一种基于场景标定结合插值的目标定位方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于场景标定结合插值的目标定位方法，包括：在摄像机画面场景中，选取多个特征位置点，标定多个特征位置点在场景中的图像坐标，并标定多个特征位置点的经纬度坐标；对目标进行检测跟踪并获取目标在场景中出现的时间信息和图像坐标；根据摄像机的拓扑关系和目标的特征对多个摄像机中的目标进行关联；基于目标的图像坐标以及最靠近目标的至少三个特征位置点的图像坐标和经纬度坐标，根据插值算法计算得到目标的经纬度坐标；根据目标的关联结果和目标的经纬度坐标对目标的位置进行定位。本发明中，不仅能对目标的局部运动进行跟踪，而且能实时获得目标的经纬度坐标。
【专利说明】一种基于场景标定结合插值的目标定位方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及目标定位【技术领域】，尤其涉及一种基于场景标定结合插值的目标定位 方法。
【背景技术】
[0002] 当前，"智慧城市"是人们关注的热点话题之一，它体现"人"的主导地位，通过城市 信息化更好地把握城市系统的运动状态和规律，对城市人地关系进行调控，从而实现系统 优化。其中，如何让我们生活的场所更加安全，运用科学、先进的技防手段构建一个强大的 安防网络来保证整个城市的安全是最为行之有效的。
[0003] 视频监控系统作为现代化管理以及安全防范中极为有效的手段，已经广泛地应用 于银行、车站、办公楼等各种公共场所，是主要的安全技术防范系统之一。近些年来，随着公 共安全防范的迫切需求以及计算机技术的不断发展，视频监控正在从传统模式向智能化监 控的方向转变。
[0004] 但是，目前鲜有视频监控系统具有在离线地图上标记目标出现的真实地理位置 (指地理坐标系下的经纬度坐标）的功能。由于在城市视频监控网络中摄像机数量越来越 庞大、所覆盖的地域越来越广，因此，如果不在地图上定位出目标的真实地理位置，则只能 对目标的局部运动进行跟踪，而无法获得目标在地图上的整个运动过程。
【发明内容】
[0005] 基本【背景技术】存在的技术问题，本发明提出了一种基于场景标定结合插值的目标 定位方法，不仅能对目标的局部运动进行跟踪，而且能实时获得目标的经纬度坐标。
[0006] 本发明提出的一种基于场景标定结合插值的目标定位方法，应用在包括多个摄像 机的目标定位系统中，所述目标定位方法包括：
[0007] 在摄像机画面场景中，选取多个特征位置点，标定多个特征位置点在场景中的图 像坐标，并标定多个特征位置点的经纬度坐标；
[0008] 对目标进行检测跟踪并获取目标在场景中出现的时间信息和图像坐标；
[0009] 根据摄像机的拓扑关系和目标的特征对多个摄像机中的目标进行关联；
[0010] 基于目标的图像坐标以及最靠近目标的至少三个特征位置点的图像坐标和经纬 度坐标，根据插值算法计算得到目标的经纬度坐标；
[0011] 根据目标的关联结果和目标的经纬度坐标对目标的位置进行定位。
[0012] 优选地，所述标定多个特征位置点的经纬度坐标具体为：通过GPS定位装置对特 征位置点的经纬度坐标进行标定，或者，根据特征位置点与摄像机之间的位置关系以及摄 像机的经纬度坐标对特征位置点的经纬度坐标进行标定。
[0013] 优选地，所述对目标进行检测跟踪并获取目标在场景中出现的时间信息和图像坐 标具体为：采用背景减除法进行目标检测，采用连通区域跟踪算法结合Mean Sift粒子滤 波算法进行目标跟踪，以获取目标在场景中的中心图像坐标以及目标在场景中出现的时间 信息。
[0014] 优选地，所述对目标进行检测跟踪之后还包括：根据目标检测跟踪结果提取目标 的特征。
[0015] 优选地，所述目标的特征为目标的Appearance特征；优选地，所述目标的特征为 目标的颜色特征、目标的形状特征、目标的纹理特征、目标的SIFT特征中的一个或多个。
[0016] 优选地，所述根据摄像机的拓扑关系和目标的特征对多个摄像机中的目标进行关 联具体为：根据上一个摄像机中目标的特征，结合摄像机的拓扑关系并基于贝叶斯目标关 联算法求解下一个摄像机中的关联目标，从而对多个摄像机中的目标进行关联。
[0017] 优选地，所述对多个摄像机中的目标进行关联还包括：根据时间信息获取目标经 过不同摄像机的时间顺序。
[0018] 优选地，所述根据插值算法计算得到目标的经纬度坐标具体为：
