CN109345599B - 一种地面坐标与ptz摄像机的坐标转换方法及*** - Google Patents

一种地面坐标与ptz摄像机的坐标转换方法及*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种地面坐标与PTZ摄像机的坐标方法以及***，涉及安防领域。该方法包括：获取目标位置的地面坐标；根据坐标转换机制将所述目标位置的地面坐标转换为PTZ摄像机在其画面中心对准所述目标位置时的垂直高度角θ和水平方位角
Figure DDA0001868667610000011
所述坐标转换机制通过下述步骤建立：建立PTZ摄像机坐标系；确定在所述PTZ摄像机坐标系中的所述目标位置的地面坐标与所述PTZ摄像机的垂直高度角θ和水平方位角
Figure DDA0001868667610000012
之间的坐标转换关系，所述坐标转换关系包含相关转换参数。该方法通过建立目标的地面坐标与PTZ摄像机坐标之间的对应关系，能够可靠且准确地实现目标的地面坐标与PTZ摄像机坐标之间的相互转换，该方法简单且具有很好的准确性和可靠性。

Description

一种地面坐标与PTZ摄像机的坐标转换方法及***
技术领域
本发明涉及安防领域，特别涉及一种地面坐标与PTZ摄像机的坐标转换方法以及***。
背景技术
目前PTZ摄像机在安防监控领域应用十分广泛，而PTZ摄像机的坐标在实际应用中都是十分重要的参数。具体地，以一种常见的应用场景为例，特别是涉及为了在各种监控场景中有效掌握被监控目标的状态，现有技术对PTZ摄像机进行目标跟踪提出了多种目标跟踪方法，特别是关于球机，即目前在智能视频监控领域中广泛应用的球型摄像机，关于球机的目标跟踪方法，主要包括：基于模板匹配的目标跟踪方法，基于特征像素点的跟踪方法；另外，还有一种比较复杂的跟踪学习检测的跟踪方法。
但是上述方法仍然存在一些不足之处：存在可靠性不高或跟踪学习检测的跟踪方法较复杂，在实际应用中的准确性和可靠性并不理想。
上述方法中均涉及PTZ摄像机的坐标参数，以使得摄像机能够有效跟踪被监控目标，因此，亟待提出一种能够可靠且准确地实现关于PTZ摄像机的坐标的转换方法，使得PTZ摄像机能够被更可靠和准确地使用在包括但不限于上述的目标跟踪场景的各种实际应用场景中。
发明内容
为了克服如上所述的技术问题，本发明提出一种地面坐标与PTZ摄像机的坐标转换方法及***，该方法通过建立目标的地面坐标与PTZ摄像机坐标之间的对应关系，能够可靠且准确地实现目标的地面坐标与PTZ摄像机坐标之间的相互转换，该方法简单且具有很好的准确性和可靠性。本发明所采用的具体技术方案如下：
第一方面，本发明提出一种地面坐标与PTZ摄像机的坐标转换方法，该方法包括：
获取目标位置的地面坐标；
根据坐标转换机制将所述目标位置的地面坐标转换为PTZ摄像机在其画面中心对准所述目标位置时的垂直高度角θ和水平方位角
Figure BDA0001868667590000012
进一步地，所述坐标转换机制通过下述步骤建立：
建立地面坐标系以及PTZ摄像机坐标系；
确定所述目标位置的地面坐标与所述PTZ摄像机的垂直高度角θ和水平方位角
Figure BDA0001868667590000013
之间的坐标转换关系，所述坐标转换关系包含相关转换参数，其中，所述相关转换参数通过下述步骤确定：
在所述地面坐标系与所述PTZ摄像机坐标系中进行标定，包括：将所述PTZ摄像机定位到水平方位角
Figure BDA0001868667590000011
的位置，随机选取至少两个不同的垂直高度角θ1和θ2，并得到对应的PTZ摄像机画面中心指向地面上的两个点的地面坐标(x1,y1)和(x2,y2)；
通过标定得到的θ1和θ2以及(x1,y1)和(x2,y2)确定上述坐标转换关系中的所述相关转换参数。
进一步地，所述地面坐标系通过GNSS坐标系建立，所述地面坐标为GNSS坐标。
进一步地，所述GNSS坐标系为GPS坐标系，所述GNSS坐标为GPS坐标，所述GPS坐标系的X和Y轴分别代表地球表面GPS坐标***的经纬度坐标方向，以所述GPS坐标系的X和Y轴建立所述摄像机坐标系的X和Y轴，且所述摄像机坐标系的Z轴垂直于所述X和Y轴。
