[发明专利]一种基于电液可调焦镜头的移动目标三维轨迹追踪方法

说明书

本发明属于计算机视觉领域，涉及移动目标追踪方法技术领域，具体公开一种基于电液可调焦镜头的移动目标三维轨迹追踪方法，包括如下步骤：（1）获得调焦控制电流与相机内参的函数关系；（2）获得电液可调焦镜头调焦控制电流与最优成像物距之间的函数关系；（3）目标追踪算法初始化，追踪目标框作为后续对焦窗口；（4）进行一次自动对焦，记录对焦成功后的调焦控制电流值，以及追踪目标框的尺寸和中心点坐标；（5）将该调焦控制电流值对应的内参和最优成像物距，以及追踪目标框中心点坐标代入相机投影模型，算出目标的三维空间坐标并记录；（6）对同一目标重复步骤（4）、（5），将所记录的目标三维空间坐标按顺序连成轨迹。

技术领域

本发明属于计算机视觉领域，涉及移动目标追踪方法技术领域，具体涉及一种基于电液可调焦镜头的移动目标三维轨迹追踪方法。

背景技术

视觉目标追踪是人类最基本的视觉功能之一，同时也是计算机视觉领域最基础也是最重要的研究方向之一，持续受到包括神经科学和计算机科学在内的多学科研究工作者重点关注。但是目前的视觉目标追踪方法大多集中在二维图像平面上的追踪，对三维轨迹的追踪较少。但仅在二维平面上对目标进行追踪极大地限制了目标追踪技术的应用场景。

目前对视觉目标的三维轨迹追踪主要采用立体视觉的方法来实现，通过双目相机或多个相机，深度相机以及激光雷达等设备来恢复相机投影过程中丢失的深度信息，这些方法都具有结构复杂，设备成本较高的缺点，其中深度相机和激光雷达还受到其本身量程较小的限制，无法追踪较远处的目标。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于电液可调焦镜头的移动目标三维轨迹追踪方法。

基于上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于电液可调焦镜头的移动目标三维轨迹追踪方法，包括如下步骤：

步骤1，在不同焦距下对电液可调焦镜头进行标定，获得调焦控制电流与相机内参的函数关系；

步骤2，建立电液可调焦镜头光学成像系统模型，获得电液可调焦镜头调焦控制电流与最优成像物距之间的函数关系；

步骤3，目标追踪算法初始化，生成追踪目标框并框选需追踪目标，追踪目标框作为后续对焦窗口；

步骤4，进行一次自动对焦，使图像中追踪目标框内清晰度评价值大于预设阈值K，记录对焦成功后的调焦控制电流I_i，以及图像中追踪目标框的尺寸size_i和去畸变后的中心点坐标(x_i，y_i)；

步骤5，将调焦控制电流值I_i对应的内参(f_xi，f_yi，c_x，c_y，s以及畸变参数)和最优成像物距u_i，以及去畸变后的追踪目标框中心点坐标(x_i，y_i)代入相机投影模型，算出目标的三维空间坐标(X_i，Y_i，Z_i)并记录；

步骤6，对同一追踪目标重复步骤4-5，将所记录的目标三维空间坐标按顺序连成轨迹，即为所追踪移动目标的三维轨迹。

进一步的，在步骤1中，电液可调焦镜头调焦控制电流与相机内参的函数关系建立过程为：在多个调焦控制电流下对电液可调焦镜头进行标定，通过曲线拟合获得调焦控制电流与相机内参的函数关系

(f_x，f_y)＝H(I) (1)

其中f_x，f_y为相机内参中随焦距值发生变化的参数，物理意义为相机在像素平面x，y方向上的等效焦距，单位为像素；I为电液可调焦镜头的调焦控制电流；