CN111311654A - 一种相机位置的配准方法、装置、电子设备及存储介质 - Google Patents

一种相机位置的配准方法、装置、电子设备及存储介质 Download PDF

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CN111311654A CN202010090852.XA CN202010090852A CN111311654A CN 111311654 A CN111311654 A CN 111311654A CN 202010090852 A CN202010090852 A CN 202010090852A CN 111311654 A CN111311654 A CN 111311654A
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Abstract

本申请公开了一种相机位置的配准方法、装置、电子设备及存储介质，涉及计算机视觉领域。具体实现方案为：根据每一帧图像的时间戳将相机在预设时间段内采集到的图像划分到至少一个子集中；并将各个子集中的每一帧图像输入至SfM中；通过SfM输出每一帧图像的旋转矩阵和平移向量；根据旋转矩阵和平移向量，计算每一帧图像的中心向量；根据中心向量估计出每一帧图像所在子集对应的地平面向量；根据每一帧图像所在子集对应的地平面向量以及相机在拍摄每一帧图像时的三维空间位置，计算该三维空间位置到地面坐标系下的经纬度信息的映射关系。本申请实施例能够建立相机在拍摄不同帧图像时的三维空间位置到地面坐标系下的二维经纬度信息的映射关系。

Description

一种相机位置的配准方法、装置、电子设备及存储介质
技术领域
本申请涉及图像处理技术领域，进一步涉及计算机视觉技术，尤其是一种相机位置的配准方法、装置、电子设备及存储介质。
背景技术
相机是工业生产以及科学研究等领域常用的图像采集设备，常被用来拍摄物体动态过程，通过对所采集的图像进行分析，获取某些定性或定量的测量结果。在地图导航中，限速牌、标记牌、红绿灯等地图要素，对地图的更新有着不可忽视的重要作用。在地图数据的生产过程中，需要计算相机在拍摄这些地图要素时的经纬度信息，其位置计算的准确性对地图数据生产的后续环节影响巨大。
在现有技术中，通常使用安装在车辆中的定位设备虽然获取相机在不同位置上的经纬度信息，但是无法建立相机在拍摄不同帧图像时的三维空间位置到地面坐标系下的经纬度信息的映射关系，从而无法对地图的生产和更新提供数据基础。
发明内容
有鉴于此，本申请提出实施例提供一种相机位置的配准方法，能够建立相机在拍摄不同帧图像时的三维空间位置到地面坐标系下的经纬度信息的映射关系。
第一方面，本申请实施例提供了一种相机位置的配准方法，所述方法包括：
根据每一帧图像的时间戳将相机在预设时间段内采集到的图像划分到至少一个子集中；并将各个子集中的每一帧图像输入至运动恢复结构SfM中；通过所述SfM输出每一帧图像的旋转矩阵和平移向量；
根据每一帧图像的旋转矩阵和平移向量，计算每一个子集中的每一帧图像的中心向量；
根据每一个子集中的每一帧图像的中心向量，估计出每一帧图像所在子集对应的地平面向量；
根据每一帧图像所在子集对应的地平面向量以及所述相机在拍摄每一帧图像时的三维空间位置，计算所述相机在拍摄每一帧图像时的三维空间位置到地面坐标系下的经纬度信息的映射关系。
上述实施例具有如下优点或有益效果：上述实施例可以针对于每一帧图像分别计算中心向量，而且根据中心向量估计每一个子集对应的地平面向量，再根据每一帧图像所在子集对应的地平面向量以及相机在拍摄每一帧图像时的三维空间位置，从而可以计算出相机在拍摄每一帧图像时的三维空间位置到地面坐标系下的经纬度信息的映射关系。
在上述实施例中，所述根据每一帧图像的旋转矩阵和平移向量，计算每一个子集中的每一帧图像的中心向量，包括：
根据每一帧图像的旋转矩阵和平移向量，计算每一帧图像在原始的世界坐标系下对应的变换矩阵；
根据每一帧图像在所述原始的世界坐标系下对应的变换矩阵，计算每一帧图像在新的世界坐标系下对应的变换矩阵；
根据每一帧图像在所述新的世界坐标系下对应的变换矩阵，确定出每一个子集中的每一帧图像的中心向量。
上述实施例具有如下优点或有益效果：上述实施例先计算每一帧图像在原始的世界坐标系下对应的变换矩阵，然后进一步计算每一帧图像在新的世界坐标系下对应的变换矩阵，在确定出每一个子集中的每一帧图像的中心向量之后，可以根据中心向量估计每一个子集对应的地平面向量，再根据每一帧图像所在子集对应的地平面向量以及相机在拍摄每一帧图像时的三维空间位置，从而可以计算出相机在拍摄每一帧图像时的三维空间位置到地面坐标系下的经纬度信息的映射关系。
