一种移动目标轨迹坐标转换方法及系统

本发明属于机器视觉，尤其涉及一种移动目标轨迹坐标转换方法及系统。

背景技术：

1、近年来，环形探测器、微波探测器和交通摄像头已被广泛用于监测交通状况。信息采集技术和计算机视觉技术的发展使研究人员能够从交通视频中提取高精度的车辆轨迹数据。但摄像头校准和坐标转换工作是一个极其复杂的过程，尤其是对于安装在固定位置的摄像头。以往的研究大多利用近景摄影测量技术中的直接线性变换（direct lineartransformation，dlt）理论建立像点坐标系和物体坐标系之间的变换关系方程，计算获得车辆真实轨迹数据。但dlt等摄像头校准方法需要使用控制点和实验场来完成校准，往往会受到路段控制点数量、分布以及道路坡度等因素的影响，因此这些方法的测量精度和应用条件受到较大限制。

技术实现思路

1、为克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种移动目标轨迹坐标转换方法及系统，不需要控制点标定就可以进行坐标转换，可应用于难以用摄像头标定的城市路网中摄像头的视频数据处理。

2、为实现上述目的，本发明的一个或多个实施例提供了如下技术方案：

3、本发明第一方面提供了一种移动目标轨迹坐标转换方法。

4、一种移动目标轨迹坐标转换方法，包括以下步骤：

5、获取无人机拍摄的移动目标视频，从中提取像素坐标系下的移动目标轨迹数据；

6、对于移动目标轨迹数据中的任一目标点，基于拍摄每一帧时无人机的位置信息、相机姿态信息和相机内参信息，结合目标点在像素坐标系下的像素坐标，求解相机坐标系下目标点对应的单位方向向量在ecef坐标系下的表示，进而得到ecef原点到目标点的向量表示；

7、利用ecef原点到目标点的向量表示去表示目标点在wgs84坐标系下的坐标，并基于目标点与无人机起飞时的海拔高度相同，最终求解得到目标点在wgs84坐标系下的坐标。

8、本发明第二方面提供了一种移动目标轨迹坐标转换系统。

9、一种移动目标轨迹坐标转换系统，包括：

10、移动目标轨迹数据提取模块，被配置为：获取无人机拍摄的移动目标视频，从中提取像素坐标系下的移动目标轨迹数据；

11、坐标转换模块，被配置为：对于移动目标轨迹数据中的任一目标点，基于拍摄每一帧时无人机的位置信息、相机姿态信息和相机内参信息，结合目标点在像素坐标系下的像素坐标，求解相机坐标系下目标点对应的单位方向向量在ecef坐标系下的表示，进而得到ecef原点到目标点的向量表示；

12、坐标求解模块，被配置为：利用ecef原点到目标点的向量表示去表示目标点在wgs84坐标系下的坐标，并基于目标点与无人机起飞时的海拔高度相同，最终求解得到目标点在wgs84坐标系下的坐标。

13、本发明第三方面提供了计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现如本发明第一方面所述的移动目标轨迹坐标转换方法中的步骤。

14、本发明第四方面提供了电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如本发明第一方面所述的移动目标轨迹坐标转换方法中的步骤。

15、以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：

16、本发明提供了一种移动目标轨迹坐标转换方法及系统，在获取到无人机拍摄的道路交通流视频之后，首先对像素坐标系下的车辆轨迹数据进行了提取，之后基于拍摄每一帧时无人机的位置信息、相机姿态信息和相机内参信息，对像素坐标系下车辆轨迹数据中的任一目标点进行坐标变换，求解相机坐标系下目标点对应的单位方向向量在ecef坐标系下的表示，进而得到ecef原点到目标点的向量表示，并得到目标点在wgs84坐标系下的坐标表示，求解得到目标点在wgs84坐标系下的坐标，本发明不需要控制点标定进行坐标转换，可应用于难以用摄像头标定的城市路网中摄像头的视频数据处理。

17、本发明在对任一目标点进行了坐标变换之后，最终得到在wgs84坐标系下的车辆轨迹数据，解决了基于视频的车辆等移动目标的轨迹提取问题。

18、本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种移动目标轨迹坐标转换方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的移动目标轨迹坐标转换方法，其特征在于，求解相机坐标系下目标点对应的单位方向向量在ecef坐标系下的表示，具体包括：

3.如权利要求2所述的移动目标轨迹坐标转换方法，其特征在于，目标点在相机坐标系下对应的单位方向向量，表示为：

4.如权利要求3所述的移动目标轨迹坐标转换方法，其特征在于，相机坐标系下目标点对应的单位方向向量在ecef坐标系下的表示，具体为：

5.如权利要求4所述的移动目标轨迹坐标转换方法，其特征在于，ecef原点到目标点的向量表示，具体为：

6.如权利要求5所述的移动目标轨迹坐标转换方法，其特征在于，令目标点在wgs84坐标系下的坐标表示为，则：

7.如权利要求1所述的移动目标轨迹坐标转换方法，其特征在于，基于两阶段目标检测跟踪算法对移动目标轨迹数据进行提取：

8.一种移动目标轨迹坐标转换系统，其特征在于，包括：

9.计算机可读存储介质，其上存储有程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-7任一项所述的移动目标轨迹坐标转换方法中的步骤。

10.电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-7任一项所述的移动目标轨迹坐标转换方法中的步骤。

技术总结本发明提出了一种移动目标轨迹坐标转换方法及系统，涉及机器视觉技术领域。包括提取像素坐标系下的移动目标轨迹数据；基于拍摄每一帧时无人机的位置信息、相机姿态信息和相机内参信息，结合目标点在像素坐标系下的像素坐标，求解相机坐标系下目标点对应的单位方向向量在ECEF坐标系下的表示，得到ECEF原点到目标点的向量表示；利用ECEF原点到目标点的向量表示去表示目标点在WGS84坐标系下的坐标，并基于目标点与无人机起飞时的海拔高度相同，最终求解得到目标点在WGS84坐标系下的坐标。本发明不需要控制点标定就可以进行坐标转换，可应用于难以用摄像头标定的城市路网中摄像头的视频数据处理。技术研发人员：王旭,马菲,戴荣健,周童受保护的技术使用者：山东大学技术研发日：技术公布日：2024/8/1