专利名称：位置确定方法及设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及图像处理技术领域，特别是一种位置确定方法及设备。
背景技术：
图像数字处理技术的不断发展，推进着图像采集设备的数字化进程及其在 较多领域的广泛应用。如一些情况下，期望基于图像处理技术，获知被拍摄目 标相对于图像采集设备的空间位置，以基于所获知的该空间位置，执行其他操 作，如，仿真应用中，利用上述空间位置的位置描述信息进行相关计算，如预 测或判断图像采集设备前的人是否会与障碍物相遇，以测试人的肢体灵活性； 再如，将空间位置的位置描述信息提供给决策者，以帮助执行相关决策，等等。
现有技术中，对于被拍摄目标是人的情况，给出基于拍摄的图像，确定人 相对于图像采集设备的空间位置的位置描述信息的技术方案。现有技术中，为 方便处理，将人抽象为一个圆柱体。人的特征点如双眼与嘴巴，分部在该圓柱 体上。
参见图l，图l是现有技术中人与图像采集设备在俯视方向的投影示意图。 图1中采用二维直角坐标系标定相关位置信息，其中，原点O (0,0)设为图 像采集设备所在位置；H (x，jO为圓柱体在坐标上投影出的圆面的圆心，该圆 面的半径设为r; H 与O (0,0)之间的径直距离设为Z);设图1所示坐
标上，左眼的投影以及嘴巴的投影与H(x,;;)围成的扇形的夹角设为"，且两 投影之间的距离在x轴上的分量大小为a;右眼的投影以及嘴巴的投影与H (JC，少)围成的扇形的夹角也为"，且两投影之间的距离在x轴方向上的分量大 小为6。设人脸朝向图像采集设备，则可设坐标原点、圓心与嘴巴的投影大致 在一条直线上，该直线与图像采集设备的光轴之间的夹角为6。其中，ff可根 据经验统计得出，a、 6可基于双眼以及嘴巴的投影坐标算出。为确定人相对 图像采集设备的位置，需要求解"与e。现有技术主要包括
根据图像上人双眼之间的距离、图像采集设备的相关成像参数如分辨率、 感光器件的焦距、物理尺寸等，以及成像原理，算出人与图像采集设备之间的 径直距离D;
推算r与^的关系式如下
r sin(or +夕)一 r sin 61 = a
、 7 式1
r sin(a _ 6*) + r sin 61 = 6
根据式1，求解0如下
^ ="啤[TI""^-;] 式2
(6 + a)(l — cosa)
进一步基于如下计算式3，求出直角坐标上人相对图像采集设备的位置信
息
f x = Z) sin (9 l…
式3
L_y = D cos (9
上述现有技术能够确定出特定情况下被拍摄目标相对于图像采集设备的 位置信息，该特定情况中，对被拍摄目标所具备的特征点相对于图像采集设备 的位置有要求，如要求人脸朝向图像采集设备，以便应用上述各计算式，求出 人相对于图像采集设备的位置信息。而实际应用中，通常难以保证特征点与图 像采集设备之间相对位置的规律性。并且，基于上述式3，难以确定出唯一的 人相对于图像采集设备的位置描述信息。
因此，现有技术所提供的用于被拍摄目标相对于图像釆集设备的位置信息 的技术方案尚有待改进。
发明内容
本发明实施例提供一种位置确定方法及设备，以解决在现有技术中存在的 难以较准确地确定目标物体相对于图像采集设备的空间位置的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种位置确定方法，该方法包括 以下步骤
采集包含目标物体成像的图像；
7获取用于描述所述成像在所述图像上所占区域的区域描述信息； 利用所述区域描述信息，以及能够体现所述区域描述信息与所述目标物体 的空间位置之间关联关系的预设关系参量，确定所述空间位置。
优选地，所述区域描述信息包括所述区域在所述图像上的位置信息，和 /或，所述成像的大小描述信息。
优选地，所述关系参量包括体现目标物体大小的第一关系参量； 所述确定所述空间位置包括
利用预设算法、所述第一关系参量以及所述位置信息与所述大小描述信 息，确定出所述目标物体在垂直于所述采集所用成像器件的光轴的平面上的投 影位置。
优选地，预设二维坐标系，所述二维坐标系所标定的坐标中指定维度方向 上的坐标值用于表示所述指定维度方向上的像素个数；或，所述二维坐标系所 标定的坐标中指定维度方向上的坐标值用于表示所述指定维度方向上的像素 个数与所述指定维度方向上所述成像器件的分辨率之比。
优选地，所述第一关系参量包括所述目标物体在指定维度方向的第一长
度；
所述位置信息包括所述成像在所述二维坐标系中所述指定维度方向上的 坐标值记为M;
所述大小描述信息包括所述成像在所述指定维度方向上的第二长度； 所述确定出所述目标物体在垂直于所述采集所用成像器件的光轴的平面