在上述实施例中，按照以下公式计算每一帧图像在新的世界坐标系下对应的变换矩阵：当i＝1时，Ti wc＝[I|(0，0，0)]；当i＞1时，
Figure BDA0002383659520000021
其中，Ti wc表示第i帧图像在所述新的世界坐标系下对应的变换矩阵；i为大于等于1的自然数；
Figure BDA0002383659520000031
表示每i帧图像在原始的世界坐标系下对应的变换矩阵；I为3×3的单位阵。
上述实施例具有如下优点或有益效果：上述实施例通过上述公式计算出每一帧图像在新的世界坐标系下对应的变换矩阵，即在i＝1和i＞1两种情况下，分别计算出与其对应的在新的世界坐标系下的变换矩阵。
在上述实施例中，所述根据每一个子集中的每一帧图像的中心向量，估计出每一帧图像所在子集对应的地平面向量，包括：
根据每一个子集中的每一帧图像的中心向量，判断每一子集中的图像的分布是在二维平面上或者一维平面上；
若每一个子集中的图像的分布是在二维平面上，则根据每一个子集中的每一帧图像的中心向量确定出最大的两个特征向量；根据所述最大的两个特征向量，估计出每一帧图像所在子集对应的地平面向量；
若每一个子集中的图像的分布是在一维平面上，则根据每一个子集中的每一帧图像的中心向量确定出最大的一个特征向量；根据所述最大的一个特征向量和预先确定的所述相机在所述新的世界坐标系下的y轴向量，估计出每一帧图像所在子集对应的地平面向量；其中，所述地平面向量包括：地平面上的x轴方向上的方向向量
Figure BDA0002383659520000032
y轴方向上的方向向量
Figure BDA0002383659520000033
和z轴方向上的方向向量
Figure BDA0002383659520000034
上述实施例具有如下优点或有益效果：上述实施例先每一子集中的图像的分布是在二维平面上或者一维平面上，针对每一个子集中的图像的分布是在一维平面上和每一个子集中的图像的分布是在一维平面上这两种情况，分别计算地平面上的x轴方向上的方向向量
Figure BDA0002383659520000035
y轴方向上的方向向量
Figure BDA0002383659520000036
和z轴方向上的方向向量
Figure BDA0002383659520000037
在上述实施例中，所述根据所述最大的两个特征向量，估计出每一帧图像所在子集对应的地平面向量，包括：
在所述最大的两个特征向量中选取第一个特征向量，将其归一化后作为所述地平面上的x轴方向上的方向向量
Figure BDA0002383659520000038
在所述最大的两个特征向量中选取第二个特征向量，将其归一化后作为所述地平面上的y轴方向上的方向向量
Figure BDA0002383659520000039
将所述地平面上的x轴方向上的方向向量
Figure BDA0002383659520000041
和所述地平面上的y轴方向上的方向向量
Figure BDA0002383659520000042
进行叉乘，作为所述地平面上的z轴方向上的方向向量
Figure BDA0002383659520000043
上述实施例具有如下优点或有益效果：上述实施例针对每一个子集中的图像的分布是在二维平面上的情况，进一步限定了计算地平面上的x轴方向上的方向向量
Figure BDA0002383659520000044
y轴方向上的方向向量
Figure BDA0002383659520000045
和z轴方向上的方向向量
Figure BDA0002383659520000046
的方法。
在上述实施例中，所述根据所述最大的一个特征向量和预先确定的所述相机在所述新的世界坐标系下的y轴向量，估计出每一帧图像所在子集对应的地平面向量，包括：
将所述最大的一个特征向量归一化后作为所述地平面上的z轴方向上的方向向量
Figure BDA0002383659520000047
将所述相机在所述新的世界坐标系下的y轴向量在所述地平面上的投影作为所述地平面上的y轴方向上的方向向量
Figure BDA0002383659520000048
将所述地平面上的z轴方向上的方向向量
Figure BDA0002383659520000049
和所述地平面上的y轴方向上的方向向量
Figure BDA00023836595200000410
