专利名称：一种基于三焦点张量像素点转移的目标定位方法
技术领域：
本发明涉及室内有遮挡环境下的目标定位技术领域，尤其涉及一种基于三焦点张量像素点转移的目标定位方法。
背景技术：
随着物联网的发展，传感器技术的应用也越来越广泛，由传感器构成的无线传感网络可连接物理世界和信息世界。目前国际上已经有研究工作将其应用于环境监测和保护，以用来及时发现和定位事故源，也被用在军事目标的定位与跟踪、航空航天的落点控制等方面。在各种应用中，位置信息对物联网的检测活动至关重要，可以通过全球定位系统实现定位或者无线传感网实现目标定位，但是这些定位技术均需要在目标身上放置节点，通过节点发送数据包以获得目标的具体位置方位，且全球定位系统的用户节点通常能耗高、 体积大、成本较高，还需要固定的基础设施，并且定位不够精确；而无线传感网的定位技术虽然体积小、能量消耗低、价格低廉，但定位结果也不甚稳定。若是未知目标出现，如何检测及定位仍然没有得到解决。
发明内容
技术问题鉴于以上技术的缺陷，本发明要解决的技术问题是提出一种在室内有遮挡情况下的目标精确定位的技术，该发明仅需要几台手持数码相机、标尺和普通个人计算机。技术方案本发明公开了一种基于三焦点张量的于三焦点张量像素点转移的目标精确定位方法，现场的摄像机对同一场景以不同角度拍摄的视野有重叠的两幅图像及该场景的虚拟顶视图，三者之间存在不依赖于景物结构的射影几何关系，这种射影几何关系由三焦点张量来描述，而三焦点张量由从三幅图像中所提取的信息得到，也同样能由其中两幅图像中的信息和三焦点张量得到第三幅图像中的信息；目标出现前，现场的两个摄像机对同一场景拍摄的视野有重叠的两幅图像和虚拟顶视图组成已知的三幅图像，利用三幅图像输入计算机通过随机采样一致性算法RANSAC 计算得到三焦点张量；目标出现后，现场的摄像机对目标进行拍摄，将图像输入计算机，对图像进行特征提取得到目标的中心点坐标，利用三焦点张量像素点转移公式得到目标在虚拟顶视图中的坐标，坐标按比例放大得到目标的实际位置。所述的现场的摄像机包括不少于两个不同方位的摄像机，若目标有遮挡，用多个摄像机找到对目标无遮挡的两幅图像。所述的虚拟顶视图是由假想的无穷远摄像机拍摄所得，而无穷远摄像机指的是摄像机中心在无穷远处的摄像机。所述的虚拟顶视图是由测量后的现实中的场景方位按比例缩放得到的。
所述的三焦点张量通过以下方法获得目标出现前，由虚拟顶视图和现实中的两个摄像机拍摄的图像组成的三个一组的图像组，提取图像信息由随机采样一致算法 RANSAC，即，计算得到。所述的目标出现后，由三焦点张量和已知的两幅视图结合像素点转移公式，即
xi =x!HxkTkl-xj'HxkTk ，其中χι"为第三幅图像上第i维的像素点坐标值，χ/为第二
k=l k=\ ，
幅图像上的第i维像素点坐标值，xk为第一幅图像上的第k维像素点坐标值，Γ/为三焦点张量，i，j，I = 1,2,30利用此公式恢复目标在虚拟顶视图中图像像素点坐标。本发明具体包括以下步骤步骤一让室内两个或两个以上摄像机对室内某一场景进行拍摄，将拍摄所得两幅或者两幅以上的图像读入计算机；步骤二 将实际室内场景按比例缩放得到和步骤一中图像大小一致的图像；步骤三将步骤一和步骤二得到的图像组，利用下述方法计算三幅图像之间的三焦点张量(I)提取出三幅图像的匹配特征点对χ"，其中χ、χ'、χ"分别代表第一、 第二和第三幅图像上对应的像素点坐标；(2)计算三焦点张量的初始值；三焦点张量和对应特征点坐标之间满足如下式(I)所示的点-点-点关系式