上的投影位置包括
利用预设三维坐标系标定所述光轴与所述平面形成的空间，其中第 一坐标
轴与第二坐标轴标定所述平面，第三坐标轴与所述光轴重合，且所述第三坐标
轴的正向背向所述图像；
利用计算式第一长度 M/第二长度，算出所述目标物体在所述平面上的 投影在所述第一坐标轴和/或第二坐标轴上的坐标值。
优选地，所述利用计算式第一长度.M/第二长度，算出所述目标物体在所 述平面上的投影在所述第一坐标轴和/或第二坐标轴上的坐标值包括
利用所述计算式，算出所述目标物体在所述平面上的投影在所述第一坐标轴上的第一坐标值；
所述指定维度方向包括第一指定维度方向以及与该第一指定维度方向相
垂直的第二指定维度方向；且所述第一指定维度方向与所述第一坐标轴方向平 行；所述第二指定维度方向与所述第二坐标轴方向平行；
记所述第一指定维度方向的坐标值为Ml;所述第二指定维度方向的坐标 值为M2;
根据计算式第一坐标值 M2/ Ml，算出所述投影在所述第二坐标轴上的 第二坐标值。
优选地，所述第一关系参量被预设，包括
预先测量预设参考物在与所述图像所在平面平行的参考平面上的投影，在 指定方向上的物理长度；所述物理长度被用作所述第一关系参量；或，
从釆集到的包含所述参考物成像的参考图像上，测量所述指定方向上所述 投影对应的像的像素长度、所述参考物成像在所述指定方向上的像素坐标、以 及所述参考物在与所述光轴垂直的平面上的投影在所述三维坐标系中与所述 指定方向平行的坐标轴上的坐标值；
根据计算式像素长度'所述指定方向平行的坐标轴上的坐标值/像素坐 标，算出所述第一关系参量。
优选地，所述关系参量包括
体现所述采集所用成像器件的分辨率、所述成像的大小描述信息以及所述 目标物体距与所述成像器件光轴垂直的平面的距离之间关联关系的第二关系
参量；
所述区域描述信息包括所述成像的大小描述信息； 所述确定所述空间位置包括
利用预设算法、所述第二关系参量以及所述大小描述信息，确定出所述目 标物体距与所述成〗象器件光轴垂直的平面的距离。 优选地，所述获取所述区域描述信息包括
预设能够标定所述图像中各点位置的预设二维坐标系，测量所述成像在该 二维坐标系上指定维度方向上的长度△ /;
所述确定出所述目标物体距与所述成像器件光轴垂直的平面的距离包括
9利用计算式于n ,算出所述距离；
△/
所述二维坐标系所标定的坐标中指定维度方向上的坐标值用于表示所述
指定维度方向上的像素个数；或，所述二维坐标系所标定的坐标中指定维度方
向上的坐标值用于表示所述指定维度方向上的像素个数与所述指定维度方向
上所述成像器件的分辨率之比。
优选地，所述第二关系参量被预设，包括
测量预设参考物距与所述成像器件光轴垂直的平面的参考距离；
测量所述参考物在与所述图像所在平面平行的参考平面上的投影，在指定
方向上的第三长度；
利用计算式!4S，算出所述第二关系参量。
第二长度
优选地，所述获fi用于描述所述成像位置和/或大小信息的为釆用物体枱r 测技术，自动获取所述成像在图像中的位置和/或大小。 优选地，所述物体为人脸或/和人头。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种设备，该设备包括位置确 定装置，所述装置包括釆集单元、获取单元与确定单元；
所述采集单元，用于釆集包含目标物体成像的图像；
所述获取单元，用于获取用于描述所述成像在所述图像上所占区域的区域 描述信息；
所述确定单元，用于利用所述获取单元获取的所述区域描述信息，以及能 够体现所述区域描述信息与所述目标物体的空间位置之间关联关系的预设关 系参量，确定所述空间位置。
优选地，所述获取单元包括
第一获取子单元，用于获取所述区域在预设二维坐标系中的坐标，所述坐 标被用作所述位置信息；所述预设二维坐标系能够标定所述图像中各点位置；
第二获取子单元，用于测量所述成像在预设二维坐标系上指定维度方向上 的长度A/。
优选地，所述确定单元包括预设信息接收单元与第一计算单元；
10所述预设信息接收单元，用于接收预设的体现目标物体大小的第一关系参
量；
所述第一计算单元，用于利用预设算法、所述预设信息接收单元接收到的 所述第一关系参量，以及所述获取子单元获取的区域描述信息，确定出所述目 标物体在垂直于所述采集所用成像器件的光轴的平面上投影的位置。
优选地，所述确定单元包括预设信息接收单元与第二计算单元； 所述预设信息接收单元，用于接收预设的体现所述采集单元所用成像器件
的分辨率、所述成像的大小描述信息以及所述目标物体距与所述成像器件光轴
垂直的平面的距离之间关联关系的第二关系参量；