进行叉乘，作为所述地平面上的x轴方向上的方向向量
Figure BDA00023836595200000411
上述实施例具有如下优点或有益效果：述实施例针对每一个子集中的图像的分布是在一维平面上的情况，进一步限定了计算地平面上的x轴方向上的方向向量
Figure BDA00023836595200000412
y轴方向上的方向向量
Figure BDA00023836595200000413
和z轴方向上的方向向量
Figure BDA00023836595200000414
的方法。
在上述实施例中，所述根据每一帧图像所在子集对应的地平面向量以及所述相机在拍摄每一帧图像时的三维空间位置，计算所述相机在拍摄每一帧图像时的三维空间位置到地面坐标系下的经纬度信息的映射关系，包括：
根据每一帧图像所在子集对应的地平面向量以及每一帧图像的中心向量，计算所述相机在拍摄每一个子集中的每一帧图像时在所述新的世界坐标系中的坐标在所述地平面上的投影向量Pground；
在所述相机在拍摄每一个子集中的每一帧图像时在所述新的世界坐标系中的坐标在所述地平面上的投影向量Pground中，提取出x轴方向上的投影向量
Figure BDA0002383659520000051
和y轴方向上的投影向量
Figure BDA0002383659520000052
根据所述x轴方向上的投影向量
Figure BDA0002383659520000053
和所述y轴方向上的投影向量
Figure BDA0002383659520000054
计算出所述相机在拍摄每一帧图像时在地面坐标系下的坐标位置；根据所述相机在拍摄每一帧图像时在地面坐标系下的坐标位置以及所述相机在拍摄每一帧图像时的经度信息Plongtitude和纬度信息Platitude，通过估计刚体变换来建立所述相机在拍摄每一帧图像时的三维空间位置到地面坐标系下的二维经纬度信息的映射关系。
上述实施例具有如下优点或有益效果：上述实施例先计算相机在拍摄每一个子集中的每一帧图像时在新的世界坐标系中的坐标在地平面上的投影向量Pground；然后提取出x轴方向上的投影向量
Figure BDA0002383659520000055
和y轴方向上的投影向量
Figure BDA0002383659520000056
从而进一步计算出相机在拍摄每一帧图像时在地面坐标系下的坐标位置以及相机在拍摄每一帧图像时的经度信息Plongtitude和纬度信息Platitude；通过估计刚体变换来建立相机在拍摄每一帧图像时的三维空间位置到地面坐标系下的二维经纬度信息的映射关系。采用上述方法可以准确地建立相机在拍摄不同帧图像时的三维空间位置到地面坐标系下的经纬度信息的映射关系。
第二方面，本申请还提供了一种相机位置的配准装置，所述装置包括：采集模块、计算模块、估计模块和配准模块；其中，
所述采集模块，用于根据每一帧图像的时间戳将相机在预设时间段内采集到的图像划分到至少一个子集中；并将各个子集中的每一帧图像输入至运动恢复结构SfM中；通过所述SfM输出每一帧图像的旋转矩阵和平移向量；
所述计算模块，用于根据每一帧图像的旋转矩阵和平移向量，计算每一个子集中的每一帧图像的中心向量；
所述估计模块，用于根据每一个子集中的每一帧图像的中心向量，估计出每一帧图像所在子集对应的地平面向量；
所述配准模块，用于根据每一帧图像所在子集对应的地平面向量以及所述相机在拍摄每一帧图像时的三维空间位置，计算所述相机在拍摄每一帧图像时的三维空间位置到地面坐标系下的经纬度信息的映射关系。
在上述实施例中，所述计算模块包括：计算子模块和确定子模块；其中，
所述计算子模块，用于根据每一帧图像的旋转矩阵和平移向量，计算每一帧图像在原始的世界坐标系下对应的变换矩阵；根据每一帧图像在所述原始的世界坐标系下对应的变换矩阵，计算每一帧图像在新的世界坐标系下对应的变换矩阵；
所述确定子模块，用于根据每一帧图像在所述新的世界坐标系下对应的变换矩阵，确定出每一个子集中的每一帧图像的中心向量。
在上述实施例中，所述计算子模块，具体用于按照以下公式计算每一帧图像在新的世界坐标系下对应的变换矩阵：当i＝1时，Ti wc＝[I|(0，0，0)]；当i＞1时，
Figure BDA0002383659520000061
其中，Ti wc表示第i帧图像在所述新的世界坐标系下对应的变换矩阵；i为大于等于1的自然数；
Figure BDA0002383659520000062
表示每i帧图像在原始的世界坐标系下对应的变换矩阵；I为3×3的单位阵。
在上述实施例中，所述估计模块包括：判断子模块和估计子模块；其中，
