一种用于屏幕定位的视线坐标转换方法及计算机存储介质

本发明涉及人机交互与虚拟现实，尤其是涉及一种用于屏幕定位的视线坐标转换方法及计算机存储介质。

背景技术：

1、目前，数字场景技术被广泛应用于各种数字地图制作、虚拟场景制作和电脑游戏场景制作、无人机作战场景制作等领域中。在二维数字场景中，除了包含场景本身，如地图、地表等表示地理位置的信息数据以外，还包括依附于场景的各种可视对象，例如，地图中的建筑、汽车、海洋、舰船、无人机以及游戏场景中的人物角色等。以无人机目标(注视点)搜索及锁定作业为例，现有方法为无人机操作员根据图传画面中目标(注视点)的位置，手动调整图传吊舱以使其目标(注视点)锁定框对准目标(注视点)。在这一过程中，无人机操作员需反复修正图传吊舱转动角度，操作复杂且耗时较长。

技术实现思路

1、本发明提供了一种用于屏幕定位的视线坐标转换方法及计算机存储介质，以解决现有技术中数字场景目标(注视点)搜索与锁定效率低的技术问题。

2、本发明的一个方面在于提供一种用于屏幕定位的视线坐标转换方法，所述视线坐标转换方法包括如下方法步骤：

3、s1、建立视频坐标系o′x′y′和屏幕坐标系oxy，其中，视频坐标系o′x′y′是摄像头视角下的视屏画面的坐标系，屏幕坐标系oxy是指显示图传画面的屏幕的坐标系；

4、s2、在屏幕坐标系oxy下，选取原始参考点p1(x1，y1)，p2(x2，y2)，p3(x3，y3)和p4(x4，y4)；

5、s3、在视频坐标系o′x′y′下，计算原始参考点p1(x1，y1)，p2(x2，y2)，p3(x3，y3)和p4(x4，y4)的投影点p1(x1，y1)，p2(x2，y2)，p3(x3，y3)，p′4(x′4，y′4)；

6、s4、根据屏幕坐标系oxy下原始参考点p1(x1，y1)，p2(x2，y2)，p3(x3，y3)和p4(x4，y4)，与视频坐标系o′x′y′下投影点p1(x1，y1)，p2(x2，y2)，p3(x3，y3)和p′4(x′4，y′4)的关系，求解变换模型的元素；

7、通过变换模型的元素构建变换模型，将视频坐标系o′x′y′中的注视点的坐标转换为屏幕坐标系oxy中的坐标。

8、在一个优选的实施例中，在步骤s1中，摄像头距离显示图传画面的屏幕的距离d满足如下关系：

9、0.5×w＜d＜3×w，其中，w为显示图传画面的屏幕的宽度。

10、在一个优选的实施例中，在步骤s2中，在屏幕坐标系oxy下，原始参考点p1(x1，y1)，p2(x2，y2)，p3(x3，y3)和p4(x4，y4)为显示图传画面的屏幕的四个角点，

11、并且四个原始参考点中的任意三个点不共线。

12、在一个优选的实施例中，在步骤s3中，在视频坐标系下，通过如下方法计算原始参考点p1(x1，y1)，p2(x2，y2)，p3(x3，y3)和p4(x4，y4)的投影点p′1(x′1，y′1)，p′2(x′2，y′2)，p′3(x′3，y′3)和p′4(x′4，y′4)：

13、s31、对摄像头视角下的视屏画面逐帧进行图像边缘检测，得到每一帧图像的边界线；

14、s32、求解每一帧图像的边界线的两两交点；

15、s33、在每一帧图像中，当边界线的两两交点的坐标满足0≤x′≤w且0≤y′≤b0时，对该交点保留，否则舍弃，

16、其中，w为显示图传画面的屏幕的宽度，b0为显示图传画面的屏幕的高度；

17、将边界线的两两交点作为视频坐标系中，原始参考点p1(x1，y1)，p2(x2，y2)，p3(x3，y3)和p4(x4，y4)的投影点坐标p′1(x′1，y′1)，p′2(x′2，y′2)，p′3(x′3，y′3)和p′4(x′4，y′4)。

