[发明专利]一种改进的基于图像的三维测量系统中标志点的设计方法

说明书

技术领域

本发明属于刑事侦查的特殊测量技术领域，具体涉及一种改进的基于图像的三维测量系统中标志点的设计方法。

背景技术

近年来，通过视频或图像资料破获了一些重大案件，因此，监控资料中画面的分析越来越受到刑侦部门的重视，而日益增多的公共监控(如交通“电子眼”)和商场、个人设置的监控探头，也为这一技术在刑侦方面的实施提供了基础。

在全国公安机关开展视频图像侦查以来，视频图像中人的身高测量技术研究大致经历了三个阶段：经验判断法、现场试验法和软件测量法。经验判断法受刑侦技术人员的经验影响较大；现场实验法浪费时间、人力和物力，且准确度不高；软件测量法具有作业时间短，节省人力、物力等优点，较前两者准确度有所提高，但易受镜头变形、监控画面模糊、现场缺失参照物等因素影响。

利用软件对监控中嫌疑犯身高进行测量是一种基于图像的三维测量方法，基于图像的三维测量最重要且是难点的关键技术是标志点的识别与匹配，而标志点的设计对于最后测量结果的准确度至关重要。而在镜头变形、画面模糊、缺少参照物的中，标志点不准确使测量结果误差较大。

基于上述因素，本发明提供了一种改进的基于图像的三维测量系统中标志点的设计方法，测量过程简单，能够提高视频图像中嫌疑人身高测量的准确度。

发明内容

为解决背景技术中提到的视频图像侦查过程中受到镜头变形、监控画面模糊、现场缺失参照物等因素影响，使得标志点不准确，进而影响嫌疑人身高测量结果的准确度的问题，本发明提供了一种改进的基于图像的三维测量系统中标志点的设计方法，能够提高视频中嫌疑人身高测量的准确度。

本发明解决的技术问题通过以下技术方案来实现：

一种改进的基于图像的三维测量系统中标志点的设计方法，包括如下步骤：

第一步：标定

对摄像机标定，确定计算软件的摄像机内外部参数。测量某个监控画面中的人身高时，将测量辅助器安置到该摄像机的视野现场，两人配合，一人在现场移动测量架1，一人在后方观看视频监控画面，配合前端人员对测试仪进行移动，直至该辅助测量器处于原画中理想位置，抓取当前帧，在本方法的伴随软件录入8个测量架顶点的世界坐标，作为标志点。

第二步：计算

利用Tsai的两步标定法确定摄像机内外部参数：先求出正交变换阵R和平移矢量矩阵T；再求出畸变系数k、焦距f、图像纵横比s和主点坐标C_x及C_y，根据选取的图像中的两组(U,V)的值计算出世界坐标中这两点之间的距离。

第三步：校正

将测量辅助器作为参照物，人体畸形像高记为Hp′，镜头校正杆2畸形像高记为Ht′，人体实际高度记为Hp，镜头校正杆2的实际高度记为Ht。根据Hp′：Ht′＝Hp：Ht，则Hp＝(Ht×Hp′)/Ht′。

有益效果

本发明的有益效果为：

一种改进的基于图像的三维测量系统中标志点的设计方法，采用测量辅助器作为辅助参照物，有助于标志点的精准确定，解决了标点不准的问题，进而解决了镜头畸变、画面模糊和缺少参照物而使测量结果误差大的问题。

附图说明

图1是本发明所述的测量辅助器的结构示意图。

1-测量架，2-镜头校正杆。

具体实施方案

测量视频图像中嫌疑人的身高，以下对本发明做进一步描述：

第一步：标定

对摄像机标定，确定计算软件的摄像机内外部参数。测量某个监控画面中的人身高时，将测量辅助器安置到该摄像机的视野现场，两人配合，一人在现场移动测量架，一人在后方观看视频监控画面，配合前端人员对测试仪进行移动，直至该辅助测量器处于原画中理想位置，抓取当前帧，在本方法的伴随软件录入8个测量架顶点的世界坐标，作为标志点。

第二步：计算

利用Tsai的两步标定法确定摄像机内外部参数：先求出正交变换阵R和平移矢量矩阵T；再求出畸变系数k、焦距f、图像纵横比s和主点坐标C_x及C_y，根据选取的图像中的两组(U,V)的值计算出世界坐标中这两点之间的距离。

第三步：校正

将测量辅助器作为参照物，人体畸形像高记为Hp′＝1.68m，镜头校正杆畸形像高记为Ht′＝1.95m，人体实际高度记为Hp，镜头校正杆的实际高度记为Ht＝2.0m。根据Hp′：Ht′＝Hp：Ht，则Hp＝(Ht×Hp′)/Ht′＝(2.0×1.68)/1.95＝1.723m。