所述判断子模块，用于根据每一个子集中的每一帧图像的中心向量，判断每一子集中的图像的分布是在二维平面上或者一维平面上；
所述估计子模块，用于若每一个子集中的图像的分布是在二维平面上，则根据每一个子集中的每一帧图像的中心向量确定出最大的两个特征向量；根据所述最大的两个特征向量，估计出每一帧图像所在子集对应的地平面向量；若每一个子集中的图像的分布是在一维平面上，则根据每一个子集中的每一帧图像的中心向量确定出最大的一个特征向量；根据所述最大的一个特征向量和预先确定的所述相机在所述新的世界坐标系下的y轴向量，估计出每一帧图像所在子集对应的地平面向量；其中，所述地平面向量包括：地平面上的x轴方向上的方向向量
Figure BDA0002383659520000063
y轴方向上的方向向量
Figure BDA0002383659520000064
和z轴方向上的方向向量
Figure BDA0002383659520000065
在上述实施例中，所述估计子模块，具体用于在所述最大的两个特征向量中选取第一个特征向量，将其归一化后作为所述地平面上的x轴方向上的方向向量
Figure BDA0002383659520000071
在所述最大的两个特征向量中选取第二个特征向量，将其归一化后作为所述地平面上的y轴方向上的方向向量
Figure BDA0002383659520000072
将所述地平面上的x轴方向上的方向向量
Figure BDA0002383659520000073
和所述地平面上的y轴方向上的方向向量
Figure BDA0002383659520000074
进行叉乘，作为所述地平面上的z轴方向上的方向向量
Figure BDA0002383659520000075
在上述实施例中，所述估计子模块，具体用于将所述最大的一个特征向量归一化后作为所述地平面上的z轴方向上的方向向量
Figure BDA0002383659520000076
将所述相机在所述新的世界坐标系下的y轴向量在所述地平面上的投影作为所述地平面上的y轴方向上的方向向量
Figure BDA0002383659520000077
将所述地平面上的z轴方向上的方向向量
Figure BDA0002383659520000078
和所述地平面上的y轴方向上的方向向量
Figure BDA0002383659520000079
进行叉乘，作为所述地平面上的x轴方向上的方向向量
Figure BDA00023836595200000710
在上述实施例中，所述配准模块，具体用于根据每一帧图像所在子集对应的地平面向量以及每一帧图像的中心向量，计算所述相机在拍摄每一个子集中的每一帧图像时在所述新的世界坐标系中的坐标在所述地平面上的投影向量Pground；在所述相机在拍摄每一个子集中的每一帧图像时在所述新的世界坐标系中的坐标在所述地平面上的投影向量Pground中，提取出x轴方向上的投影向量
Figure BDA00023836595200000711
和y轴方向上的投影向量
Figure BDA00023836595200000712
根据所述x轴方向上的投影向量
Figure BDA00023836595200000713
和所述y轴方向上的投影向量
Figure BDA00023836595200000714
计算出所述相机在拍摄每一帧图像时在地面坐标系下的坐标位置；根据所述相机在拍摄每一帧图像时在地面坐标系下的坐标位置以及所述相机在拍摄每一帧图像时的经度信息Plongtitude和纬度信息Platitude，通过估计刚体变换来建立所述相机在拍摄每一帧图像时的三维空间位置到地面坐标系下的二维经纬度信息的映射关系。
第三方面，本申请实施例提供了一种电子设备，包括：
一个或多个处理器；
存储器，用于存储一个或多个程序，
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现本申请任意实施例所述的相机位置的配准方法。
第四方面，本申请实施例提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现本申请任意实施例所述的相机位置的配准方法。
