[发明专利]一种基于PTZ云台相机的车辆目标三维信息获取方法

权利要求书

1.一种基于PTZ云台相机的车辆目标三维信息获取方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

步骤1，PTZ云台摄像机模型和坐标系的建立：

步骤1.1，建立世界坐标系、摄像机坐标系、图像坐标系和摄像机模型，其中将摄像机模型简化为针孔模型；

步骤1.2，将摄像机拍摄的图像中任意一点的世界坐标转换到图像坐标系中，得到世界坐标系的点与图像坐标系的点的投影关系；

步骤2，地平线的识别及标定结果的计算：

步骤2.1，将图像坐标系中多条平行直线的交点转换为钻石空间中折线组的交点；

步骤2.2，将钻石空间中折线组的交点变换到图像坐标系中，求得图像坐标系的消失点坐标；

步骤2.3，根据步骤2.2得到两个互相垂直的消失点坐标以确定地平线，并且计算标定结果；

步骤3，车辆目标的检测：

使用深度学习的方法对车辆目标进行检测，获取车辆目标三维包络基准点在图像坐标系下的坐标；

步骤4，车辆目标三维包络框的绘制及三维尺寸信息的计算：

步骤4.1，根据步骤3中的车辆目标三维包络基准点信息与步骤2.3中的地平线约束，绘制车辆目标三维包络框；

步骤4.2，根据步骤4.1中绘制的三维包络框和步骤2.3中的标定结果计算车辆目标的三维尺寸信息。

2.如权利要求1所述的基于PTZ云台相机的车辆目标三维信息获取方法，其特征在于，所述的步骤1.2中，将摄像机拍摄的图像中任意一点的世界坐标转换到图像坐标系中，得到世界坐标系的点与图像坐标系的点的投影关系，包括：

世界坐标系中的坐标：x＝[x y z 1]^T，图像坐标系中的坐标：p＝[αu αv α]^T，α≠0；其中x，y，z为世界坐标系中的坐标在x，y，z三个轴上的值，u，v为世界坐标系中的坐标在图像坐标系中对应u，v两个轴上的值，α为图像坐标系中坐标的一个分量；

从世界坐标系到图像坐标系的投影方程为：

p＝KRTx

其中K，R，T分别代表内参矩阵，旋转矩阵和平移矩阵；将K，R，T代入到投影方程中可得到展开的投影模型；设图像中任意一点的世界坐标为(x，y，z)，则世界坐标系的点与图像坐标系的点的投影关系为：

3.如权利要求1所述的基于PTZ云台相机的车辆目标三维信息获取方法，其特征在于，所述的步骤2.1中，钻石空间的方法是将无穷的图像域变换到有限的菱形域的一种方法；

将图像坐标系中多条平行直线的交点转换为钻石空间中折线组的交点，包括：

假设图像坐标系中的直线方程为：ax+by+c＝0，其在钻石空间映射为折线组，映射关系如下：

其中，a，b，c为直线一般方程的三个参数，三个参数均为常数，sgn为符号函数，下标o表示为图像坐标系。

4.如权利要求1所述的基于PTZ云台相机的车辆目标三维信息获取方法，其特征在于，所述的步骤2.2中，将钻石空间中折线组的交点变换到图像坐标系中，求得图像坐标系的消失点坐标，包括：

用钻石空间的方法将无穷的图像域变换到有限的菱形域中，建立起图像空间和钻石空间的映射关系，d代表钻石空间y半轴长度，D代表钻石空间x半轴长度；利用钻石空间中点[x，y，w]_d和图像空间中点[x，y，w]_o互相转换的变换公式可以完成映射：

[x，y，w]_o→[-dDw，-dx，sgn(xy)x+y+sgn(y)dw]_d

[x，y，w]_d→[Dy，sgn(x)dx+sgn(y)Dy-dDw，x]_o

其中，w为图像坐标系中坐标的一个分量，下标o为图像坐标系，下标d为钻石空间；将钻石空间中折线组的交点根据上述的变换公式变换到图像空间中，即求得准确的消失点坐标。