一种基于三维实景地图的摄像头标定方法及系统与流程

本发明涉及视频监控，具体为一种基于三维实景地图的摄像头标定方法及系统。

背景技术：

1、当前道路摄像头日益增多，在某一区域范围内可包含多个且多种道路摄像头对周边环境进行实时图像采集监控。各个摄像头采用不同视角、景深、焦距对周边环境进行实时图像采集，以求在某一区域范围内尽可能无死角的监控。一般而言各个摄像头采集的实时画面均可以通过监控中心的统一管理平台进行管理和监控，而传统的监控中心各个摄像头的画面均是单独预览监控，各个实时画面均是独立分离的。当需要对某一区域（如某一道路沿线）进行统一监控、追踪时，监控中心需要根据目标图像在具体摄像头实时画面的出现情况不断切换，在摄像头数量众多时，操作过程繁琐。且由于各个摄像头的实际部署位置和采集画面相关，当追踪目标在某一摄像头画面中消失时，将难以第一时间判断并切换到另一摄像头监控画面并实现继续追踪监控。

2、为解决上述技术问题，一种可行的方式是基于某一区域范围内的三维实景地图，将各个摄像头采集的实时画面与三维实景地图进行融合，在三维实景地图中可任意切换、观察各个摄像头采集的实时画面。并且各个摄像头采集的实时画面和三维实景地图深度融合后，可以在三维实景地图中基于三维实景连续监控各个摄像头的实时画面。为实现这一技术目的，对于摄像头在三维实景地图中的具体位置信息精度具有极高的要求，否则画面的融合将和实际采集图像会有较大偏差，不利于各个摄像头采集的实时画面和三维实景地图深度高精度融合。基于前述目的，需要提出一种可以实现高精度的摄像头标定方法或者标定系统。

3、通过检索，现有技术中有相关摄像头标定的技术文献公开。例如公开号为“cn108802701a”名称为“一种基于北斗技术的车载雷达标定设备”的发明专利公布文件。公开了一种基于北斗技术的车载雷达标定设备，包括标定设备架，所述标定设备架上设置有混合标定器，并且所述标定设备架的底部安装有底座圆盘，所述混合标定器的输入端通过电线分别连接有光学经纬仪、陀螺寻北仪和北斗卫星系统，并且所述混合标定器的输出端分别连接有显示器和蓝牙发射器，所述光学经纬仪是在雷达天线位置固定的状态下，标定天线法线与地球正北的夹角，所述陀螺寻北仪是利用陀螺仪测得的地球自转角速度分量和加速度计测得的载体倾斜角度来确定载体方位角，即载体的轴向与正北的夹角，所述北斗卫星系统是标记雷达装备的地理位置，通过光学经纬仪、陀螺寻北仪和北斗卫星系统三种标定方式，以提高标定的精度。该现有技术是针对车载雷达进行标定，并不涉及摄像头位置的具体标定。

4、例如公开号为“cn111462249a”名称为“一种交通摄像头的标定数据获取方法、标定方法及装置”的发明专利公布文件。具体方案是从交通监控视频中获取预设车型库中多个车辆的图片序列；根据所述预设车型库确定每个所述车辆的多个关键点对应的三维坐标；根据所述三维坐标确定每个所述关键点在所述图片序列中对应的二维坐标，将每个所述关键点的所述三维坐标和对应的所述二维坐标确定为所述交通摄像头标定数据。该现有技术采用了预设车型库作为标定参照物，其标定方法较为繁琐，且适用性不强。

5、例如公开号为“cn116563384a”名称为“一种图像采集装置标定方法、设备及计算机设备”的发明专利公布文件。具体方案是确定指定场景下的任一固定位置处的图像采集装置后，直接获得该图像采集装置所采集的指定场景图像，通过对该指定场景图像进行目标对象检测，获得处于指定场景中不同位置的多个目标对象各自的三维属性，据此获得对应目标对象的同一平面上的一组特征点的三维坐标，并获得这一组特征点映射到指定场景图像中的二维坐标，从而依据针对图像采集装置的坐标系转换关系，对多个目标对象各自的三维坐标和二维坐标进行处理，直接获得图像采集装置的标定参数。该现有技术中需要对摄像头进行场景指定，并需要根据多个采集目标进行摄像头的参数标定，其标定过程繁琐，且无法适应不同场景、复杂场景的摄像头标定。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于三维实景地图的摄像头标定方法，所述摄像头为实体摄像头并实时获取实景图像，具体包含如下步骤：

2、s1，在三维实景地图中设定虚拟摄像头，所述虚拟摄像头具有第一参数信息；

3、s2，基于所述第一参数信息，在三维实景地图渲染形成虚拟摄像头获取的第一图像；

4、s3，比对所述第一图像和实景图像，如相似度符合设定要求，则记录第一参数信息并标定为实体摄像头在所述三维实景地图中的参数信息；如相似度不符合设定要求则执行下续步骤；