进一步地，所述摄像机为球机，所述坐标转换关系可表示为：
Figure BDA0001868667590000021
其中，(x,y)为球机画面中心指向的地面经纬度坐标，所述相关转换参数包括：球机安装位置的GPS经纬度坐标(x0,y0)、球机水平零位光轴与GPS坐标X轴平行时的球机角度
Figure BDA0001868667590000022
和所述球机的安装高度h。
进一步地，该地面坐标与PTZ摄像机的坐标转换方法还包括：
将所述PTZ摄像机定位至目标定位处，所述目标定位处的垂直高度角为θ和水平方位角为
Figure BDA0001868667590000023
进一步地，还包括：
所述坐标转换机制还能实现将PTZ摄像机在其画面中心对准目标位置时的垂直高度角θ和水平方位角
Figure BDA0001868667590000024
转换为所述目标位置的地面坐标。
第二方面，本发明提出一种地面坐标与PTZ摄像机的坐标转换***，包括：
地面坐标获取模块，用于获取目标位置的地面坐标；
PTZ摄像机坐标确定模块，用于通过坐标转换模块将所述目标位置的地面坐标转换为PTZ摄像机在其画面中心对准所述目标位置时的垂直高度角θ和水平方位角
Figure BDA0001868667590000025
第三方面，本发明提出一种地面坐标与PTZ摄像机的坐标转换装置，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器存储有至少一段程序，所述程序由所述处理器执行以实现如第一方面所述的地面坐标与PTZ摄像机的坐标转换方法。
第四方面，本发明提出一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有至少一段程序，所述至少一段程序由所述处理器执行以实现如第一方面所述的地面坐标与PTZ摄像机的坐标转换方法。
本发明提供的技术方案带来的有益效果是：
本发明首先通过获取目标位置的地面坐标；然后根据坐标转换机制将所述目标位置的地面坐标转换为PTZ摄像机在其画面中心对准所述目标位置时的垂直高度角θ和水平方位角
Figure BDA0001868667590000026
该方法通过建立目标的地面坐标与PTZ摄像机坐标之间的坐标转换机制，能够方便实现目标的地面坐标与PTZ摄像机坐标之间的相互转换，该方法简单且具有很好的准确性和可靠性。
附图说明
图1所示为本发明的一种地面坐标与PTZ摄像机的坐标转换方法流程图；
图2为本发明中一种坐标转换机制的建立方法流程图；
图3为本发明中一种PTZ摄像机坐标系的示意图；
图4为本发明一种坐标转换关系中转换参数的确定方法流程图；
图5所示为本发明又一种坐标转换关系中转换参数的确定方法流程图实施例示意图；
图6所示为本发明一种球机画面中心指向一目标点时的GPS坐标示意图；
图7所示为本发明一种球机画面中心指向另一目标点时的GPS坐标示意图；
图8示出本发明一种由已知目标位置的GPS坐标得到对应的球机坐标的一种转换结果示意图；
图9所示为本发明公布的一种地面坐标与PTZ摄像机的坐标转换***示意图；
图10示出了本发明实施例所涉及的一种地面坐标与PTZ摄像机的坐标转换装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方案作进一步地详细描述。
需要说明的是，本发明所提出的地面坐标与PTZ摄像机的坐标转换方法的适用场景广泛。在现今的安防领域中，在一种可能的实际操作中，对于城市或重点小区中的巡逻车队，我们往往需要实时跟踪这些巡逻警车的巡逻情况，使得通过监控摄像机能够观察到目标位置，以有效保证这些安防区域的安全情况，在已知目标位置的地面坐标时，可以将地面坐标转换为监控摄像机在其画面中心对准所述目标位置时的坐标。
如图1所示为本发明的一种地面坐标与PTZ摄像机的坐标转换方法流程图，示出了该方法的具体实施流程，包括：
在步骤101中，获取目标位置的地面坐标；
这里的目标位置是为当前感兴趣的对象，在一种可能的目标跟踪场景中，可以是部署在安防区的巡逻车队或警车。在一种可能的实现中，这些需要被跟踪的目标对象会主动上报自身的地面坐标，可选的，为目标对象的地面坐标，本发明中还可以采取其他可行的能够获取目标位置的地面的方式，在本发明中并不作限制。