所述第二计算单元，用于利用预设算法、所述预设信息接收单元接收到的
所述第二关系参量、所述第二获取子单元获取到的信息，确定出所述目标物体
距与所述成像器件光轴垂直的平面的距离。
本发明实施例所提供的技术方案相比较现有技术，具有以下的有益效果 本发明的实施例所提供的位置确定方法及设备，通过从釆集到的图像上获 取目标物体成像所占区域的区域描述信息，并结合预设的关系参量，来确定目
标物体的空间位置，由于区域描述信息与关系参量均可较准确地被获知，因此， 相比较现有技术，本发明的实施例所提供的技术方案，能够较准确地确定出上 述空间位置，且能够确定出目标物体相对于图像采集设备的唯一空间位置。
图1是现有技术中人与图像釆集设备在俯视方向的投影示意图2是本发明的实施例中位置确定方法的流程图3是本发明的实施例中用于标定物体及其成像所在空间的示意图4是本发明的实施例中确定目标物体的位置的流程图5是本发明的实施例中位置确定装置的结构示意图。
具体实施例方式
为基于采集到的图像，较准确地确定出目标物体相对于图像采集设备的空 间位置，在本发明的实现过程中，发明人从实物与所成像之间的投影规律出发，进行推导工作，将包含难以确定的参数的关系式，转化为由相对较易确定的参 数构成的关系式，从而，简化了为确定物体相对于图像采集设备的空间位置而 需进行的运算及操作工作，且有效提高所确定出的位置描述信息的准确性。
下面结合具体的实施例及附图对本发明的实施例所提供的技术方案作详 细i兌明。
参见图2,图2是本发明的实施例中位置确定方法的流程图，该流程可包 括以下步骤
步骤201、采集包含目标物体成像的图像。
步骤202、获取用于描述该成像在该图像上成像区域的区域描述信息。 本发明的实施例中，区域描述信息可包括成像区域在图像上的位置信息，
或，成像区域的大小描述信息，等等。
步骤203、利用所述区域描述信息，以及能够体现所述区域描述信息与所
述目标物体的空间位置之间关联关系的预设关系参量，确定所述空间位置。
本发明的实施例中，所用到的关系参量可被预设，即在确定目标物体相对 于图像采集设备的空间位置的过程中，可将预先确定出的关系参量当作已知量 使用。从而，基于已知的关系参量，以及从图像上获取到的区域描述信息，并 利用发明人预先推出的相对筒便的算法计算式，可确定出目标物体相对于图像 采集设备的空间位置。
在预设关系参量的过程中，可通过采集参考物的成像，预先确定出关系参 量。为方便区分，称参考物的成像为参考成像。其中，参考物具体可以是目标 物体，或其他物体如，与目标物体可进行类比的物体。
具体地，本发明的实施例中关系参量可包括体现目标物体大小的第一关 系参量，和/或，体现采集所用成像器件的分辨率、成像的大小描述信息以及 目标物体距与成像器件光轴垂直的平面的距离之间关联关系的第二关系参量。
本发明的实施例中，确定目标物体相对于图像采集设备的空间位置的过程 中，若所选用的区域描述信息为成像区域在图像上的位置信息，则对应选用的 关系参量为第一关系参量；若所选用的区域描述信息为成像区域的大小描述信 息，则对应选用的关系参量为第二关系参量。
本发明的实施例所提供的技术方案相比较现有技术，由于并不严格限定目标物体的类别，因此除可适用于目标物体是人类的场景，还可适用于其他场景， 并且，对于目标物体是人类的场景，也并没有要求人面向图像采集设备的限定 条件，且由于区域描述信息可基于图像获得较准确的信息，以及关系参量可被 较准确地预设，因此，相比较现有技术，可较准确地确定出目标物体相对于图 像采集设备的空间位置。
下面结合发明人所进行的推导工作，详细说明本发明实施例的技术方案的 实现过程，并且称推导过程所涉及的实物为参考物。
实际应用中，会采用一个二维矩阵来表示图像，则区域描述信息的具体表 现形式可由预设图像坐标系来体现，且图像坐标系所标定的坐标可视为二维矩 阵中的矩阵元素。可采用的图像坐标系包括图像像素坐标系、图像物理坐标系 等。本发明的实施例中，为方便表述，称图像像素坐标系为第一坐标系，称图 像物理坐标系为第二坐标系。
第一坐标系与第二坐标系所标定的二维坐标包括像素点所在位置分别在 两个维度方向上的坐标值，可称其中一个维度方向上的坐标值为二维矩阵中的 列序号，称另一维度方向上的坐标值为行序号。对于第一坐标系所标定的行序
号与列序号，其单位为像素个数；对于第二坐标系所标定的行序号与列序号， 其单位为长度单位，如厘米(cm)。
选定图像坐标系，则上述成像区域在图像上的位置信息的具体表现形式包 括成像区域的代表点在不同维度上的坐标值；成像区域的大小描述信息可包括 成像区域在不同维度上的长度，具体如，成像区域在一指定维度方向上的长， 在另一指定维度上的宽。