5、s4，调整所述第一参数信息形成第二参数信息，并根据所述第二参数信息在三维实景地图渲染形成虚拟摄像头获取的第二图像；比对所述第二图像和实景图像，如相似度符合设定要求，则记录第二参数信息并标定为实体摄像头在所述三维实景地图中的参数信息；如相似度不符合设定要求则重复执行本步骤。

6、进一步地，所述第一参数信息是第一北斗视角码（a1,b1,c1,α1,β1,γ1），所述第二参数信息是第二北斗视角码（a2,b2,c2,α2,β2,γ2），其中a为经度，b为纬度，c为海拔，α为方向角，β为俯仰角，γ为水平角。

7、进一步地，所述第一参数信息中，经度a1、纬度b1、海拔c1获取自实体摄像头的初始位置信息，方向角α1、为俯仰角β1、水平角γ1来自初始赋值。

8、进一步地，在所述步骤s4中，调整第一参数信息是先调整经度a1、纬度b1、海拔c1，再调整方向角α1、为俯仰角β1、水平角γ1。

9、进一步地，在所述步骤s3及步骤s4中，图像比对相似度是可设定的。

10、进一步地，所述方向角α范围为0°~360°，俯仰角β范围为-90°~90°，水平角范围为-90°~90°。

11、进一步地，所述第一北斗视角码和第二北斗视角码还包括当前时间信息。

12、还提出一种三维实景地图摄像头标定系统，采用上述标定方法，并包括：

13、三维实景图像预览窗口，用于预览虚拟摄像头获取的第一图像和第二图像；

14、实体图像窗口，用于预览实体摄像头的实时图像；

15、参数调节单元，用于对第一参数信息进行调整。

16、进一步地，所述三维实景图像预览窗口和实体图像窗口具有相同大小。

17、进一步地，所述参数调节单元可对第一参数信息进行设定幅度的增或减调节。

18、与现有技术相比，本申请的技术方案具备以下有益效果：本发明提出的摄像头标定方法及系统，利用三维实景地图，采用图像比对分析原理，将三维实景地图中渲染图像和摄像头实时图像进行比对，根据比对结果确定摄像头在三维实景地图中的位置信息。由于比对的对象之一是摄像头的实时画面，当实时画面和三维实际地图渲染画面高度吻合时，说明三维实景地图中摄像头的位置信息精度符合要求。该标定方法适应性强，摄像头的实际位置、采集场景不受限制。标定过程高效，不需要任何标定参照物。

技术特征：

1.一种基于三维实景地图的摄像头标定方法，所述摄像头为实体摄像头并实时获取实景图像，其特征在于，具体包含如下步骤：

2.如权利要求1所述的基于三维实景地图的摄像头标定方法，其特征在于，所述第一参数信息是第一北斗视角码（a1,b1,c1,α1,β1,γ1），所述第二参数信息是第二北斗视角码（a2,b2,c2,α2,β2,γ2），其中a为经度，b为纬度，c为海拔，α为方向角，β为俯仰角，γ为水平角。

3.如权利要求2所述的基于三维实景地图的摄像头标定方法，其特征在于，所述第一参数信息中，经度a1、纬度b1、海拔c1获取自实体摄像头的初始位置信息，方向角α1、为俯仰角β1、水平角γ1来自初始赋值。

4.如权利要求3所述的基于三维实景地图的摄像头标定方法，其特征在于，在所述步骤s4中，调整第一参数信息是先调整经度a1、纬度b1、海拔c1，再调整方向角α1、为俯仰角β1、水平角γ1。

5.如权利要求4所述的基于三维实景地图的摄像头标定方法，其特征在于，在所述步骤s3及步骤s4中，图像比对相似度是可设定的。

6.如权利要求5所述的基于三维实景地图的摄像头标定方法，其特征在于，所述方向角α范围为0°~360°，俯仰角β范围为-90°~90°，水平角范围为-90°~90°。

7.如权利要求2所述的基于三维实景地图的摄像头标定方法，其特征在于，所述第一北斗视角码和第二北斗视角码还包括当前时间信息。

8.一种三维实景地图摄像头标定系统，其特征在于，采用如权利要求1~6任意一项所述的标定方法，并包括：

9.如权利要求8所述的三维实景地图摄像头标定系统，其特征在于，所述三维实景图像预览窗口和实体图像窗口具有相同大小。

10.如权利要求9所述的三维实景地图摄像头标定系统，其特征在于，所述参数调节单元可对第一参数信息进行设定幅度的增或减调节。

技术总结本发明提出的摄像头标定方法及系统，利用三维实景地图，采用图像比对分析原理，将三维实景地图中渲染图像和摄像头实时图像进行比对，根据比对结果确定摄像头在三维实景地图中的位置信息。由于比对的对象之一是摄像头的实时画面，当实时画面和三维实际地图渲染画面高度吻合时，说明三维实景地图中摄像头的位置信息精度符合要求。该标定方法适应性强，摄像头的实际位置、采集场景不受限制。标定过程高效，不需要任何标定参照物。技术研发人员：刘敬韬,刘武,江俊杰,樊维平受保护的技术使用者：湖南智尚科技发展有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/9