在步骤102中，根据坐标转换机制将所述目标位置的地面坐标转换为PTZ摄像机在其画面中心对准所述目标位置时的垂直高度角θ和水平方位角
Figure BDA0001868667590000031
通过步骤101获取到目标位置的地面坐标后，可通过坐标转换机制将所述目标位置的地面坐标转换为PTZ摄像机在其画面中心对准所述目标位置时的垂直高度角θ和水平方位角
Figure BDA0001868667590000032
需要说明的是，上述坐标转换机制应能够表示所述目标位置的地面坐标和PTZ摄像机在其画面中心对准所述目标位置时的垂直高度角θ和水平方位角
Figure BDA0001868667590000033
之间的转换关系，在一种可能的实现中，已知目标位置的地面坐标，根据这种坐标转换机制可以得到PTZ摄像机在其画面中心对准所述目标位置时的垂直高度角θ和水平方位角
Figure BDA0001868667590000034
在另一种可能的实现中，已知PTZ摄像机的垂直高度角θ和水平方位角
Figure BDA0001868667590000043
根据这坐标转换机制也可以得到其画面中心对准所述目标位置的地面坐标。
需要说明的是，本申请的技术方案中的地面坐标，包括所有在地球表面所建立的地面坐标系，容易理解的是，这种地面坐标系均有一种假设前提，就是在一定距离范围内将地面看作一个平面，可选的，可以为GNSS坐标，所述GNSS坐标，可选的，包括GPS坐标，在进行方案的具体描述时，下述内容将均以GPS坐标进行说明，但并不以此限定GNSS坐标为GPS坐标，本领域技术人员应该能够理解包括其他GNSS坐标的地面坐标也能作为本发明技术方案的可选实施条件。需要说明的是，对于在本发明方案中采用经纬度坐标来表示目标对象的GPS坐标，如：(经度,纬度)。
另外，还需要说明的是，本申请的技术方案中的PTZ摄像机，可选的，包括球机，即球型摄像机，在进行方案的具体描述时，下述内容将均以球机为例进行说明，但并不以此限。
如图2为本发明中一种坐标转换机制的建立方法流程图，示出了该方法的具体实施步骤，包括：
在步骤201中，建立地面坐标系以及PTZ摄像机坐标系；
所述地面坐标系就是在一定距离范围内将地面看作一个平面所建立的坐标系，在一种可能的实现中，所述地面坐标系通过GNSS坐标系建立，所述地面坐标为GNSS坐标。
如图3为本发明中一种PTZ摄像机坐标系的示意图，示出了本发明技术方案在具体实施过程中的一种参考坐标系，可选的，所述GNSS坐标系为GPS坐标系，所述GNSS坐标为GPS坐标，所述的GPS坐标系的X和Y轴分别代表地球表面GPS坐标***的经纬度坐标方向，所述GPS坐标系的X和Y轴建立所述摄像机坐标系的X和Y轴，且所述摄像机坐标系的Z轴垂直于所述X和Y轴，所述摄像机为球机，图3中(x0,y0)为球机在地面投影点的GPS坐标，需要说明的是，考虑到普通球机的可视距离只有1到3公里，因此在本发明技术方案中可以假设X，Y轴为一个平面，同时，假设球机坐标系的Z轴垂直于地面，那么便可以建立如图3所示的XYZ三维坐标系，该坐标系为下述实施步骤提供了参考坐标系，是进行坐标转换的基础。
在步骤202中，确定所述目标位置的地面坐标与所述PTZ摄像机的垂直高度角θ和水平方位角
Figure BDA0001868667590000044
之间的坐标转换关系，所述坐标转换关系包含相关转换参数。
通过上述步骤201建立PTZ摄像机坐标系后，基于该坐标系的描述，确定所述目标位置的地面坐标与所述PTZ摄像机的垂直高度角θ和水平方位角
Figure BDA0001868667590000045
之间的坐标转换关系，所述坐标转换关系包含相关转换参数。在本步骤的描述中，结合如图3的坐标系作为示例性描述说明。
基于上述步骤201建立的参考坐标系，坐标转换公式如下：
Figure BDA0001868667590000042
其中，(x0,y0)为球机安装位置的GPS经纬度坐标，为已知条件，(x,y)为球机画面中心指向的地面经纬度坐标，
Figure BDA0001868667590000057
是球机处于水平零位时与GPS坐标X轴的固定偏移量(球机水平零位光轴与GPS坐标X轴平行时的球机角度)，