上述申请中的一个实施例具有如下优点或有益效果：本申请提出的相机位置的配准方法、装置、电子设备及存储介质，先通过SfM输出每一帧图像的旋转矩阵和平移向量；然后根据每一帧图像的旋转矩阵和平移向量，计算每一个子集中的每一帧图像的中心向量；再根据每一个子集中的每一帧图像的中心向量，估计出每一帧图像所在子集对应的地平面向量；最后根据每一帧图像所在子集对应的地平面向量以及相机在拍摄每一帧图像时的三维空间位置，计算相机在拍摄每一帧图像时的三维空间位置到地面坐标系下的经纬度信息的映射关系。也就是说，本申请可以针对于每一帧图像分别计算中心向量，而且根据中心向量估计每一个子集对应的地平面向量，再根据每一帧图像所在子集对应的地平面向量以及相机在拍摄每一帧图像时的三维空间位置，从而可以计算出相机在拍摄每一帧图像时的三维空间位置到地面坐标系下的经纬度信息的映射关系。而在现有的相机定位方法中，通常使用安装在车辆中的定位设备获取相机在不同位置上的经纬度信息，但是无法建立相机在拍摄不同帧图像时的三维空间位置到地面坐标系下的经纬度信息的映射关系。因为本申请采用了计算中心向量和估计地平面向量的技术手段，克服了现有技术中无法建立相机在拍摄不同帧图像时的三维空间位置到地面坐标系下的经纬度信息的映射关系的技术问题；并且，本申请实施例的技术方案实现简单方便、便于普及，适用范围更广。
上述可选方式所具有的其他效果将在下文中结合具体实施例加以说明。
附图说明
附图用于更好地理解本方案，不构成对本申请的限定。其中：
图1是本申请实施例一提供的相机位置的配准方法的流程示意图；
图2是本申请实施例二提供的相机位置的配准方法的流程示意图；
图3是本申请实施例三提供的相机位置的配准装置的结构示意图；
图4是本申请实施例三提供的计算模块的结构示意图；
图5是本申请实施例三提供的估计模块的结构示意图；
图6是用来实现本申请实施例的相机位置的配准方法的电子设备的框图。
具体实施方式
以下结合附图对本申请的示范性实施例做出说明，其中包括本申请实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本申请的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。
实施例一
图1是本申请实施例一提供的相机位置的配准方法的流程示意图，该方法可以由相机位置的配准装置或者电子设备来执行，该装置或者电子设备可以由软件和/或硬件的方式实现，该装置或者电子设备可以集成在任何具有网络通信功能的智能设备中。如图1所示，相机位置的配准方法可以包括以下步骤：
S101、根据每一帧图像的时间戳将相机在预设时间段内采集到的图像划分到至少一个子集中；并将各个子集中的每一帧图像输入至SfM中；通过SfM输出每一帧图像的旋转矩阵和平移向量。
在本申请的具体实施例中，电子设备可以根据每一帧图像的时间戳将相机在预设时间段内采集到的图像划分到至少一个子集中；并将各个子集中的每一帧图像输入至SfM中；通过SfM输出每一帧图像的旋转矩阵Ri(x,y,z)和平移向量Ci(x,y,z)；其中，Ri(x,y,z)表示第i帧图像的旋转矩阵，这是一个3×3的矩阵；Ci(x,y,z)表示第i帧图像的平移向量。
S102、根据每一帧图像的旋转矩阵和平移向量，计算每一个子集中的每一帧图像的中心向量。
在本申请的具体实施例中，电子设备可以根据每一帧图像的旋转矩阵Ri(x,y,z)和平移向量Ci(x,y,z)，计算每一个子集中的每一帧图像的中心向量Centeri。具体地，电子设备可以先根据每一帧图像的旋转矩阵Ci(x,y,z)和平移向量Ci(x,y,z)，计算每一帧图像在原始的世界坐标系下对应的变换矩阵
Figure BDA0002383659520000101
然后根据每一帧图像在原始的世界坐标系下对应的变换矩阵
Figure BDA0002383659520000102
计算每一帧图像在新的世界坐标系下对应的变换矩阵Ti wc；再根据每一帧图像在新的世界坐标系下对应的变换矩阵Ti wc，确定出每一个子集中的每一帧图像的中心向量。具体地，电子设备可以按照以下公式计算每一帧图像在原始的世界坐标系下对应的变换矩阵：
Figure BDA0002383659520000103
S103、根据每一个子集中的每一帧图像的中心向量，估计出每一帧图像所在子集对应的地平面向量。
在本申请的具体实施例中，电子设备根据每一个子集中的每一帧图像的中心向量，估计出每一帧图像所在子集对应的地平面向量。具体地，电子设备可以先根据每一个子集中的每一帧图像的中心向量Centeri，确定每一子集中的图像的分布；若每一个子集中的图像的分布是在二维平面上，则电子设备可以根据每一个子集中的每一帧图像的中心向量确定出最大的两个特征向量；然后根据最大的两个特征向量，估计出每一帧图像所在子集对应的地平面向量；若每一个子集中的图像的分布是在一维平面上，则电子设备可以根据每一个子集中的每一帧图像的中心向量确定出最大的一个特征向量；然后根据最大的一个特征向量和预先确定的相机在新的世界坐标系下的y轴向量
