专利名称：手持相机拍摄取证方法
技术领域：
本发明涉及到图像取证技术，属于计算机图像内容安全领域，涉及一种相机旋转角度的计算方法。具体讲，涉及手持相机拍摄取证方法。
背景技术：
随着移动手持设备和互联网的快速发展，数据特别是图像数据获取变得愈来愈容易，但是对图像信息处理要求也越来越高。图片作为记录文化最直观的表达，除图片中包含的直观信息需要受到重视外，隐藏的其它线索也应受到同样的重视，如图片拍摄方式的认证。针对以上问题，本发明所提出的一种通用的相机旋转角度的计算方法提供了一个可行的解决方案。对于图片拍摄方式的检测，拍摄基本可以分为两类，固定相机拍摄或者手持相机拍摄。本发明中将固定相机拍摄限定为相机置于地面、三脚架或其他水平建筑物。如果固定相机拍摄，相机的旋转角度与地平线应该是一致的。而手持相机拍摄，势必产生相机的倾斜。通过本发明中计算得到的相机旋转角度可以判断图片是手持相机拍摄还是固定相机拍摄。假设相机属于正视投影，因此，相机旋转角度等于由图片计算出来的消隐线(Vanishing Line, VL)的倾斜角度,该消隐线可以由消隐点得到。消隐点(Vanishing Point, VP)是2D图像上一组直线的汇聚点，这些直线在3D空间中是一系列平行线。消隐点可以用来指示道路前进的方向，街道的两边再延伸会汇聚到一个点，该消隐点常被用来评估 道路上的即将出现的曲线，以此来判断最佳的行进速度和线路，如果该消隐点越来越近，那么表明该曲线正逐渐收紧，如果越来越远，表明该曲线正逐渐拉直。同时因为消隐点隐含着图像对应的空间直线和方向等信息，所以消隐点还可以应用在场景三维结构的恢复。对于数字图像，目前常用的消隐点的检测算法有:第一类利用统计的方法，根据图像边缘特征估算直线参数，然后利用得到的参数去计算消隐点I，这种统计方法在理论上虽然占有优势，但是该算法的时间复杂度较高，效率适应不了实际应用的需要。第二类是主要通过将图像的一些信息变换到一个有限的空间上，利用空间变换，将无限远处的和有限远处的消隐点变换为等价，但经过这种处理后，丢失了线段长度和消隐点的距离等信息。
发明内容
本发明旨在利用计算的得到的消隐线的倾斜角度进行相机拍摄方式的认证，本发明采取的技术方案是，手持相机拍摄取证方法，包括如下步骤:步骤一:提取原始图片的直线信息在世界坐标系下，人造建筑物中，存在着很多相互平行或者相交的直线，桥梁公路等人造物体中也都存在这样的直线，这些平行的直线经过具有透视变换功能的相机拍摄之后，在所得到的投影平面上会相交于一点，该点即为消隐点。利用图片中计算得到的消隐线即地平线的倾斜角度即可表示相机旋转角度。而消隐线通过消隐点求得，世界坐标系下相互正交的几条平行线，经过透视变换后，分别交于A、B两点，由这两消隐点确定的直线AB即为消隐线；步骤二:根据提取出的直线信息定位对应的消隐点在透视几何空间中，3D空间中过点A且方向为D = (dT，0)T的一条直线上的点可以记为X(X) = A+XD，其中T表示转置运算，d是该直线的方向向量，D为该向量的齐次坐标表示形式，X为该直线方程的参数。当参数\由0变到点XO)由有限点A变到无穷远点D，在简单投影摄像机P = K[I|0]作用下，其中P为像机矩阵，K为其内参矩阵，I为单位矩阵，0表示零向量，点X(X)被影像为x(入)=PX(入)，(I)将⑴展开后:X ( A ) = PA+ 入 F1D = a+ 入 Kd, (2)其中a是A的像，从而该直线的消隐点V通过取极限得到:
权利要求
1.一种手持相机拍摄取证方法，其特征是，包括如下步骤: 步骤一:提取原始图片的直线信息 在世界坐标系下，人造建筑物中，存在着很多相互平行或者相交的直线，桥梁公路等人造物体中也都存在这样的直线，这些平行的直线经过具有透视变换功能的相机拍摄之后，在所得到的投影平面上会相交于一点，该点即为消隐点。利用图片中计算得到的消隐线即地平线的倾斜角度即可表示相机旋转角度。而消隐线通过消隐点求得，世界坐标系下相互正交的几条平行线，经过透视变换后，分别交于A、B两点，由这两消隐点确定的直线AB即为消隐线； 步骤二:根据提取出的直 线信息定位对应的消隐点 在透视几何空间中，3D空间中过点A且方向为D = (dT，0)T的一条直线上的点可以记为X(A) =A+XD,其中T表示转置运算，d是该直线的方向向量，D为该向量的齐次坐标表示形式，X为该直线方程的参数。当参数\由0变到⑴，点X(X)由有限点A变到无穷远点D，在简单投影摄像机P = K[I|0]作用下，其中P为像机矩阵，K为其内参矩阵，I为单位矩阵，0表示零向量，点X(X)被影像为 x(入)=PX(入)，(I) 将⑴展开后:x(A) = PA+ A PD = a+ A Kd, (2) 其中a是A的像，从而该直线的消隐点V通过取极限得到: Y = Iimx(A) = lim(a + AKd) = Kd，(3) 由这方程(3)，可知:3D空间中平行的直线，即直线的方向向量D = (dT，0)T是相同的，在透视变换后投射到图像上所得到的消隐点理论上是相同的，所以在所有相互平行的直线中挑选两条即可，这样计算消隐线只需要两组这样的两条平行线，共需要4条直线，并且要求这两组直线是相关的，故最后只需要在透视变换后的图片上确定出8个点，得到4条直线，从而计算出两个消隐点A和B，由此得到的消隐点即可计算消隐线的倾斜角度； 如果所选取的图片没有互相平行的直线，或者只有互相平行的直线但是这些直线里没有相交的，则不再适用； 步骤三:相机旋转角度的计算 由步骤二确定的直线,选取8个点，如Figurel所示,{a1； b1 ；c1； dj和{a2, b2 ；c2, d2}为两组平行线，且各组之间相关。消隐点A和B可由下列公式求得: A= (B1Xb1)X(C1Xd1) (4) B = (a2Xb2) X (C2Xd2) (5) 消隐点A和B确定出的消隐线与真实地平线的夹角即为计算得到的相机旋转角度； 步骤四:根据旋转角度进行拍摄方式的认证 手持拍摄会出现相机的倾斜，故如果得到的相机旋转角度0满足T < 0 <90°，其中T为阈值，这里我们将之设置为1.5°约束，则判断为他人手持拍摄，否则即为固定拍摄。
2.如权利要求1所述的一种手持相机拍摄取证方法，其特征是，步骤一中，主要用的是两组平行线，且这两组平行线是相关不平行的，首选正交。
全文摘要
本发明涉及到图像取证技术。本发明旨在利用计算的得到的消隐线的倾斜角度进行相机拍摄方式的认证，本发明采取的技术方案是，手持相机拍摄取证方法，包括如下步骤，步骤一提取原始图片的直线信息；步骤二根据提取出的直线信息定位对应的消隐点；步骤三相机旋转角度的计算；步骤四根据旋转角度进行拍摄方式的认证。本发明主要应用于图像取证。
文档编号G06T7/00GK103077523SQ20131002476
公开日2013年5月1日 申请日期2013年1月23日 优先权日2013年1月23日
发明者操晓春, 姜峰, 李思远 申请人:天津大学