Figure BDA0001868667590000058
是球机画面中心指向(x,y)时球机与X轴的水平夹角，在上图中
Figure BDA0001868667590000051
其中，如图2中对
Figure BDA0001868667590000059
的进一步说明示意部分所示，OB为球机画面中心指向(x,y)时球机的中心轴，与OA的夹角为
Figure BDA00018686675900000510
即球机的水平坐标(Pan)，θ是球机指向(x,y)时的垂直夹角，h是指所述球机的安装高度。
从坐标转换公式(1)和(2)中可以看出，该坐标转换关系的转换参数包括所述球机的安装高度h和球机水平角度的固定偏移量
Figure BDA00018686675900000512
可以理解的是，当所述球机的安装高度h和球机水平角度的固定偏移量
Figure BDA00018686675900000511
已知时，所述目标位置的GPS坐标与所述PTZ摄像机的垂直高度角θ和水平方位角
Figure BDA00018686675900000513
之间的转换关系便被确定。
在一种可能的实现中，如图4为本发明一种坐标转换关系中转换参数的确定方法流程图，示出了该方法的具体实施步骤，包括：
在下述步骤的描述中，结合如图3的坐标系作为示例性描述说明。
在步骤401中，在所述地面坐标系与所述PTZ摄像机坐标系中进行标定，包括：将所述PTZ摄像机定位到水平方位角
Figure BDA00018686675900000514
的位置，随机选取至少两个不同的垂直高度角θ1和θ2，并得到对应的PTZ摄像机画面中心指向地面上的两个点的地面坐标(x1,y1)和(x2,y2)；
在步骤402中，通过标定得到的θ1和θ2以及(x1,y1)和(x2,y2)确定上述坐标转换关系中的所述相关转换参数。
将球机旋转到水平方位角
Figure BDA0001868667590000052
的位置，选取两个不同的高度球机垂直角θ1和θ2，并得到对应的球机中心指向地面上的两个点的坐标(x1,y1)，(x2,y2)，通过(1)和(2)式可以得到：
Figure BDA0001868667590000053
Figure BDA0001868667590000054
通过(3)和(4)式中可以得到：
Figure BDA0001868667590000055
由(5)式代入(3)式或(4)式，均可以得到此时球机的安装高度h的计算式，可选的，由(4)式可以得到：
Figure BDA0001868667590000056
然后，将(5)式代入(6)式便可以得到此时球机的安装高度h。
因此，在(x0,y0)、
Figure BDA0001868667590000062
和h已知时，如(1)和(2)式揭示了所述目标位置的GPS坐标与所述PTZ摄像机的垂直高度角θ和水平方位角
Figure BDA0001868667590000063
之间的相互转换关系。
需要说明的是，根据上述步骤201至202可以确定所述目标位置的地面坐标与所述PTZ摄像机的垂直高度角θ和水平方位角
Figure BDA0001868667590000064
之间的相互转换关系，即建立二者之间的坐标转换机制，上述(1)和(2)式只是以GPS坐标为例进行说明，其他包括GNSS坐标的地面坐标也是可以得到相应坐标转换关系的。
那么，容易理解的是，通过本发明所建立的所述坐标转换机制还能实现将PTZ摄像机在其画面中心对准目标位置时的垂直高度角θ和水平方位角
Figure BDA0001868667590000065
转换为所述目标位置的地面坐标。
在一种可能的实际操作中，已知PTZ摄像机在其画面中心对准所述目标位置时的垂直高度角θ和水平方位角
Figure BDA0001868667590000066
通过步骤201和步骤202所建立的坐标转换机制，可以获取所述目标位置的地面坐标，可选的，可以为GPS坐标。
在步骤102之后，在一种可能的实际操作中，还可以将所述PTZ摄像机定位至目标定位处，所述目标定位处的垂直高度角为θ和水平方位角为
Figure BDA0001868667590000067