Figure BDA0002383659520000104
估计出每一帧图像所在子集对应的地平面向量；其中，地平面向量包括：地平面上的x轴方向上的方向向量
Figure BDA0002383659520000105
y轴方向上的方向向量
Figure BDA0002383659520000106
和z轴方向上的方向向量
Figure BDA0002383659520000107
S104、根据每一帧图像所在子集对应的地平面向量以及相机在拍摄每一帧图像时的三维空间位置，计算相机在拍摄每一帧图像时的三维空间位置到地面坐标系下的经纬度信息的映射关系。
在本申请的具体实施例中，电子设备可以根据每一帧图像所在子集对应的地平面向量以及相机在拍摄每一帧图像时的三维空间位置，通过估计刚体变换来建立两个平面上对应点的映射关系，最终实现从三维空间位置到二维的地面坐标系下的经纬度信息的映射关系。
具体地，电子设备可以先根据每一帧图像所在子集对应的地平面向量，计算相机在拍摄每一个子集中的每一帧图像时在新的世界坐标系中的坐标在地平面上的投影向量Pground；然后在相机在拍摄每一个子集中的每一帧图像时在新的世界坐标系中的坐标在地平面上的投影向量Pground中，提取出x轴方向上的投影向量
Figure BDA0002383659520000111
和y轴方向上的投影向量
Figure BDA0002383659520000112
再根据x轴方向上的投影向量
Figure BDA0002383659520000113
和y轴方向上的投影向量
Figure BDA0002383659520000114
计算出相机在拍摄每一帧图像时在地面坐标系下的坐标信息；同时结合每一帧图像采集时刻的经度信息和纬度信息，通过估计刚体变换来建立两个平面上对应点的映射关系，最终实现从三维空间位置到二维的地面坐标系下的经纬度信息的映射关系。
本申请实施例提出的相机位置的配准方法，先通过SfM输出每一帧图像的旋转矩阵和平移向量；然后根据每一帧图像的旋转矩阵和平移向量，计算每一个子集中的每一帧图像的中心向量；再根据每一个子集中的每一帧图像的中心向量，估计出每一帧图像所在子集对应的地平面向量；最后根据每一帧图像所在子集对应的地平面向量以及相机在拍摄每一帧图像时的三维空间位置，计算相机在拍摄每一帧图像时的三维空间位置到地面坐标系下的经纬度信息的映射关系。也就是说，本申请可以针对于每一帧图像分别计算中心向量，而且根据中心向量估计每一个子集对应的地平面向量，再根据每一帧图像所在子集对应的地平面向量以及相机在拍摄每一帧图像时的三维空间位置，从而可以计算出相机在拍摄每一帧图像时的三维空间位置到地面坐标系下的经纬度信息的映射关系。而在现有的相机定位方法中，通常使用安装在车辆中的定位设备获取相机在不同位置上的经纬度信息，但是无法建立相机在拍摄不同帧图像时的三维空间位置到地面坐标系下的经纬度信息的映射关系。因为本申请采用了计算中心向量和估计地平面向量的技术手段，克服了现有技术中无法建立相机在拍摄不同帧图像时的三维空间位置到地面坐标系下的经纬度信息的映射关系的技术问题；并且，本申请实施例的技术方案实现简单方便、便于普及，适用范围更广。
实施例二
图2是本申请实施例二提供的相机位置的配准方法的流程示意图。如图2所示，相机位置的配准方法可以包括以下步骤：
S201、根据每一帧图像的时间戳将相机在预设时间段内采集到的图像划分到至少一个子集中；并将各个子集中的每一帧图像输入至SfM中；通过SfM输出每一帧图像的旋转矩阵和平移向量。
在本申请的具体实施例中，电子设备可以根据每一帧图像的时间戳将相机在预设时间段内采集到的图像划分到至少一个子集中；并将各个子集中的每一帧图像输入至SfM中；通过SfM输出每一帧图像的旋转矩阵和平移向量。具体地，基于车辆在同一路段的单次多张照片，根据时间戳将车辆在一天内采集到的数据划分为多个子路段，每一个子路段包含的图像作为一个子集；然后将各个子集中的图像输入至SfM框架中；通过SfM输出每一帧图像的Ri(x,y,z)和Ci(x,y,z)；其中，Ci(x,y,z)表示第i帧图像相对于世界坐标系的旋转矩阵，这是一个3×3的矩阵；Ci(x,y,z)表示第i帧图像的平移向量。
S202、根据每一帧图像的旋转矩阵和平移向量，计算每一帧图像在原始的世界坐标系下对应的变换矩阵。
