[发明专利]三维监控系统中基于三维重构的交互式标定方法和装置

权利要求书

1.一种三维监控系统中基于三维重构的交互式标定方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取参考背景模型以及监控视频，并采集多个场景图像，并将所述监控视频对应的多个监控摄像机连接起来，其中，所述多个场景图像中至少一个场景图像与所述监控视频的现场有重叠部分；

根据所述多个场景图像进行三维重构以生成场景的三维特征点云，并将所述三维特征点云嵌入至所述参考背景模型；

估计所述监控视频的当前帧姿态，并进行监控摄像机的自动标定；以及

计算所述当前帧姿态到所述参考背景模型的单应变换，并将图像投影嵌入至所述参考背景模型；

其中，估计所述监控视频的当前帧姿态，并进行监控摄像机的自动标定，具体包括：

提取所述监控视频对应的当前帧的图像特征，并根据所述当前帧判断是否存在对应的已知姿态的参考帧；

如果存在，则将所述当前帧与所述参考帧进行2D-2D特征匹配；

如果2D-2D特征匹配失败或者所述参考帧不存在，则将所述监控视频与所述三维特征点云进行2D-3D特征匹配，并根据匹配关系估计所述当前帧对应摄像机在点云坐标系中的位姿，并更新所述参考帧；

如果2D-2D匹配成功，则根据RANSAC框架计算所述当前帧与所述参考帧的相对运动，并根据所述当前帧与所述参考帧的相对运动估计所述当前帧姿态P_K；

计算所述当前帧相对所述参考帧的相对运动，并在所述当前帧相对所述参考帧的相对运动大于预设阈值时，根据所述当前帧更新所述参考帧。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述多个场景图像进行三维重构以生成场景的三维特征点云具体包括：

对所述多个场景图像提取对应的SIFT特征点；

根据所述SIFT特征点进行图像特征匹配，并根据RANSAC框架估计基础矩阵，其中，所述基础矩阵用于去噪；

根据通用的三维重构算法对所述基础矩阵进行三维重构，得到所述场景的三维特征点云。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：

对所述三维特征点云的特征建立索引树；

估计所述场景的地平面方程L，以便计算摄像机监控画面投影到所述场景的地平面上的可视区域。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述三维特征点云嵌入至所述参考背景模型，具体包括：

估计所述三维特征点云与所述参考背景模型之间的几何关系，以便将标定的摄像机嵌入至所述参考背景模型中。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，计算所述当前帧姿态到所述参考背景模型的单应变换，并将图像投影嵌入至所述参考背景模型，具体包括：

根据所述地平面方程L和所述监控视频的当前帧姿态P_K计算地面消隐线，并根据所述消隐线切割当前帧图像平面，得到需要投影的区域；

计算所述当前帧姿态P_K与虚拟视角摄像机P_∞由所述地平面方程L引导的单应变换；

根据所述单应变换将所述需要投影的区域嵌入至所述参考背景模型中，并实时更新投影区域。