并且，对于同一像素点，第一坐标系所标定的坐标与第二坐标系所标定的 坐标之间存在映射关系。参见图3，图3是本发明的实施例中用于标定物体及 其成像所在空间的示意图。设第一坐标系包括第一原点、分别经过第一原点且 相互垂直的行轴w轴与列轴v轴，w轴与v轴的单位均为像素个数。设第二坐 标系包括第二原点、分别经过第二原点的x轴与y轴，x轴与y轴的单位为长 度单位，如cm。设第二坐标系的x轴与第一坐标系的行轴平行，y轴与第一坐 标系的列轴平行。设某像素点在第一坐标系上的坐标为("，v)，则该像素点在第 二坐标系中的坐标与(w,v)的映射关系为W =——+ W。
式4
式
其中，血、办分别为单个像素点在x轴方向与在y轴方向所占物理长度。 以图像采集设备所在位置作为参考，设置第三坐标系以标定参考物相对于
图像采集设备的空间位置。该第三坐标系为三维直角坐标系，其第三原点可设 为图像采集设备上成像器件的光心所在位置，该第三坐标系的z轴设与光轴重 合，且其正向指向物体；X轴与Y轴组成的平面与成像器件的光轴垂直。参 见图3，图3是本发明的实施例中用于标定物体及其成像所在空间的示意图。 记目标物体所在空间位置的坐标为B(^,i;,Z》，该坐标B(A，i;,Z,)即可用于描 述目标物体所在空间位置，本发明的实施例中，即需要推导出用于确定该坐标 中一个或多个坐标值的计算式。另外，该第三坐标系也可称为世界坐标系。
对于基于图像采集设备采集图像的实际应用中，常采用设备坐标系来标定 相关信息。本发明的实施例中，为方便推导，所设置的上述第三坐标系实际与 设备坐标系相重合，则图像采集设备成像的透视投影变换关系式筒化为
乂
zc i
X700CT
少0/00
10010
进一步可得:
了
由式4可得
由式5可得:
将式8代入式6，可得
X = (K — W。).血
"0 —v。).办
式6
式7
式8
式9<formula>formula see original document page 15</formula>
式10
将式9代入式7，可得:
<formula>formula see original document page 15</formula>式11
其中，w。与v。均为常量，为方便运算，均可设为零。
根据图像采集设备上成像器件的成像原理，且可将像距a近似为成像器件
的焦距/，则有
— ^
其中，//是参考物在一维上的长度，/2为对应的像的长度，j为物距，即
参考物距第三坐标系中X轴与Y轴所在平面的距离，称所述X轴与Y轴所在 为XY平面。
设参考物在XY平面上的投影在X轴方向的长度为『，则对应的像的长 度为/^血.A";其中A"为第一坐标系的行方向上像的像素个数，贝'J:
<formula>formula see original document page 15</formula>
式12
设参考物在XY平面上的投影在Y轴上的长度为//,对应的像的长度为 /z = ^.AV,其中Av为第一坐标系的列方向上像的像素大小，得到
仏/
将式12代入式10,得到
将式13代入式11,得到
<formula>formula see original document page 15</formula>式13
<formula>formula see original document page 15</formula>式14
<formula>formula see original document page 15</formula>式15
上述式14中的w、式15中的v即为本发明实施例中区域描述信息中成像 区域在图像上的位置信息的具体表现形式，可通称w、 v为成像在指定维度方向上的坐标值M, M值可从采集到的包含目标物体成像的图像上获得。而上述A" 和Av为物体在指定维度方向上的大小，分别为在行轴方向上的宽度和在列轴 方向上的高度。
对于固定大小的物体而言，上述『与//为常数，在本发明的实施例中设定
为第一关系参量的具体表现形式，记
<formula>formula see original document page 16</formula> 式16
对于感光器件固定，焦距固定，且参考物的实际高度和宽度固定的情况， C,与q为常数，可预先确定出C,和q。
发明人考虑到实际应用中，感光器件的分辨率通常可在不同情况下被设置 为不同的值，因此，为使推导出的计算式适用于更多的场景，避免感光器件的 分辨率的不固定而造成所推出的计算式不适用的情况，对上述式13至15作进 一步变换处理如下
