[发明专利]消失方向确定方法和装置、摄像机自标定方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于视频图像确定消失方向的方法和装置、用于摄像机自标定的方法和装置，以及使用该方法和装置的摄像机。

背景技术

视频监控系统被广泛地应用于各种场合，诸如道路、停车场、银行、商场等。其从摄像机所拍摄的二维图像中获取三维空间信息，诸如运动物体的速度、车辆的长度、人的身高等。为了求出二维图像中的像素所对应的三维坐标，从而从所拍摄的二维图像推算出真实世界的信息，需要对摄像机进行标定，即确定摄像机相对于地面的姿态(相机的旋转角度、高度等)。与手工标定相比，考虑到人员工作量和测量难度，摄像机的自标定成为摄像机标定的发展方向。

一般，根据三维世界在摄像机坐标系下的三维消失方向来进行摄像机的自标定。在现有技术中，主要是基于在视频图像中通过边缘检测得到的直线线段来估计消失方向。

发明内容

然而，当视频图像中过于缺少边缘，或者边缘虽多，但存在很多噪声线段的时候，基于视频图像中通过边缘检测得到直线线段来估计消失方向无法稳定地得到准确的估计。

此外，即使在能够检测到足够数量的边缘从而获得足够多的直线线段时，由于现有技术中不分组地使用这些直线线段进行消失方向的初始估计，给系统带来了极大的计算负荷。

鉴于现有技术的以上不足，本发明旨在提供一种用于基于视频图像确定消失方向的方法和装置、摄像机自标定的方法和装置，以及使用这些方法和装置的摄像机，使得即使在图像中能够检测到的边缘数量较少的情况下也能保证确定消失方向的准确性。此外，还可使得估计消失方向的计算量大大减小。

根据本发明的一个实施例，提供一种基于视频图像确定消失方向的方法，包括：在视频图像中检测运动物体所在的运动目标区域；提取所检测到的运动目标区域中的运动物体上的特征点；在预定数目的帧中跟踪特征点的移动，以获得特征点的移动轨迹，并根据移动轨迹拟合直线线段；利用拟合出的直线线段确定运动物体的运动方向中最主要的运动方向所指向的消失方向。

根据本发明的一个实施例，提供一种摄像机自标定方法，包括：使用根据上述实施例的确定消失方向的方法，基于摄像机拍摄的视频图像确定消失方向；将所确定的消失方向用来确定摄像机相对于地面的姿态。

根据本发明的一个实施例，提供一种用于基于视频图像确定消失方向的装置，包括：运动目标检测单元，用于在输入的视频图像中检测运动物体所在的运动目标区域；特征点提取单元，用于提取所检测到的运动目标区域中的运动物体上的特征点；运动轨迹获取与线段拟合单元，用于在预定数目的帧中跟踪特征点的移动，以获得特征点的移动轨迹，并根据移动轨迹拟合直线线段；消失方向确定单元，用于通过利用拟合出的直线线段来确定运动物体的运动方向中最主要的运动方向所指向的消失方向。

根据本发明的一个实施例，提供一种用于摄像机自标定的设备，包括：根据上述实施例的用于基于视频图像确定消失方向的装置；摄像机标定装置，其将由确定消失方向的装置计算出的消失方向用来确定摄像机相对于地面的姿态。

根据本发明的一个实施例，提供一种基于视频图像确定消失方向的方法，包括：对视频图像中的物体进行边缘检测，以获得物体上的直线线段；以预定规则将直线线段分组，并按照直线线段的分组进行消失方向的初始估计；从全部分组的预定数目分组中选取至少一条方向与初始估计方向最接近的直线线段；用所选取的直线线段确定消失方向。

根据本发明的一个实施例，提供一种摄像机自标定方法，包括：使用根据上述实施例的基于视频确定消失方向的方法，基于摄像机拍摄的视频图像来确定消失方向；将所确定的消失方向用来确定摄像机相对于地面的姿态。

根据本发明的一个实施例，提供一种用于基于视频图像来确定消失方向的装置，包括：边缘检测单元，用于对视频图像中的物体进行边缘检测，以获得物体上的直线线段；初始估计单元，用于以预定规则对直线线段进行分组，以按照直线线段的分组进行消失方向的初始估计；最接近直线线段选取单元，用于从全部分组的预定数目分组中选取至少一条与初始估计最接近的直线线段；消失方向获得单元，用于使用所选取的直线线段确定消失方向。

根据本发明的一个实施例，提供一种用于摄像机自标定的设备，包括：根据上述实施例的用于基于视频图像来确定消失方向的装置；摄像机标定单元，其将由确定消失方向的装置计算出的消失方向用于确定摄像机相对于地面的姿态。

根据本发明的其它实施例还提供了使用上述各方法和装置的摄像机。