通过上述步骤101和步骤102中，在一种可能的实现中，所述目标位置的GPS坐标与所述PTZ摄像机的垂直高度角θ和水平方位角
Figure BDA0001868667590000068
之间的转换关系确定之后，当已知目标位置的GNSS坐标，根据这坐标转换机制可以得到PTZ摄像机在其画面中心对准所述目标位置时的垂直高度角θ和水平方位角
Figure BDA0001868667590000069
在实际应用中，还可以通过PTZ摄像机定位方法，将PTZ摄像机进行旋转定位至上述目标位置的GPS坐标所对应的摄像机垂直高度角θ和水平方位角
Figure BDA00018686675900000610
如上图5所示为本发明又一种坐标转换关系中转换参数的确定方法流程图实施例示意图，图5所对应的实施例中PTZ摄像机以球机为例来进行说明。
GPS坐标可以通过GPS设备现场测量，或直接从GIS地图上读出，本实施例中为现场测量得到。具体包括下述实施步骤：
在步骤501中，将球机旋转到水平零位，即使得
Figure BDA0001868667590000061
在步骤502中，球机水平方向不动，在垂直方向转动球机，球机画面中心指向地面某一点，且该点GPS坐标已知，如图6所示为球机画面中心指向一目标点时的GPS坐标示意图，由图可知GPS坐标为(118.0467498249，24.6122291956)，并同时读取球机水平方位坐标和垂直方位坐标(0，121.39992)，
在步骤503中，球机水平方向不动，在垂直方向继续转动球机，球机画面中心指向地面另外一个点，如图7所示为球机画面中心指向另一目标点时的GPS坐标示意图，由图该点GPS坐标已知为(118.0463666141，24.6123435973)，类似步骤502，同时读取球机水平方位坐标和垂直方位坐标(0，52.63992)。
在步骤504中，将步骤502和503得到的参数代入公式(5)式和(6)式，得到
Figure BDA0001868667590000071
和h，再代入(1)式和(2)式可以得到(x0,y0)，从而能够确定坐标转换关系(1)和(2)中的未知的转换参数，即(x0,y0)、
Figure BDA0001868667590000072
和h。
通过上述步骤501至504，可以建立起球机坐标与GPS坐标的相互转换关系，进而实现已知目标位置的GPS坐标，便能通过坐标转换关系式(1)和(2)计算得到球机坐标垂直高度角θ和水平方位角
Figure BDA0001868667590000073
在一种可能的实际应用场景中，将所述球机定位至目标垂直高度角和水平方位角处，所述目标定位处的垂直高度角θ和水平方位角
Figure BDA0001868667590000074
便能够实现动态跟踪已知GPS坐标的目标位置。
本实施例首先通过获取目标位置的地面坐标；然后根据坐标转换机制将所述目标位置的地面坐标转换为PTZ摄像机在其画面中心对准所述目标位置时的垂直高度角θ和水平方位角
Figure BDA0001868667590000075
该方法通过建立目标的地面坐标与PTZ摄像机坐标之间的坐标转换机制，能够方便实现目标的地面坐标与PTZ摄像机坐标之间的相互转换，该方法简单且具有很好的准确性和可靠性。
通过图5所对应的实施例可以得到一种GPS坐标和球机坐标的相互转换关系，即已知(x0,y0)为(118.0465368738,24.6122927689)、
Figure BDA0001868667590000076
为163.3778159和h为0.000135654的(1)式和(2)式。这里在该相互转换关系下，图8示出由已知目标位置的GPS坐标得到对应的球机坐标的一种转换结果示意图：首先通过GPS仪表读出球机中心所指位置GPS坐标为(118.0462085971，24.6127600042)，即为此时的目标位置的GPS坐标，通过该相互转换关系，得到此时的水平方位坐标和垂直方位坐标为(34.03998，81.16002)。
本发明还公布一种地面坐标与PTZ摄像机的坐标转换***，如图9所示为本发明公布的一种地面坐标与PTZ摄像机的坐标转换***示意图，包括：
在模块901中，地面坐标获取模块，用于获取目标位置的地面坐标；