设感光器件的物理尺寸为户.2,对应的分辨率为t/.r,贝'J,
<formula>formula see original document page 16</formula> 式17
将式16代入式12及式13得出
式18
<formula>formula see original document page 16</formula>
或，
<formula>formula see original document page 16</formula>式19
上述第一坐标系所标定的坐标中指定维度方向上的坐标值用于表示所述
指定维度方向上的像素个数；可定义归一化坐标系，其所标定的坐标中指定维 度方向上的坐标值用于表示所述指定维度方向上的像素个数与所述指定维度 方向上所述成像器件的分辨率之比。
该归一化坐标系的t轴与u轴重合，该归一化坐标系的r轴与v轴重合，
且<formula>formula see original document page 16</formula>zc=^，或，式20
Af,P A「g
上述式19可写为
& = _^，或，z 式21
上述式21中的A"、 Av即为本发明实施例中目标物体的成像上指定区域的大小 描述信息的具体表现形式。 式14变为
^^.『=^2*『， 式22
式15变为
J>^^.// = fc^*/f。 式23
上述式22与式23可通称为第一长度.M/第二长度，其中，第一长度如 PT、 第二长度如Aw、 Av或AL Ar, M如(〃-u。)、 (f-t。)
其中，/。=^V。=，。
可通称Aw、 Av为成像在该第一坐标系上指定维度方向上的长度A/, △/
可从采集到的包含目标物体成像的图像上获得。式21可合成为
z =第二关系参量
其中，S为成像器件在指定维度方向上的分辨率，如U、 V。 对于感光器件固定，焦距固定，且参考物的实际高度和宽度固定的情况，
q与c;为常数，且即为上述第二关系参量的具体表现形式，可基于以下计算式
预先确定出q与C,:
C3=ZC-X; C4=ZC.— 式24
至此，本发明的实施例所进行的推导工作告一段落。实际应用中，可根据 需要，选择使用式14、式15以及式22、式23中的任一计算式、被预先确定
17的关系参量、从当前采集到的图像上获得的区域描述信息，以及成像器件的各 参数信息，算出对应的坐标值，如根据需要，仅算出Z一或仅算出^与A,
等等。并且基于式14、式15以及式22、式23，可确定出相对唯一的世界坐标值。
进一步，实物大小与对应的成像大小比例可确定，存在以下比例关系，即 对于实物上不同区域所成像，不同区域的大小与对应的成像大小比例通常不
变，可表示为！=互，则进一步根据式14, 15以及式22, 23,得到
& = ^^。 式25 K (阿o)
当水平和垂直分辨率设定也满足上述比例关系时，即血=办，则存在
JTC 一 (w —w0)
1= (h。) °
从而可以仅确定q,计算得到；^后根据
<formula>formula see original document page 18</formula>
计算[
也可以仅确定q，计算得到K后根据
式26
式27
式28
计算^。
有关上述式27、式28的描述可包括算出目标物体在XY平面上的投影 在X或Y坐标轴上的坐标值；
根据计算式第一坐标值 M2/ Ml，算出投影在第二坐标轴上的第二坐标 值，其中第一坐标值设为X轴上的坐标值，第二坐标值则为Y轴上的坐标值。 M2如U-u。)、 U- U)、 Ml如(r-r0)、 ( n)
另夕卜，若血=办，则q-C4。
下面详细说明本发明的实施例中预设关系参量的过程。
预设参考物，并测出参考物距离XY平面的距离，称该距离为参考距离，即物距^;
测量参考物在与图像所在平面平行的参考平面上的投影，在指定方向上的
第一长度，具体包括将该参考物平行于第三坐标系的X轴放置，测量参考 物在X轴方向的长度『，且依照式16可得到q ;
从采集到的包含参考物成像的参考图像上，测量指定方向上投影对应的像 的第二长度，具体包括测量对应的成像在图像坐标系上的像素个数A";
利用上述式24以及能够预知的U，算出q;
在保持物距不变的情况下，将该参考物平行于第三坐标系的Y轴放置， 测量参考物在Y轴方向的第一长度//,且依照式16可得到Q;测量对应的成 像在图像坐标系上的像素个数Av;
利用上述式24以及能够预知的V，算出q;
预设第二关系参量的做法可描述为
测量预设参考物距与所述成像器件光轴垂直的平面的参考距离； 测量所述参考物在与所述图像所在平面平行的参考平面上的投影，在指定 方向上的第三长度；
利用计算式参考距离x^ ^在，算出所述第二关系参量；