18、在一个优选的实施例中，在步骤s31中，每一帧图像的边界线通过如下方法求解：

19、s311、对rgb三通道值为(r，g，b)的当前帧的图像进行灰度转化，得到转化后的灰度值gray；

20、s312、滤除当前帧图像的噪点，进行图像边缘提取，确定图像边缘上的点；

21、s313、在视频坐标系下，将图像边缘上的点从笛卡尔坐标空间变换到极坐标空间；

22、s314、在视频坐标系下，当极坐标空间中相交于点c的直线数量为m，则将极坐标空间中的点c变换到笛卡尔坐标空间中的直线，其中，m≥2；

23、s315、在视频坐标系下，对步骤s314中得到的直线进行限制，得到图像的边界线。

24、在一个优选的实施例中，在步骤s312中，通过如下方法确定图像边缘上的点：

25、s3121、设置水平算子sx，设置垂直算子sy；

26、s3122、逐点计算当前帧图像的水平梯度gx与垂直梯度gy；

27、s3123、根据水平梯度gx和垂直梯度gy，计算当前点的梯度幅值gi以及当前点的方位角θi，

28、其中，和方位角

29、s3124、设置第一边界阈值ta和第二边界阈值tb，将梯度的幅值gi与一边界阈值ta进行比较，将梯度的幅值gi与二边界阈值tb进行比较，其中，第一边界阈值ta大于第二边界阈值tb；

30、当梯度的幅值gi大于第一边界阈值ta，则当前点是图像边缘上的点，进行保留；

31、当梯度的幅值gi小于第二边界阈值tb，则当前点不是图像边缘上的点，进行舍弃；

32、当梯度的幅值gi小于第一边界阈值ta并且大于第二边界阈值tb，则当前点与图像边缘上两个以上的点共线，保留当前点。

33、在一个优选的实施例中，在步骤s314中，极坐标空间中的点c变换到笛卡尔坐标空间中的直线方程为：

34、

35、其中，rc为极坐标空间中的点c的极轴，θc为极坐标空间中的点c的极角。

36、在一个优选的实施例中，在步骤s315中，对步骤s314中得到的任意两条直线之间的像素点进行限制，并对每一条直线的斜率进行限制，得到图像的边界线。

37、在一个优选的实施例中，在步骤s4中，通过如下方法求解变换模型的元素：

38、将屏幕坐标系oxy下原始参考点p1(x1，y1)，p2(x2，y2)，p3(x3，y3)和p4(x4，y4)，与对应的视频坐标系o′x′y′下投影点p′1(x′1，y′1)，p′2(x′2，y′2)，p′3(x′3，y′3)和p′4(x′4，y′4)带入如下变换模型中，求解变换模型的元素：

39、

40、

41、

42、

43、通过变换模型的元素构建变换模型：

44、

45、本发明的另一个方面在于提供一种计算机存储介质，所述计算机存储介质用于存储计算机执行程序，所述计算机执行程序用于执行一种用于屏幕定位的视线坐标转换方法。

46、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

47、本发明提供的一种用于屏幕定位的视线坐标转换方法及计算机存储介质，在屏幕坐标系oxy下，选取原始参考点p1(x1，y1)，p2(x2，y2)，p3(x3，y3)和p4(x4，y4)，通过在视频坐标系o′x′y′下计算原始参考点p1(x1，y1)，p2(x2，y2)，p3(x3，y3)和p4(x4，y4)的投影点p′1(x′1，y′1)，p′2(x′2，y′2)，p′3(x′3，y′3)和p′4(x′4，y′4)，将视频坐标系o′x′y′中的注视点的坐标转换为屏幕坐标系oxy中的坐标，确定摄像头视角下视屏画面中的注视点在图传画面的位置坐标，从而实现根据注视点在图传画面的位置坐标，对摄像头视角下视屏画面中的注视点进行操控，有效提高图传画面中对注视点的操作精准性并且缩短操作时间。