在本申请的具体实施例中，电子设备可以根据每一帧图像的旋转矩阵Ri(x,y,z)和平移向量Ci(x,y,z)，计算每一帧图像在原始的世界坐标系下对应的变换矩阵。具体地，电子设备可以按照以下公式计算每一帧图像在原始的世界坐标系下对应的变换矩阵：
Figure BDA0002383659520000121
S203、根据每一帧图像在原始的世界坐标系下对应的变换矩阵，计算每一帧图像在新的世界坐标系下对应的变换矩阵。
在本申请的具体实施例中，电子设备可以根据每一帧图像在原始的世界坐标系下对应的变换矩阵，计算每一帧图像在新的世界坐标系下对应的变换矩阵。具体地，电子设备可以按照以下公式计算每一帧图像在新的世界坐标系下对应的变换矩阵：当i＝1时，Ti wc＝[I|(0，0，0)]；当i＞1时，
Figure BDA0002383659520000122
其中，Ti wc表示第i帧图像在新的世界坐标系下对应的变换矩阵；i为大于等于1的自然数；
Figure BDA0002383659520000123
表示每i帧图像在原始的世界坐标系下对应的变换矩阵；I为3×3的单位阵。
S204、根据每一帧图像在新的世界坐标系下对应的变换矩阵，确定出每一个子集中的每一帧图像的中心向量。
在本申请的具体实施例中，电子设备可以根据每一帧图像在新的世界坐标系下对应的变换矩阵，确定出每一个子集中的每一帧图像的中心向量Centeri。具体地，电子设备可以将Ti wc拆分成两个部分，分别为R'i(x，y，z)C'i(x，y，z)；其中，C'i(x，y，z)作为每一帧图像的中心向量Centeri。
S205、根据每一个子集中的每一帧图像的中心向量，估计出每一帧图像所在子集对应的地平面向量。
在本申请的具体实施例中，电子设备可以根据每一个子集中的每一帧图像的中心向量，估计出每一帧图像所在子集对应的地平面向量。具体地，电子设备可以先根据每一个子集中的每一帧图像的中心向量Centeri，判断每一子集中的图像的分布是在二维平面上或者一维平面上；若每一个子集中的图像的分布是在二维平面上，则电子设备可以根据每一个子集中的每一帧图像的中心向量确定出最大的两个特征向量；然后根据最大的两个特征向量，估计出每一帧图像所在子集对应的地平面向量；若每一个子集中的图像的分布是在一维平面上，则电子设备可以根据每一个子集中的每一帧图像的中心向量确定出最大的一个特征向量；然后根据最大的一个特征向量和预先确定的相机在新的世界坐标系下的y轴向量
Figure BDA0002383659520000131
估计出每一帧图像所在子集对应的地平面向量；其中，地平面向量包括：地平面上的x轴方向上的方向向量
Figure BDA0002383659520000132
y轴方向上的方向向量
Figure BDA0002383659520000133
和z轴方向上的方向向量
Figure BDA0002383659520000134
较佳地，在本申请的具体实施例中，若每一个子集中的图像的分布是在二维平面上，则电子设备可以先在最大的两个特征向量中选取第一个特征向量，将其归一化后作为地平面上的x轴方向上的方向向量
Figure BDA0002383659520000135
然后在最大的两个特征向量中选取第二个特征向量，将其归一化后作为地平面上的y轴方向上的方向向量
Figure BDA0002383659520000136
再将地平面上的x轴方向上的方向向量
Figure BDA0002383659520000137
和地平面上的y轴方向上的方向向量
Figure BDA0002383659520000138
进行叉乘，作为地平面上的z轴方向上的方向向量
Figure BDA0002383659520000139
较佳地，在本申请的具体实施例中，若每一个子集中的图像的分布是在一维平面上，则电子设备可以将最大的一个特征向量归一化后作为地平面上的z轴方向上的方向向量
Figure BDA00023836595200001310
然后将相机在新的世界坐标系下的y轴向量
Figure BDA00023836595200001311
在地平面上的投影作为地平面上的y轴方向上的方向向量
Figure BDA00023836595200001312
再将地平面上的z轴方向上的方向向量
Figure BDA00023836595200001313
和地平面上的y轴方向上的方向向量
Figure BDA00023836595200001314
进行叉乘，作为地平面上的x轴方向上的方向向量
Figure BDA00023836595200001315
较佳地，在本申请的具体实施例中，电子设备可以采用以下公式计算相机在新的世界坐标系下的y轴向量：