矛三长度
其中，S为所述成^f象器件在所述指定方向上的分辨率。 另外，还可采取其他方式预设C,与q如下 可测量参考物在X轴上的坐标，以及在Y轴上的坐标，且基于
『=~^~《，式29 ("-"o) 0-v。)
计算得到。
从而，可确定出所有关系参量。所需说明的是，实际应用中，预设关系参 量的过程与本发明的实施例所列举的上述过程并不需要完全一致，只要能够基 于本发明的实施例所提供的计算式，确定出较准确的关系参量即可。另外，上 述参考物在水平方向的像素长度和在垂直方向的像素长度可以通过手工标定
的方式获得，也可以通过自动图像检测的方式获得。
另外，w^O,v^O对于一般成像器件均能适用。为提高精确度，可在摄像机坐标系Z轴方向上非原点处摆放一个物体，得到其在图像中的像素坐标位置， 该位置的^f黄坐标即为w。，纵坐标即为v。。
参见图4，图4是本发明的实施例中确定目标物体的位置的流程图，该流
程中设目标物体为人类。该流程可包括以下步骤
步骤401、采集包含人脸区域的图像，所述人脸区域为实际人脸在图像中 所成像对应的区域。
步骤402、利用人脸检测技术，确定图像上人脸区域的位置(u,v)和大小描 述信息。
如果设定其它目标作为参考目标，则采用相应的物体;f企测技术，便可以自 动获取该目标的位置和大小信息。例如，对人头可以采用人头才企测技术确定人 头区域在图像中位置和大小。如果采用汽车作为目标，则采用汽车检测技术可 以自动获取汽车区域在图像中的位置和大小信息。
其中，大小描述信息包括人脸区域在行轴方向的长度即宽度Aw，和列轴方 向的长度即高度Av。该步骤402中，可预设每个人脸成像的中心点为脸成像 的代表点，确定该中心点的位置信息为人脸区域的位置信息。
步骤403、根据预设算法以及关系参量，确定出每个人相对于图像采集设 备的空间位置的位置描述信息(U￡， ZJ 。
实际应用中，若需要计算A,可基于上述式14以及预设C，求解；或可根 据上述式22求解，具体看实际应用中所使用的坐标是第一坐标系还是归一化 坐标系；或，若满足式28的成立条件，则可在算出K后，基于上述式28求解；
若需要计算K,则可基于上述式14以及预设q求解；或，可根据上述式
23求解，，具体看实际应用中所使用的坐标是第一坐标系还是归一化坐标系； 或，若满足式27的成立条件，则可在算出A后，基于上述式27求解； 若需要计算Z。，则可根据上述式21以及预知的q或G求解。 另外，上述计算过程需要用到指定区域的A"或Av,可从所采集到的图像上 测量出。
至此，可基于采集到的图像，较准确地确定出每个人相对于图像采集设备 的空间位置。
实际应用中，由于人在姿态变化情况下，可能会出现检测不到人脸，或者所检测到的人脸成像因人身体的运动而造成人脸成像上指定区域的大小不确 定的情况，从而影响所确定出的空间位置的准确性。因此，更佳的做法是采用 人的头部检测算法检测人的头部成像在图像上的位置以及大小，然后测定人相 对于图像采集设备的空间位置。
实际应用中，可基于获知的目标物体相对于图像采集设备的空间位置，来 进行其他操作，举例如人在图像采集设备前运动，根据所获得的人相对于图像 釆集设备的空间位置，来判定人的运动是否满足条件，等等。
参见图5，图5是本发明的实施例中位置确定装置的结构示意图，图5中， 位置确定装置500可包括采集单元501、获取单元502与确定单元503; 采集单元501，用于采集包含目标物体成像的图像；
获取单元502，用于获取用于描述所述成像在所述图像上所占区域的区域 描述信息；
确定单元503,用于利用获取单元502获取的所述区域描述信息，以及能 够体现所述区域描述信息与所述目标物体的空间位置之间关联关系的预设关 系参量，确定所述空间位置。
图5中，获取单元502包括
第一获取子单元5021,用于获取所述区域在预设二维坐标系中的坐标， 所述坐标被用作所述位置信息；所述预设二维坐标系能够标定所述图像中各点 位置；
第二获取子单元5022，用于测量成像在预设二维坐标系上指定维度方向 上的长度A/。
图5中确定单元503包括预设信息接收单元5031与第一计算单元5032;
预设信息接收单元5031,用于接收预设的体现目标物体大小与所述成像 大小之间比例关系的第一关系参量；
第一计算单元5032，用于利用预设算法、所述预设信息接收单元4031接 收到的所述第一关系参量，以及所述获取子单元502获取的信息，确定出所述 目标物体在垂直于所述采集所用成像器件的光轴的平面上的位置。
所述确定单元503可进一步包括第二计算单元5033;
其中，预设信息接收单元5031,进一步用于接收预设的体现所述釆集单