在模块902中，PTZ摄像机坐标确定模块，用于通过坐标转换模块将所述目标位置的地面坐标转换为PTZ摄像机在其画面中心对准所述目标位置时的垂直高度角θ和水平方位角
Figure BDA0001868667590000077
在模块902之后，在一种可能的实现中，还可以包括：定位模块，用于将所述PTZ摄像机定位至目标定位处，所述目标定位处的垂直高度角为θ和水平方位角为
Figure BDA0001868667590000078
进一步地，所述坐标转换模块，包括：
坐标系建立模块，用于建立PTZ摄像机坐标系；
坐标转换确定模块，用于确定所述目标位置的GNSS坐标与所述PTZ摄像机的垂直高度角θ和水平方位角
Figure BDA0001868667590000079
之间的坐标转换关系，所述坐标转换关系包含相关转换参数，其中，所述相关转换参数通过下述子模块确定：
标定子模块，用于在所述PTZ摄像机坐标系中进行标定，包括：将所述PTZ摄像机定位到水平方位角
Figure BDA0001868667590000081
的位置，随机选取至少两个不同的垂直高度角θ1和θ2，并得到对应的PTZ摄像机画面中心指向地面上的两个点的坐标(x1,y1)和(x2,y2)；
参数确定子模块，用于将上述通过标定模块得到的θ1和θ2以及(x1,y1)和(x2,y2)确定上述坐标转换关系中的所述相关转换参数。
图10示出了本发明实施例所涉及的地面坐标与PTZ摄像机的坐标转换装置的结构示意图，该装置主要包括处理器1001、存储器1002和总线1003，所述存储器存储有至少一段程序，所述程序由所述处理器执行以实现如上述实施例所述的地面坐标与PTZ摄像机的坐标转换方法。
处理器1001包括一个或一个以上处理核心，处理器1001通过总线1003与存储器1002相连，存储器10用于存储程序指令，处理器1001执行存储器1002中的程序指令时实现上述方法实施例提供的地面坐标与PTZ摄像机的坐标转换方法。
可选的，存储器1002可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随时存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集由所述处理器加载并执行以实现上述方法实施例提供的地面坐标与PTZ摄像机的坐标转换方法。
可选的，本发明还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述各方面所述的地面坐标与PTZ摄像机的坐标转换方法。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储与一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用于以限制发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种地面坐标与PTZ摄像机的坐标转换方法，其特征在于，包括：
获取目标位置的地面坐标；
根据坐标转换机制将所述目标位置的地面坐标转换为PTZ摄像机在其画面中心对准所述目标位置时的垂直高度角θ和水平方位角
Figure FDA0002564368780000011
所述坐标转换机制通过下述步骤建立：
建立地面坐标系以及PTZ摄像机坐标系；
确定所述目标位置的地面坐标与所述PTZ摄像机的垂直高度角θ和水平方位角
Figure FDA0002564368780000012
之间的坐标转换关系，所述坐标转换关系包含相关转换参数，其中，所述相关转换参数通过下述步骤确定：
在所述地面坐标系与所述PTZ摄像机坐标系中进行标定，包括：将所述PTZ摄像机定位到水平方位角
Figure FDA0002564368780000013
的位置，随机选取至少两个不同的垂直高度角θ1和θ2，并得到对应的PTZ摄像机画面中心指向地面上的两个点的地面坐标(x1,y1)和(x2,y2)；
通过标定得到的θ1和θ2以及(x1,y1)和(x2,y2)确定上述坐标转换关系中的所述相关转换参数；
所述地面坐标系通过GNSS坐标系建立，所述地面坐标为GNSS坐标；
