[发明专利]目标物三维定位方法与装置

权利要求书

1.一种目标物三维定位方法，用于建筑工地的目标物定位，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

在建筑工地部署监控摄像机或利用建筑工地已有监控摄像机并对建筑工地进行BIM建模以获得建筑工地BIM三维模型，获取摄像机在BIM三维模型的三维世界坐标系中的位置信息和视角方向，根据所述位置信息和视角方向计算所述摄像机的世界坐标矩阵；

在摄像机拍摄的图像或视频中进行目标物识别，获取目标物头部中心点在所述图像或视频中的二维坐标以作为第一位置点；

根据所述第一位置点并结合摄像机的横纵像素值进行映射计算得到所述目标物头部中心点在相机坐标系中摄像机的近投影面投影的二维坐标以作为第二位置点；

根据所述第二位置点计算得到在以摄像机为原点的相机坐标系中的三维坐标以作为第三位置点；所述根据所述第二位置点计算得到在以摄像机为原点的相机坐标系中的三维坐标以作为第三位置点包括：以摄像机为原点从所述摄像机位置向所述第二位置点作一条直线并计算出所述直线方向，所述直线方向包括根据所述第二位置点和摄像机半视角的正切值计算的所述直线的X轴坐标、根据所述第二位置点和横纵像素值计算的所述直线的Y轴坐标以及在相机坐标系中摄像机默认看向Z轴负方向而定的Z轴坐标；再根据所述目标物头部区域在图像或视频图像中所占的宽高比例计算所述目标物头部与所述摄像机的距离；并按照摄像机成像近大远小原理根据计算获得的所述目标物头部与所述摄像机的距离将所述直线进行缩放确定所述第三位置点；

将所述第三位置点与所述世界坐标矩阵作乘积变换处理得到所述目标物在所述BIM三维模型的三维世界坐标系中的位置点作为第四位置点，进而根据所述第四位置点在BIM三维模型中显示目标物的三维定位。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述位置信息和视角方向计算所述摄像机的世界坐标矩阵包括：根据所述摄像机在三维世界坐标系中的视角方向确定所述摄像机需要分别绕三个坐标轴旋转的欧拉角，并根据所述欧拉角计算得到所述摄像机的世界坐标矩阵的第一二三列；根据所述摄像机在三维世界坐标系的位置信息得到所述摄像机的世界坐标矩阵的第四列。

3.一种目标物三维定位装置，用于建筑工地的目标物定位，其特征在于，包括：

信息获取模块，用于获取在建筑工地部署的摄像机在对建筑工地进行BIM建模所获得的建筑工地BIM三维模型的三维世界坐标系中的位置信息和视角方向；并在摄像机拍摄的图像或视频中进行目标物识别，利用图像或视频智能分析技术获取目标物头部中心点在所述图像或视频中的二维坐标以作为第一位置点；

计算模块，用于根据所述位置信息和视角方向计算所述摄像机的世界坐标矩阵；根据所述第一位置点并结合摄像机的横纵像素值进行映射计算得到所述目标物头部中心点在相机坐标系中摄像机的近投影面投影的二维坐标以作为第二位置点；根据所述第二位置点计算得到在以摄像机为原点的相机坐标系中的三维坐标以作为第三位置点，具体为：以摄像机为原点从所述摄像机位置向所述第二位置点作一条直线并计算出所述直线方向，所述直线方向包括根据所述第二位置点和摄像机半视角的正切值计算的所述直线的X轴坐标、根据所述第二位置点和横纵像素比计算的所述直线的Y轴坐标以及在相机坐标系中摄像机默认看向Z轴负方向而定的Z轴坐标；再根据所述目标物头部区域在图像或视频图像中所占的宽高比例计算所述目标物头部与所述摄像机的距离；并按照摄像机成像近大远小原理根据计算获得的所述目标物头部与所述摄像机的距离将所述直线进行缩放确定所述第三位置点；将所述第三位置点与所述世界坐标矩阵作乘积变换处理得到所述目标物在所述BIM三维模型的三维世界坐标系中的位置点作为第四位置点；

定位显示模块，用于根据所述第四位置点在BIM三维模型中显示目标物的三维定位。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述计算模块用于根据所述位置信息和视角方向计算所述摄像机的世界坐标矩阵包括：根据所述摄像机在三维世界坐标系中的视角方向确定所述摄像机需要分别绕三个坐标轴旋转的欧拉角，并根据所述欧拉角计算得到所述摄像机的世界坐标矩阵的第一二三列；根据所述摄像机在三维世界坐标系的位置信息得到所述摄像机的世界坐标矩阵的第四列。