21元501所用成像器件的分辨率、所述成像的大小描述信息以及所述目标物体距
与所述成像器件光轴垂直的平面的距离之间关联关系的第二关系参量；
第二计算单元5033，用于利用预设算法、预设信息接收单元5031接收到
的所述第二关系参量、第二获取子单元5022获取到的信息，确定出目标物体
距与所述成像器件光轴垂直的平面的距离。
实际应用中，上述位置确定装置可被设置于具体的设备中，使该设备相关功能。
综上所述，本发明的实施例所提供的位置确定方法及设备，通过从采集到 的图像上获取目标物体成像所占区域的区域描述信息，并结合预设的关系参 量，来确定目标物体的空间位置，由于区域描述信息与关系参量均可较准确地 被获知，因此，相比较现有技术，本发明的实施例所提供的技术方案，能够较 准确地确定出上述空间位置，且能够确定出目标物体相对于图像釆集设备的唯 一空间位置。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通 技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰， 这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1、一种位置确定方法，其特征在于，包括采集包含目标物体成像的图像；获取用于描述所述成像在所述图像上所占区域的区域描述信息；利用所述区域描述信息，以及能够体现所述区域描述信息与所述目标物体的空间位置之间关联关系的预设关系参量，确定所述空间位置。
2、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述区域描述信息包括所述区域在所述图像上的位置信息，和/或，所述成像的大小描述信息。
3、 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述关系参量包括体现目标物体大小的第 一关系参量；所述确定所述空间位置包括利用预设算法、所述第一关系参量以及所述位置信息与所述大小描述信息，确定出所述目标物体在垂直于所述采集所用成^f象器件的光轴的平面上的投影位置。
4、 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，预设二维坐标系，所述二维坐标系所标定的坐标中指定维度方向上的坐标值用于表示所述指定维度方向上的像素个数；或，所述二维坐标系所标定的坐标中指定维度方向上的坐标值用于表示所述指定维度方向上的像素个数与所述指定维度方向上所述成像器件的分辨率之比。
5、 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一关系参量包括所述目标物体在指定维度方向的第一长度；所述位置信息包括所述成像在所述二维坐标系中所述指定维度方向上的坐标值记为M;所述大小描述信息包括所述成像在所述指定维度方向上的第二长度；所述确定出所述目标物体在垂直于所述采集所用成像器件的光轴的平面上的投影位置包括利用预设三维坐标系标定所述光轴与所述平面形成的空间，其中第一坐标轴与第二坐标轴标定所述平面，第三坐标轴与所述光轴重合，且所述第三坐标轴的正向背向所述图像；利用计算式第一长度 M/第二长度，算出所述目标物体在所述平面上的投影在所述第一坐标轴和/或第二坐标轴上的坐标值。
6、 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述利用计算式第 一长度第二长度，算出所述目标物体在所述平面上的投影在所述第一坐标轴和/或第二坐标轴上的坐标值包括利用所述计算式，算出所述目标物体在所述平面上的投影在所述第一坐标轴上的第一坐标值；所述指定维度方向包括第一指定维度方向以及与该第一指定维度方向相垂直的第二指定维度方向；且所述第一指定维度方向与所述第一坐标轴方向平行；所述第二指定维度方向与所述第二坐标轴方向平行；记所述第一指定维度方向的坐标值为Ml;所述第二指定维度方向的坐标值为M2;根据计算式第一坐标值 M2/ Ml，算出所述投影在所述第二坐标轴上的第二坐标值。
7、 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一关系参量被预设，包括预先测量预设参考物在与所述图像所在平面平行的参考平面上的投影，在指定方向上的物理长度；所述物理长度被用作所述第一关系参量；或，从采集到的包含所述参考物成像的参考图像上，测量所述指定方向上所述投影对应的像的像素长度、所述参考物成像在所述指定方向上的像素坐标、以及所述参考物在与所述光轴垂直的平面上的投影在所述三维坐标系中与所述指定方向平行的坐标轴上的坐标值；根据计算式像素长度.所述指定方向平行的坐标轴上的坐标值/像素坐标，算出所述第一关系参量。
