[发明专利]一种三维目标运动矢量计算方法

权利要求书

1.一种目标三维运动矢量计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤(1)，目标角点检测和匹配：识别视频流中的目标，标注出基础帧和关键帧中目标的角点，并进行匹配；

步骤(2)，根据基础帧和关键帧中匹配的角点，计算关键帧相对于基础帧的三维运动矢量；

步骤(3)，根据基础三维模型和所述三维运动矢量计算关键帧的目标三维模型，将目标三维模型反投影回二维平面，并剔除误点，计算最终目标三维运动矢量。

2.根据权利要求1所述的一种目标三维运动矢量计算方法，其特征在于，步骤(1)包括以下步骤：

识别视频流中关键帧和基础帧中的目标；

标注出基础帧和关键帧中目标的角点；

对基础帧和关键帧的角点进行匹配：找到关键帧和基础帧的对应角点，得到角点的二维坐标。

3.根据权利要求2所述的一种目标三维运动矢量计算方法，其特征在于，步骤(2)包括以下步骤：

基于摄像机1和摄像机2：

使用近似方法得出线性方程组：

x1′-p14-X1p11-Y1p12-Z1p13y1′-p24-X1p21-Y1p22-Z1p23MMxn′-pp14-Xnpp11-Ynpp12-Znpp13yn′-pp24-Xnpp21-Ynpp22-Znpp23=Y1p13-Z1p12Z1p11-X1p13X1p12-Y1p11p11p12p13Y1p23-Z1p22Z1p21-X1p23X1p22-Y1p21p21p22p23MMYnpp13-Znpp12Znpp11-Xnpp13Xnpp12-Ynpp11pp11pp12pp13Ynpp23-Znpp22Znpp21-Xnpp23Xnpp22-Ynpp21pp21pp22pp23φ1φ2φ3t1t2t3,]]>

φ₁，φ₂，φ₃分别为三维运动矢量简化参数，t₁，t₂，t₃分别为平移矩阵参数；组成三维运动矢量M：

M=1-φ3φ2t1φ31-φ1t2-φ2φ11t30001;]]>

或使用非近似方法，得出线性方程组：

x1′-p14y1′-p24MMMMMMMxn′-pp14yn′-pp24=X1p11X1p12X1p13Y1p11Y1p12Y1p13Z1p11Z1p12Z1p13p11p12p13X1p21X1p22X1p23Y1p21Y1p22Y1p23Z1p21Z1p22Z1p23p21p22p23.MMMMMMXnpp11Xnpp12Xnpp13Ynpp11Ynpp12Ynpp13Znpp11Znpp12Znpp13pp11pp12pp13Xnpp21Xnpp22Xnpp23Ynpp21Ynpp22Ynpp23Znpp21Znpp22Znpp23pp21pp22pp23r11r21r31r12r22r32r13r23r33t1t2t3]]>

，其中r₁₁，r₂₁，r₃₁，r₁₂，r₂₂，r₃₂，r₁₃，r₂₃，r₃₃为旋转矩阵参数，组成三维运动矢量M：

M=r11r12r13t1r21r22r23t2r31r32r33t30001;]]>

其中(X_i，Y_i，Z_i)表示任意一点在摄像机1或者摄像机2的基础帧中三维坐标；(X_i′，Y_i′，Z_i′)表示该点在摄像机1或者摄像机2的关键帧中三维坐标；(x_i，y_i)表示该点在摄像机1或者摄像机2在基础帧中投影到二维平面的二维坐标；(x_i′，y_i′)表示该点在摄像机1或者摄像机2在关键帧中投影到二维平面的二维坐标；

P=p11p12p13p14p21p22p23p240001]]>为摄像机1的投影矩阵；

PP=pp11pp12pp13pp14pp21pp22pp23pp240001]]>为摄像机2的投影矩阵；

求解线性方程组的最小均方误差解，得到运动矩阵参数，组成三维运动矢量。

4.根据权利要求3所述的一种目标三维运动矢量计算方法，其特征在于，步骤(3)包括以下步骤：

对两台摄像机，将所述运动矩阵参数附加给基础三维模型，得到两台摄像机视频关键帧的三维模型；

分别将两台摄像机视频关键帧的三维模型，反投影回各自摄像机投影矩阵对应的二维平面，和对应摄像机的关键帧的角点二维坐标比较，剔除误差在阈值以外的点，使用步骤(2)重新计算三维运动矩阵参数，得到最终三维运动矢量。