[0019] 定义目标的图像坐标为（zx，zy)，最靠近目标的三个特征位置点的图像坐标分别为 (X。，y Q)、（x^ y)、（x2, y2),其经纬度坐标分别对应为（lxQ, lyQ)、（lxp lyj、（lx2, ly2)，根据三 点二次插值算法计算目标的经纬度坐标（lx，ly)，计算公式如下：
【权利要求】
1. 一种基于场景标定结合插值的目标定位方法，应用在包括多个摄像机的目标定位系 统中，其特征在于，所述目标定位方法包括： 在摄像机画面场景中，选取多个特征位置点，标定多个特征位置点在场景中的图像坐 标，并标定多个特征位置点的经纬度坐标； 对目标进行检测跟踪并获取目标在场景中出现的时间信息和图像坐标； 根据摄像机的拓扑关系和目标的特征对多个摄像机中的目标进行关联； 基于目标的图像坐标以及最靠近目标的至少三个特征位置点的图像坐标和经纬度坐 标，根据插值算法计算得到目标的经纬度坐标； 根据目标的关联结果和目标的经纬度坐标对目标的位置进行定位。
2. 根据权利要求1所述的基于场景标定结合插值的目标定位方法，其特征在于，所述 标定多个特征位置点的经纬度坐标具体为：通过GPS定位装置对特征位置点的经纬度坐标 进行标定，或者，根据特征位置点与摄像机之间的位置关系以及摄像机的经纬度坐标对特 征位置点的经纬度坐标进行标定。
3. 根据权利要求1或2所述的基于场景标定结合插值的目标定位方法，其特征在于，所 述对目标进行检测跟踪并获取目标在场景中出现的时间信息和图像坐标具体为：采用背景 减除法进行目标检测，采用连通区域跟踪算法结合Mean Sift粒子滤波算法进行目标跟踪， 以获取目标在场景中的中心图像坐标以及目标在场景中出现的时间信息。
4. 根据权利要求1-3中任一项所述的基于场景标定结合插值的目标定位方法，其特征 在于，所述对目标进行检测跟踪之后还包括：根据目标检测跟踪结果提取目标的特征。
5. 根据权利要求1-4中任一项所述的基于场景标定结合插值的目标定位方法，其特征 在于，所述目标的特征为目标的Appearance特征；优选地，所述目标的特征为目标的颜色 特征、目标的SIFT特征、目标的HOG特征、目标的纹理特征中的一个或多个。
6. 根据权利要求1-5中任一项所述的基于场景标定结合插值的目标定位方法，其特征 在于，所述根据摄像机的拓扑关系和目标的特征对多个摄像机中的目标进行关联具体为： 根据上一个摄像机中目标的特征，结合摄像机的拓扑关系并基于贝叶斯目标关联算法求解 下一个摄像机中的关联目标，从而对多个摄像机中的目标进行关联。
7. 根据权利要求1-6中任一项所述的基于场景标定结合插值的目标定位方法，其特征 在于，所述对多个摄像机中的目标进行关联还包括：根据时间信息获取目标经过不同摄像 机的时间顺序。
8. 根据权利要求1-7中任一项所述的基于场景标定结合插值的目标定位方法，其特征 在于，所述根据插值算法计算得到目标的经纬度坐标具体为： 定义目标的图像坐标为（zx，zy)，最靠近目标的三个特征位置点的图像坐标分别为 (X。，yQ)、（x^ y)、（x2, y2),其经纬度坐标分别对应为（lxQ, lyQ)、（lxp lyj、（lx2, ly2)，根据三 点二次插值算法计算目标的经纬度坐标（lx，ly)，计算公式如下： "^0 SQ = det y0 yx y2 , 1 1 1 & A A S^det zy V! y2 , 1 1 1 X0 Zx X2 S2 = det y0 zJ;少2 ， 1 1 1 A Zx = det Jo Jl ^， 1 1 1 ?=〔XJxfy。+〔 *X)x/λ+〔 *X)x/j； 2。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的基于场景标定结合插值的目标定位方法，其特征 在于，所述根据目标的关联结果和目标的经纬度坐标对目标的位置进行定位具体为：根据 目标关联结果、目标的经纬度坐标在地图上标出目标的位置，并根据时间信息的顺序关系 得到目标的运动轨迹。
【文档编号】G06T7/20GK104299236SQ201410557287
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年10月20日 优先权日:2014年10月20日
【发明者】张陈斌, 林名强, 彭耀, 李文, 温明杰, 陈宗海 申请人:中国科学技术大学先进技术研究院, 安徽象形信息科技有限公司