利要求2所述的用于视频GIS的坐标转换方法，其特征在于，所述修正所述水平角包括：
采集所述目标点的多个同名点；
根据以下关系式修正所述水平角，，其中n表示已采集的所述目标点的同名点的数量，i表示第i个同名点，/>表示n个同名点的水平角的平均校准值，作为所述修正后水平角，/>表示第i个同名点在地理空间坐标系中与摄像头坐标连线和北方向的夹角，/>表示第i个同名点在像空间坐标系中与摄像头坐标连线和北方向的夹角。
4.根据权利要求3所述的用于视频GIS的坐标转换方法，其特征在于，所述布尔莎七参数转换模型通过以下方式计算得到：
分别进行地图点位标定和摄像头PT值标定，以获得多个同名点的地图点位标定值和摄像头PT标定值；
计算每个同名点的地图点位标定值与摄像头PT标定值之间的误差；
响应于所述误差小于阈值，将所述同名点作为有效同名点；
响应于所述误差大于或等于所述阈值，对所述同名点进行水平角补偿，以将所述同名点转化为有效同名点；
根据所述有效同名点，求解所述布尔莎七参数转换模型的参数，以获得所述布尔莎七参数转换模型。
5.根据权利要求4所述的用于视频GIS的坐标转换方法，其特征在于，所述模型比率参数通过以下方式计算得到：
利用摄像头像空间自动采样方法，对所述摄像头的像空间中垂直角和倍率的所有整数位置进行采样，建立摄像头的像空间样本库，其中所述采样包括获取采样点的屏幕坐标和PTZ值；
基于所述像空间样本库，使用所述球心斜轴投影方位计算模型，计算每个采样点在理论成像平面坐标系下的理论成像平面坐标；
根据每个采样点的所述PTZ值和所述理论成像平面坐标，计算初始模型比率参数；
根据所述原始模型比率参数和所述摄像头的当前姿态下的中心点的PTZ值，通过内插法获取所述当前姿态下的模型比率参数。
6.一种用于视频GIS的坐标转换方法，其特征在于，包括：
获取目标点的屏幕成像平面坐标；
根据模型比率参数，将所述目标点的屏幕成像平面坐标转换为理论成像平面坐标，其中所述模型比率参数为理论成像平面与屏幕成像平面在所述摄像头的不同倍率下的成像比例因子，其中，/>为所述摄像头在n倍率时的模型比率参数，/>为n倍率下的成像距离，R为理论成像距离；
使用球心斜轴投影方位计算模型，将所述理论成像平面坐标转换为摄像头空间坐标；
使用布尔莎七参数转换模型，将所述摄像头空间坐标转换为地理空间坐标。
7.根据权利要求6所述的用于视频GIS的坐标转换方法，其特征在于，所述使用球心斜轴投影方位计算模型，将所述理论成像平面坐标转换为摄像头空间坐标包括：
使用球心斜轴投影方位计算模型，将所述理论成像平面坐标转换为摄像头像空间的PT值，其中所述PT值包括水平角和垂直角；
修正所述水平角，并将所述垂直角和修正后水平角转换为空间向量；
根据所述空间向量，计算所述摄像头空间坐标。
8.根据权利要求7所述的用于视频GIS的坐标转换方法，其特征在于，所述使用布尔莎七参数转换模型，将所述摄像头空间坐标转换为地理空间坐标包括：
根据所述摄像头空间坐标，使用布尔莎七参数转换模型计算初始地理空间坐标，并将所述初始地理空间坐标分解为方向向量和平移向量；
计算所述方向向量上各点经所述平移向量补偿后的地理空间坐标与DEM数据的碰撞情况，以获得所述地理空间坐标，其中所述DEM数据为数字高程模型数据。
9.一种用于视频GIS的坐标转换装置，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机可执行指令，其特征在于，所述计算机可执行指令在被所述处理器执行时，实现根据权利要求1至8中任一项所述的用于视频GIS的坐标转换方法。
CN202310634511.8A 2023-05-31 2023-05-31 用于视频gis的坐标转换方法和装置 Pending CN116580097A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310634511.8A CN116580097A (zh) 2023-05-31 2023-05-31 用于视频gis的坐标转换方法和装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310634511.8A CN116580097A (zh) 2023-05-31 2023-05-31 用于视频gis的坐标转换方法和装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116580097A true CN116580097A (zh) 2023-08-11

Family

ID=87534019

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310634511.8A Pending CN116580097A (zh) 2023-05-31 2023-05-31 用于视频gis的坐标转换方法和装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116580097A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117095066A (zh) * 2023-10-18 2023-11-21 智广海联(天津)大数据技术有限公司 一种ptz相机屏幕标记的方法及装置
CN117874273B (zh) * 2024-03-11 2024-05-10 湖南省第二测绘院 一种基于地理映射的铁塔视频图像分类标识方法及装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117095066A (zh) * 2023-10-18 2023-11-21 智广海联(天津)大数据技术有限公司 一种ptz相机屏幕标记的方法及装置
CN117095066B (zh) * 2023-10-18 2024-01-05 智广海联(天津)大数据技术有限公司 一种ptz相机屏幕标记的方法及装置
CN117874273B (zh) * 2024-03-11 2024-05-10 湖南省第二测绘院 一种基于地理映射的铁塔视频图像分类标识方法及装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112894832B (zh) 三维建模方法、装置、电子设备和存储介质
CN112085845B (zh) 基于无人机影像的室外场景快速三维重建装置
CN111461994A (zh) 一种坐标转换矩阵的获取及监控画面中目标定位方法
CN112288853B (zh) 三维重建方法、三维重建装置、存储介质
KR101126449B1 (ko) 증강 현실 서비스 시스템 및 방법
CN116580097A (zh) 用于视频gis的坐标转换方法和装置
CN108444452B (zh) 目标经纬度和拍摄装置的三维空间姿态的检测方法及装置
CN112762945A (zh) 高精度地图全要素采集设备的信息同步方法、系统及装置
CN115439531A (zh) 一种获取目标对象的目标空间位置信息的方法与设备
CN115439528A (zh) 一种获取目标对象的图像位置信息的方法与设备
Sahin Comparison and calibration of mobile phone fisheye lens and regular fisheye lens via equidistant model
CN111429529B (zh) 一种坐标转换的标定方法、电子设备以及计算机存储介质
CN111598930B (zh) 彩色点云生成方法、装置及终端设备
CN116228888B (zh) 地理坐标与ptz相机坐标的转换方法及系统
CN111240617B (zh) 基于三维地图的视频投放方法、系统和环境监控方法、系统
CN115423863B (zh) 相机位姿估计方法、装置及计算机可读存储介质
CN113810606A (zh) 拍摄目标位置确定方法、设备及计算机存储介质
CN108253931B (zh) 一种双目立体视觉测距方法及其测距装置
CN113610952A (zh) 一种三维场景重建方法、装置、电子设备和存储介质
CN116823936B (zh) 一种利用相机屏幕标点获取经纬度的方法及系统
CN114926371B (zh) 一种全景图的垂直校正、灭点检测方法、设备及存储介质
CN116071438B (zh) 一种无人机RigCamera影像的增量SfM方法及装置
CN117036511B (zh) 多类型传感器的标定方法、装置、计算机设备和存储介质
Zhou et al. Object detection and spatial location method for monocular camera based on 3D virtual geographical scene
Zhou et al. WLTOG: An optimization approach for wild large‐range target omnidirectional geolocation based on monocular PTZ camera

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination