[发明专利]一种视频监控和无人机的图像对齐方法

权利要求书

1.一种视频监控和无人机的图像对齐方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：对齐监控摄像头画面坐标和经纬度坐标，建立监控摄像头画面坐标和经纬度坐标的低精度映射关系；

步骤S2：对齐无人机摄像头画面坐标和经纬度坐标，建立无人机摄像头画面坐标和经纬度坐标的低精度映射关系；

步骤S3：利用目标检测算法检测监控摄像头和无人机摄像头画面中的所有物体，得到监控摄像头和无人机摄像头画面中所有物体的画面坐标，并通过步骤S1中的低精度映射关系得到转换后的监控画面中所有物体的经纬度坐标集合Ω＝{＜λ_i,μ_i＞}，以及通过步骤S2中的低精度映射关系得到无人机画面中所有物体的经纬度坐标集合T＝{＜ε_j,δ_j＞}，设置一个阈值，将经纬度坐标集合Ω和T中的经纬度坐标两两之间作差，筛选出满足条件的经纬度坐标对，进而筛选监控摄像头画面和无人机摄像头画面中位置对应的目标物体，得到相互对应的目标物体的经纬度坐标对集合K＝{＜λ_i,μ_i,ε_j,δ_j＞}，取每对经纬度坐标的平均值作为该组的标准经纬度坐标，得到标准经纬度坐标集合

步骤S4：根据步骤S3的标准经纬度坐标集合重新计算视频监控和无人机的两个变换矩阵，通过计算得到的变换矩阵建立视频监控和无人机精确的映射关系。

2.根据权利要求1所述的视频监控和无人机的图像对齐方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述监控摄像头画面坐标和经纬度坐标的低精度映射关系的建立过程具体如下：

步骤S1.1：根据Haversine公式，计算监控摄像头所在的位置在水平面上的垂直投影位置O′和监控摄像头可视范围内的水平面任意位置A_i的直线水平距离d_i，单位为m，O′和A_i的经度水平距离s_i，单位为m：

其中：a、b均为中间变量值，O′(λ₀，ψ₀)为监控摄像头所在的位置在水平面上的垂直投影位置，A_i(λ_i，ψ_i)为监控摄像头可视范围内的水平任意位置，r为地球半径，单位为m；

计算O′和A_i的连线和地理真北方向的夹角β_i，O和A_i的连线和垂直线的夹角θ_i：

其中，O为监控摄像头所在的位置，H为监控摄像头距离水平面的高度，单位为m；

计算A_i在监控摄像头画面坐标(x_i，y_i)：

其中，X为图像的像素宽度，Y为像素高度，根据摄像头图像分辨率为X×Y，可得X和Y的参数值；θ为监控摄像头中心线与垂直线的夹角，β为监控摄像头中心线在水平面上的投影和地理真北方向的夹角，ω_x为监控摄像头水平视场角，ω_y为监控摄像头垂直视场角；

步骤S1.2：在监控摄像头画面中随机选取多个画面坐标，得到监控摄像头画面坐标集合，从监控摄像头画面坐标集合中每次选取三组坐标，通过所述监控摄像头画面坐标和经纬度坐标的低精度映射关系，将选取的所述监控摄像头画面坐标转换为经纬度坐标，根据监控摄像头画面坐标和转换后的经纬度坐标计算得到变换矩阵H，具体过程如下：

通过逆矩阵计算得到多个变换矩阵H_i：

其中(x_i1,y_i1)、(x_i2,y_i2)、(x_i3,y_i3)是监控摄像头画面中的三组坐标，(lon_i1,lat_i1)、(lon_i2,lat_i2)、(lon_i3,lat_i3)是由三组监控摄像头画面坐标转换的经纬度坐标。

取多个变换矩阵H_i的平均值：

得到监控摄像头画面坐标和经纬度坐标的转换关系如下：

其中，(x,y)是监控摄像头画面坐标，(lon,lat)是监控摄像头画面坐标转换的经纬度坐标。