[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

说明书

本发明公开了一种基于PTZ相机的GPS坐标与像素坐标的转换方法，包括有以下步骤：(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。

技术领域

本发明涉及计算机视觉领域，具体涉及一种基于PTZ相机的GPS坐标与像素坐标的转换方法。

背景技术

近年来，随着“天网工程”的逐步建成,交通要道、治安卡口、公共聚集场所、宾馆、学校、田地等都可以通过相机进行视频监控。而其中典型的就部署有PTZ相机头。云台可以控制PTZ相机进行全方位(左右/上下)移动、镜头变倍以及变焦。在PTZ相机的相机姿态可知的情况下，目标点的GPS坐标和视频画面上的像素坐标是唯一确定的。因此PTZ相机的部署，为GPS坐标与像素坐标的转换方法技术的应用提供了可能。例如GPS坐标与像素坐标的转换方法可以将国土局的地块GPS信息可视化到视频图像中，并提供地块跟随功能。此外，该方法也允许在视频图像上进行地块绘制，并转换为GPS信息。

当前与本发明相关的坐标转换方法有：发明专利(申请号：CN201811366347.2，名称：一种地面坐标和广角摄像机画面坐标的转换方法、系统以及装置)公开了一种地面坐标和广角摄像机画面坐标的转换方法，但没有考虑并计算相机的初始垂直偏转角，因此相机的转换存在更大的误差，而且相机标定步骤相复杂；发明专利(申请号：CN201811366346.8，名称：一种地面坐标与PTZ摄像机的坐标转换方法及系统)存在着同样的不足。

发明内容

为克服现有技术上的不足，实现快速的相机标定以及良好的坐标转换精度，本发明提供了一种基于PTZ相机的GPS坐标与像素坐标的转换方法。

为实现上述发明，采用的技术方案如下：

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：

步骤1)建立像素坐标系、相机坐标系以及世界坐标系；

步骤2)构建世界坐标系到相机坐标系的坐标转换模型S；

步骤3)构建相机坐标系到像素坐标系的坐标转换模型K；

步骤4)计算坐标转换模型S的未知量

步骤5)计算坐标转换模型K的未知量(f_x,f_y)；

步骤6)进行GPS坐标点到像素坐标点的映射；

步骤7)进行像素坐标点到GPS坐标点的映射。

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。

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。

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，以纬度向北递增方向为Y轴，建立右手直角坐标系。

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)；