[发明专利]视频对准系统

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2013年8月27提交的序列号为14/010,797的美国申请的优先权和权益，该美国申请的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及视频对准系统和技术。

背景技术

手持式地理信息系统(geographic information system，GIS)数据采集装置被公用事业公司、市政、环境管理机构和其它机构用于多种应用，包括竣工的电力线的地图、服务中断报告、杂草管理、水网建模等。先进的手持式GIS将高精度的全球导航卫星系统(global navigational satellite system，GNSS)接收器、计算机和显示器、数码相机以及蜂窝数据无线电组合在一个单元内。操作者使用该装置来采集针对电线杆、井盖或各种其它特征的位置数据。然后，由操作者输入的位置、图像和其它数据可以经由蜂窝无线电数据链路而被传送到GIS数据库。作为运行中的GIS数据采集的例子，20组历史古迹保护勘测者使用手持式GIS来记录新奥尔良卡特里娜飓风过后的六个行政区中的40000多处历史住宅的位置和情况。针对每个住宅的数据包括精确的地理空间坐标、使用来自路易斯安那州历史保护办公室的当地房屋术语词典的结构描述、洪水破坏数据、和照片。

在一些GIS调查情况下，难以达到需要其位置的对象。例如，高压变压器可以位于防护围栏后面，或者煤堆的顶部可以是增长的或不稳定的。在这些情况和许多其它情况下，操作者可以通过使用激光测距仪估计从手持式GIS到难以达到的对象的距离，来找到该对象的位置。给定手持式GIS的位置和距离难以达到的对象的范围，就可以估计该对象的位置。

具有激光测距仪和照相机的手持式GIS可用于获得数字图像，该数字图像自动地标记有针对照相机瞄准的对象的位置数据。照相机可以在视频取景器模式下显示十字准线，以帮助操作者直接瞄准对象(例如沟渠中的水管)。为了精确的结果，照相机和测距仪必须对准，使得在照相机图像中的十字准线对应于由激光测距仪测量的点。在一些实现方式中，激光测距仪虽然本身用红外线激光器操作，但包括以可见光波长操作的预对准的测定点位用激光器。这既对看不到红外光的人类观察者有帮助，也对改变用途的具有红外线阻隔滤波器的消费级数码照相机有帮助。因此，需要的是将激光测距仪(或其测定点位用激光器)和数码照相机对准的系统和方法。

手持式GIS提供了仅仅一个在数字视频图像中找到光斑的用途的示例。类似的示例由激光枪瞄准系统来提供，在该系统中，数码照相机充当目标范围且激光器照射目标。在这种情况下，有助于使照相机和激光器彼此对准，并对准枪管。甚至更一般地，许多其它的情况需要在视频图像中找到光斑。光斑可以通过激光器来照亮或本身可以是光源(例如发光二极管(light-emitting diode LED))。因此需要的是用于与光源视频对准的系统和方法。

附图说明

图1示出了具有集成的高精度GNSS接收器、数码照相机和可拆卸的激光测距仪的手持式计算机。

图2A和图2B分别示出了随时间变化的激光光斑强度和相关函数。

图3示出了激光光斑和视频帧时序的示例。

图4示出了具有多个相关函数相移的激光光斑和视频帧时序。

图5提供了像素邻域和像素排除区域的示例。

图6为用于视频对准方法的流程图。

图7为用于在视频对准方法中的过程的流程图。

图8为像素表决地图的示例。

具体实施方式

在手持型GIS数据采集装置的背景下呈现下面所描述的视频对准系统和方法，但是这些系统和方法通常可适用于许多涉及在视频图像中定位照亮的光斑的场景。

图1示出了手持式计算机105，该手持式计算机105具有集成的高精度GNSS接收器、数字照相机和可拆卸的激光测距仪110。该计算机可以被配置为GIS数据采集工具，该GIS数据采集工具记录用户输入、数码照片、以及由GNSS和激光测距仪数据估计的位置。在其它特征中，高级单元可以提供厘米级定位精度和用于与云中维护的数据库通信的蜂窝无线电。

照相机透镜115限定对称轴线120。类似地，由激光测距仪110所发射的激光束限定轴线125，测距仪估计沿着轴线125的距离。(光束在场景129中创建光斑127。)在理想的装置中，两根轴线将重合，即，它们将位于彼此之上。那样，由测距仪所估计的范围将是距出现在照相机的视场的中心的对象的距离。