权利要求
1.一种基于三焦点张量像素点转移的目标定位方法，其特征在于该方法为现场的摄像机对同一场景以不同角度拍摄的视野有重叠的两幅图像及该场景的虚拟顶视图，该三幅图像之间存在不依赖于景物结构的射影几何关系，这种射影几何关系由三焦点张量来描述，而三焦点张量由从三幅图像中所提取的信息得到，也同样能由其中两幅图像中的信息和三焦点张量得到第三幅图像中的信息；目标出现前，现场的两个摄像机对同一场景拍摄的视野有重叠的两幅图像和虚拟顶视图组成已知的三幅图像，利用三幅图像输入计算机通过随机采样一致性算法RANSAC计算得到三焦点张量；目标出现后，现场的摄像机对目标进行拍摄，将图像输入计算机，对图像进行特征提取得到目标的中心点坐标，利用三焦点张量像素点转移公式得到目标在虚拟顶视图中的坐标，坐标按比例放大得到目标的实际位置。
2.根据权利要求I所述的一种基于三焦点张量像素点转移的目标定位方法，其特征在于，所述的现场的摄像机包括不少于两个不同方位的摄像机，若目标有遮挡，用多个摄像机找到对目标无遮挡的两幅图像。
3.根据权利要求I所述的一种基于三焦点张量像素点转移的目标定位方法，其特征在于，所述的虚拟顶视图是由假想的无穷远摄像机拍摄所得，而无穷远摄像机指的是摄像机中心在无穷远处的摄像机。
4.根据权利要求I所述的一种基于三焦点张量像素点转移的目标定位方法，其特征在于，所述的虚拟顶视图是由测量后的现实中的场景方位按比例缩放得到的。
5.根据权利要求I所述的一种基于三焦点张量像素点转移的目标定位方法，其特征在于所述的三焦点张量通过以下方法获得目标出现前，由虚拟顶视图和现实中的两个摄像机拍摄的图像组成的三个一组的图像组，提取图像信息由随机采样一致算法即RANSAC算法，计算得到。
6.根据权利要求I所述的一种基于三焦点张量像素点转移的目标定位方法，其特征在于，所述的目标出现后，由三焦点张量和已知的两幅视图结合像素点转移公式，即x" = x!HxkTkl-xj'HxkTk ，其中χι"为第三幅图像上第i维的像素点坐标值，χ/为第二k=l k=\ ，幅图像上的第i维像素点坐标值，xk为第一幅图像上的第k维像素点坐标值，Γ/代表三焦点张量，i, j, I = 1，2, 3,利用此公式恢复目标在虚拟顶视图中图像像素点坐标。
全文摘要
一种基于三焦点张量像素点转移的目标定位方法。从二维视图恢复物体的三维结构是计算机视觉的一个重要研究方向。本发明通过研究不同摄像机对同一场景拍摄的三幅图像之间的几何关系，以及三焦点张量仅依赖于摄像机间的相对位置和摄像机内参数的性质，提出了一种基于三焦点张量像素点转移的目标定位方法，该方法在目标出现前，通过对地面上的两个摄像机对同一场景拍摄的图像以及由实际测量处理后得到的虚拟顶视图输入计算机进行处理，然后通过随机采样一致性算法计算得到三焦点张量；在目标出现后，利用三焦点张量恢复目标在虚拟顶视图上的像素点投影坐标，最后对投影坐标按比例放大得到目标的实际方位，该发明对于复杂遮挡环境下的目标定位有重要的理论意义和实际应用价值。
文档编号G06T7/00GK102609949SQ20121003480
公开日2012年7月25日 申请日期2012年2月16日 优先权日2012年2月16日
发明者刘峰, 韩蔚蔚 申请人:南京邮电大学