8、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述关系参量包括体现所述采集所用成像器件的分辨率、所述成像的大小描述信息以及所述目标物体距与所述成像器件光轴垂直的平面的距离之间关联关系的第二关系参量；所述区域描述信息包括所述成像的大小描述信息；所述确定所述空间位置包括利用预设算法、所述第二关系参量以及所述大小描述信息，确定出所述目标物体距与所述成〗象器件光轴垂直的平面的距离。
9、 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述获取所述区域描述信息包4舌预设能够标定所述图像中各点位置的预设二维坐标系，测量所述成像在该二维坐标系上指定维度方向上的长度△ /;所述确定出所述目标物体距与所述成像器件光轴垂直的平面的距离包括利用计算式帛二t系气算出所述距离；A/所述二维坐标系所标定的坐标中指定维度方向上的坐标值用于表示所述指定维度方向上的像素个数；或，所述二维坐标系所标定的坐标中指定维度方向上的坐标值用于表示所述指定维度方向上的像素个数与所述指定维度方向上所述成像器件的分辨率之比。
10、 根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述第二关系参量被预设，包括测量预设参考物距与所述成像器件光轴垂直的平面的参考距离；测量所述参考物在与所述图像所在平面平行的参考平面上的投影，在指定方向上的第三长度；利用计算式算出所述第二关系参量。弟二长度
11、 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取用于描述所述成像位置和/或大小信息的为采用物体检测技术，自动获取所述成像在图像中的位置和/或大小。
12、 根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述物体为人脸或/和人头。
13、 一种设备，其特征在于，包括位置确定装置，所述装置包括采集单元、获取单元与确定单元；所述采集单元，用于采集包含目标物体成像的图像；所述获取单元，用于获取用于描述所述成像在所述图像上所占区域的区域描述信息；所述确定单元，用于利用所述获取单元获取的所述区域描述信息，以及能够体现所述区域描述信息与所述目标物体的空间位置之间关联关系的预设关系参量，确定所述空间位置。
14、 根据权利要求13所述的设备，其特征在于，所述获取单元包括第一获取子单元，用于获取所述区域在预设二维坐标系中的坐标，所述坐标被用作所述位置信息；所述预设二维坐标系能够标定所述图像中各点位置；第二获取子单元，用于测量所述成像在预设二维坐标系上指定维度方向上的长度A/。
15、 根据权利要求14所述的设备，其特征在于，所述确定单元包括预设信息接收单元与第 一计算单元；所述预设信息接收单元，用于接收预设的体现目标物体大小的第 一关系参量；所述第一计算单元，用于利用预设算法、所述预设信息接收单元接收到的所述第一关系参量，以及所述获取子单元获取的区域描述信息，确定出所述目标物体在垂直于所述采集所用成像器件的光轴的平面上投影的位置。
16、 根据权利要求14所述的设备，其特征在于，所述确定单元包括预设信息接收单元与第二计算单元；所述预设信息接收单元，用于接收预设的体现所述采集单元所用成像器件的分辨率、所述成^^的大小描述信息以及所述目标物体距与所述成像器件光轴垂直的平面的距离之间关联关系的第二关系参量；所述第二计算单元，用于利用预设算法、所述预设信息接收单元接收到的所述第二关系参量、所述第二获取子单元获取到的信息，确定出所述目标物体距与所述成像器件光轴垂直的平面的距离。
全文摘要
本发明实施例提供一种位置确定方法及设备，其中方法包括采集包含目标物体成像的图像；获取用于描述所述成像在所述图像上所占区域的区域描述信息；利用所述区域描述信息，以及能够体现所述区域描述信息与所述目标物体的空间位置之间关联关系的预设关系参量，确定所述空间位置。本发明的实施例所提供的技术方案，能够较准确地确定出上述空间位置，且能够确定出目标物体相对于图像采集设备的唯一空间位置。
文档编号G01B11/00GK101464132SQ20081024749
公开日2009年6月24日 申请日期2008年12月31日 优先权日2008年12月31日
发明者邓亚峰 申请人:北京中星微电子有限公司