所述GNSS坐标系的X和Y轴分别代表地球表面GNSS坐标***的经纬度坐标方向，以所述GNSS坐标系的X和Y轴建立所述PTZ摄像机坐标系的X和Y轴，且所述PTZ摄像机坐标系的Z轴垂直于所述X和Y轴；
所述坐标转换关系可表示为：
Figure FDA0002564368780000014
其中，(x,y)为PTZ摄像机画面中心指向的地面经纬度坐标，所述相关转换参数包括：PTZ摄像机安装位置的GNSS经纬度坐标(x0,y0)、PTZ摄像机水平零位光轴与GNSS坐标X轴平行时的PTZ摄像机角度
Figure FDA0002564368780000015
和所述PTZ摄像机的安装高度h。
2.根据权利要求1所述的地面坐标与PTZ摄像机的坐标转换方法，其特征在于，所述GNSS坐标系为GPS坐标系，所述GNSS坐标为GPS坐标。
3.根据权利要求2所述的地面坐标与PTZ摄像机的坐标转换方法，其特征在于，所述摄像机为球机。
4.根据权利要求1至3任一所述的地面坐标与PTZ摄像机的坐标转换方法，其特征在于，还包括：
将所述PTZ摄像机定位至目标定位处，所述目标定位处的垂直高度角为θ和水平方位角为
Figure FDA0002564368780000016
5.根据权利要求1至3任一所述的地面坐标与PTZ摄像机的坐标转换方法，其特征在于，还包括：
所述坐标转换机制还能实现将PTZ摄像机在其画面中心对准目标位置时的垂直高度角θ和水平方位角
Figure FDA0002564368780000017
转换为所述目标位置的地面坐标。
6.一种地面坐标与PTZ摄像机的坐标转换***，其特征在于，包括：
地面坐标获取模块，用于获取目标位置的地面坐标；
PTZ摄像机坐标确定模块，用于通过坐标转换模块将所述目标位置的地面坐标转换为PTZ摄像机在其画面中心对准所述目标位置时的垂直高度角θ和水平方位角
Figure FDA0002564368780000021
所述坐标转换模块，包括：
坐标系建立模块，用于建立PTZ摄像机坐标系；
坐标转换确定模块，用于确定所述目标位置的GNSS坐标与所述PTZ摄像机的垂直高度角θ和水平方位角
Figure FDA0002564368780000022
之间的坐标转换关系，所述坐标转换关系包含相关转换参数，其中，所述相关转换参数通过下述子模块确定：
标定子模块，用于在所述PTZ摄像机坐标系中进行标定，包括：将所述PTZ摄像机定位到水平方位角
Figure FDA0002564368780000023
的位置，随机选取至少两个不同的垂直高度角θ1和θ2，并得到对应的PTZ摄像机画面中心指向地面上的两个点的坐标(x1,y1)和(x2,y2)；
参数确定子模块，用于将上述通过标定模块得到的θ1和θ2以及(x1,y1)和(x2,y2)确定上述坐标转换关系中的所述相关转换参数；
所述地面坐标系通过GNSS坐标系建立，所述地面坐标为GNSS坐标；
所述GNSS坐标系的X和Y轴分别代表地球表面GNSS坐标***的经纬度坐标方向，以所述GNSS坐标系的X和Y轴建立所述PTZ摄像机坐标系的X和Y轴，且所述PTZ摄像机坐标系的Z轴垂直于所述X和Y轴；
所述坐标转换关系可表示为：
Figure FDA0002564368780000024
其中，(x,y)为PTZ摄像机画面中心指向的地面经纬度坐标，所述相关转换参数包括：PTZ摄像机安装位置的GNSS经纬度坐标(x0,y0)、PTZ摄像机水平零位光轴与GNSS坐标X轴平行时的PTZ摄像机角度
Figure FDA0002564368780000025
和所述PTZ摄像机的安装高度h。
7.一种地面坐标与PTZ摄像机的坐标转换装置，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器存储有至少一段程序，所述程序由所述处理器执行以实现如权利要求1至5任一所述的地面坐标与PTZ摄像机的坐标转换方法。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有至少一段程序，所述至少一段程序由处理器执行以实现如权利要求1至5任一所述的地面坐标与PTZ摄像机的坐标转换方法。
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