[发明专利]目标物三维定位方法与装置

说明书

本发明提供一种目标物三维定位方法与装置，该方法包括对建筑工地进行BIM建模以获得建筑工地BIM三维模型，在摄像机拍摄的图像或视频中进行目标物识别，获取目标物在图像或视频中的二维坐标以作为第一位置点；根据第一位置点映射计算得到目标物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；将第三位置点与世界坐标矩阵作乘积变换处理得到目标物在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，进而根据第四位置点在BIM三维模型中显示目标物的三维定位。本发明的定位效果不受目标物行为以及定位基站有无的影响，更加鲁棒可靠。

技术领域

本发明涉及建筑工程施工数字化管理技术领域，特别涉及一种目标物三维定位方法与装置。

背景技术

基于建筑信息化模型(BIM三维模型)实现目标物的三维可视化是当前施工现场管理中广泛采用的技术，通过GIS、北斗GNSS、蓝牙、wifi测距等定位技术，或者视频智能分析技术，获得目标物在BIM三维模型中的坐标信息，并进行三维可视化显示。

现有的施工人员定位技术需由人身佩戴定位标签、电子标签、含定位芯片的定位装置、移动终端或其他小型电子定位设备，通过和定位基站的数据交换，实现人员位置的定位。

现有技术中，无论是室外还是室内定位，均需为每个施工人员配备随身佩戴的电子标签或设备，且室内定位还需配备众多定位基站，这一方面增加了定位的成本，另一方面，定位基站部署需要较大的工作量，且对工地而言，需随着施工的推进不断进行新基站部署，实现复杂，存在实施难的问题。除此之外，定位有效的前提是施工人员必须随身佩戴定位标签或设备，若工人有意或无意不佩戴相关设备，定位将完全失效，故可靠性难以保障。

发明内容

针对上述现有技术存在的施工人员定位成本高、实施难以及可靠性难以保障等技术问题，本发明提供一种目标物三维定位方法，该方法获得目标物在图像或视频中的二维位置信息，随后通过该监控视频对应摄像机在BIM三维模型中的位置和视角，将该目标物的二维位置信息转化为目标物在相机坐标系中的摄像机近投影面投影的位置点，并据此位置点结合目标物距离摄像机位置的距离得到目标物在相机坐标系中的位置，并结合该目标物在相机坐标系中的位置以及世界坐标矩阵得到目标物在三维世界坐标系中的位置，从而实现BIM三维模型中的目标物定位。本发明还提供一种目标物三维定位装置。

本发明的技术方案如下：

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映射计算得到所述目标物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；

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。

进一步地，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。