[发明专利]一种基于PTZ相机的GPS坐标与像素坐标的转换方法

权利要求书

1.一种基于PTZ相机的GPS坐标与像素坐标的转换方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)建立像素坐标系、相机坐标系以及世界坐标系；

2)构建世界坐标系到相机坐标系的坐标转换模型S；

3)构建相机坐标系到像素坐标系的坐标转换模型K；

4)计算坐标转换模型S的未知量

5)计算坐标转换模型K的未知量(f_x,f_y)；

6)进行GPS坐标点到像素坐标点的映射；

7)进行像素坐标点到GPS坐标点的映射。

2.如权利要求1所述的一种基于PTZ相机的GPS坐标与像素坐标的转换方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的像素坐标系为以图像左上角为原点，水平向右方向为U轴，垂直向下方向为V轴。

3.如权利要求1所述的一种基于PTZ相机的GPS坐标与像素坐标的转换方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的相机坐标系为以相机的光心为原点O，X轴与Y轴分别与像素坐标系的U和V轴平行，Z轴为相机光轴方向，建立右手直角坐标系。

4.如权利要求1所述的一种基于PTZ相机的GPS坐标与像素坐标的转换方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的世界坐标系为以GPS经纬度为0的坐标点为原点，以经度向东递增方向为X轴，以维度向北递增方向为Y轴，建立右手直角坐标系。

5.如权利要求1所述的一种基于PTZ相机的GPS坐标与像素坐标的转换方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的构建世界坐标系到相机坐标系的坐标转换模型S为公式(1)和公式(2):

其中，x_c、y_c和z_c分别为目标点在相机坐标系上的X、Y和Z轴上的值；x_w和y_w分别为目标点在世界坐标系上的X和Y轴上的值，x₀、y₀和h分别为相机在世界坐标系上的X、Y和Z轴上的值，θ₀和分别为相机的初始垂直偏转角和初始水平偏转角，θ和分别为相机的垂直偏转角和水平偏转角，直接通过PTZ相机获取得到；R(.)为矩阵运算函数；符号T表示矩阵转置；此外，为未知量，(x₀,y₀)为已知量。

6.如权利要求5所述的一种基于PTZ相机的GPS坐标与像素坐标的转换方法，其特征在于，步骤(3)中，所述的构建相机坐标系到像素坐标系的坐标转换模型K为公式(3)和公式(4)：

[u v 1]^T＝Q*[x_c/z_c y_c/z_c 1]^T (3)

其中，Q为相机内参数矩阵，u和v分别为目标点在像素坐标系上U轴和V轴的值,ω为当前相机的缩放倍数，γ为相机的畸变系数，(u₀,v₀)为相机的光学中心点，f_x和f_y分别为相机在像素坐标系上U轴和V轴上的归一化焦距，为未知量；相机缩放倍数ω可直接由PTZ相机获取得到。