[发明专利]一种监控摄像机测距方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于智能监控技术领域，具体涉及一种监控摄像机测距方法和装置。

背景技术

随着监控摄像头广泛的应用于人们生活的方方面面，监控视频数据呈现爆炸式的增长。摄像机参数是监控视频分析非常重要的一项信息，可以用来建立起目标在图像坐标和世界坐标的对应关系。其中一个很重要的用途是：根据摄像机参数，计算图像中两点在实际世界中的真实距离。这一用途广泛应用于车型检测，车速测定等智能监控应用中。

摄像机标定和测距方法的核心在于如何计算出精确的摄像机参数、以及如何有效地应用摄像机参数。文献“Flexible Camera Calibration by Viewing a Plane from Unknown Orientations”提出来基于标定点的摄像机参数计算方法，实验中已经证明，在标定点非常精确的情况下，这种方法计算出来的摄像机参数也非常精确。因此，在应用中，摄像机标定的核心问题是如何获得比较精确的标定点和如何降低因为标定点的误差所带来的影响。

中国专利说明书CN102867414A（公开日2013年1月9日）提出了一种基于PTZ摄像机快速标定的车辆排队长度测量方法，该方法包括：选取垂直交叉的两条交通标线组成丁字形的标定参考物，根据定义的图像坐标系与世界坐标系的模型，建立图像中像素点的坐标与世界坐标系中路面对应点的坐标之间的换算关系；采用PTZ摄像机获取交通监视场景的视频图像，设置车道的兴趣域ROI，采用背景自适应更新算法和纹理特征检测兴趣域内的车辆排队状态，获取排队车辆队尾的像素及其坐标；将已检测到的队尾像素坐标换算成世界坐标，最终计算出车辆排队的长度。

中国专利说明书CN101520897（公开日2009年9月2日）提出了一种摄像机标定方法，该方法包括：利用摄像机获取平板靶标图像；获取全部特征点的点中心坐标值；根据径向畸变模型获取摄像机镜头的初始径向畸变系数；将全部特征点的点中心坐标值进行径向畸变校正；采用切向畸变模型获取初始切向畸变系数，根据切向畸变系数对点中心坐标值进行切向畸变校正；获取畸变校正后的摄像机的投影矩阵，根据投影矩阵获取摄像机的内方位参数和外方位参数。

上述摄像机标定方法适用于面向小视野的摄像机（比如室内摄像机），而对于面向宽广视野的监控摄像头，由于标定范围广，这些方法在实现标定中需要耗费大量精力在标定点的标定上，且在标定点较少时，人工标定操作带来的误差对摄像机参数的计算产生较大影响。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题是提供一种基于多世界坐标系的监控摄像机标定和测距方法及装置，以针对面向宽广视域的监控摄像头进行标定，并且通过多重标定方法来大大降低因为人工操作带来的误差影响。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

根据本发明的一个方面，提供的一种监控摄像机测距方法包括：

世界坐标系获取步骤：通过标定工具的不同摆放位置获取不同的世界坐标系和每个世界坐标系里的标定点；

标定步骤：获取每个世界坐标系里的标定点在世界坐标系中的位置和在图像坐标系中的位置；

摄像机参数计算步骤：根据每个世界坐标系的标定点在世界坐标系中的位置和在图像坐标系中的位置计算出不同世界坐标系下的摄像机参数；

测距步骤：选取对测距点合适的世界坐标系对应的摄像机参数，将测距点从图像坐标系投影到世界坐标系中，计算测距点之间的真实距离。

优选地，世界坐标系获取步骤进一步包括：根据用户需求和场景情况在至少两个位置依次摆放标定工具，对每个摆放位置提供至少四个标定点；其中，每个摆放位置对应一个独立的世界坐标系。

优选地，获取每个世界坐标系的标定点在图像坐标系中的位置进一步包括：对同一个标定点在图像中标定多次，将多次标定的图像坐标值的均值作为该标定点在图像坐标系中的坐标值。

优选地，摄像机参数计算步骤进一步包括：

对每一个世界坐标系，摄像机参数为图像坐标系和标定点所在平面之间的单应性矩阵H，存在以下关系式：

其中，X，Y为世界坐标，x，y为图像坐标，H为9*9的单应性矩阵；