Figure BDA0002383659520000141
其中，Pcy＝[0，1，0]；Ti wc表示第i帧图像在新的世界坐标系下对应的变换矩阵；Centeri表示每i帧图像的中心向量。
S206、根据每一帧图像所在子集对应的地平面向量以及相机在拍摄每一帧图像时的三维空间位置，计算相机在拍摄每一帧图像时的三维空间位置到地面坐标系下的经纬度信息的映射关系。
在本申请的具体实施例中，电子设备可以根据每一帧图像所在子集对应的地平面向量以及相机在拍摄每一帧图像时的三维空间位置，通过估计刚体变换来建立两个平面上对应点的映射关系，最终实现从三维空间位置到二维的地面坐标系下的经纬度信息的映射关系。
具体地，电子设备可以按照以下公式计算相机在拍摄每一个子集中的每一帧图像时在新的世界坐标系中的坐标在地平面上的投影向量Pground：
Figure BDA0002383659520000142
其中，Centeri表示每一帧图像的中心向量；
Figure BDA0002383659520000143
表示地平面上的x轴方向上的方向向量；
Figure BDA0002383659520000144
表示地平面上的y轴方向上的方向向量；
Figure BDA0002383659520000145
表示地平面上的z轴方向上的方向向量。
然后，电子设备可以在相机在拍摄每一个子集中的每一帧图像时在新的世界坐标系中的坐标在地平面上的投影向量Pground中，提取出x轴方向上的投影向量
Figure BDA0002383659520000146
和y轴方向上的投影向量
Figure BDA0002383659520000147
再根据x轴方向上的投影向量
Figure BDA0002383659520000148
和y轴方向上的投影向量
Figure BDA0002383659520000149
计算出相机在拍摄每一帧图像时在地面坐标系下的坐标信息。同时结合每一帧图像采集时刻的经度信息和纬度信息，通过估计刚体变换来建立两个平面上对应点的映射关系，最终实现从三维空间位置到二维的地面坐标系下的经纬度信息的映射关系。
本申请实施例提出的相机位置的配准方法，先通过SfM输出每一帧图像的旋转矩阵和平移向量；然后根据每一帧图像的旋转矩阵和平移向量，计算每一个子集中的每一帧图像的中心向量；再根据每一个子集中的每一帧图像的中心向量，估计出每一帧图像所在子集对应的地平面向量；最后根据每一帧图像所在子集对应的地平面向量以及相机在拍摄每一帧图像时的三维空间位置，计算相机在拍摄每一帧图像时的三维空间位置到地面坐标系下的经纬度信息的映射关系。也就是说，本申请可以针对于每一帧图像分别计算中心向量，而且根据中心向量估计每一个子集对应的地平面向量，再根据每一帧图像所在子集对应的地平面向量以及相机在拍摄每一帧图像时的三维空间位置，从而可以计算出相机在拍摄每一帧图像时的三维空间位置到地面坐标系下的经纬度信息的映射关系。而在现有的相机定位方法中，通常使用安装在车辆中的定位设备获取相机在不同位置上的经纬度信息，但是无法建立相机在拍摄不同帧图像时的三维空间位置到地面坐标系下的经纬度信息的映射关系。因为本申请采用了计算中心向量和估计地平面向量的技术手段，克服了现有技术中无法建立相机在拍摄不同帧图像时的三维空间位置到地面坐标系下的经纬度信息的映射关系的技术问题；并且，本申请实施例的技术方案实现简单方便、便于普及，适用范围更广。
实施例三
图3是本申请实施例三提供的相机位置的配准装置的结构示意图。如图3所示，所述装置300包括：采集模块301、计算模块302、估计模块303和配准模块304；其中，
所述采集模块301，用于根据每一帧图像的时间戳将相机在预设时间段内采集到的图像划分到至少一个子集中；并将各个子集中的每一帧图像输入至运动恢复结构SfM中；通过所述SfM输出每一帧图像的旋转矩阵和平移向量；
所述计算模块302，用于根据每一帧图像的旋转矩阵和平移向量，计算每一个子集中的每一帧图像的中心向量；
所述估计模块303，用于根据每一个子集中的每一帧图像的中心向量，估计出每一帧图像所在子集对应的地平面向量；
所述配准模块304，用于根据每一帧图像所在子集对应的地平面向量以及所述相机在拍摄每一帧图像时的三维空间位置，计算所述相机在拍摄每一帧图像时的三维空间位置到地面坐标系下的经纬度信息的映射关系。
图4是本申请实施例三提供的计算模块的结构示意图。如图4所示，所述计算模块302包括：计算子模块3021和确定子模块3022；其中，
所述计算子模块3021，用于根据每一帧图像的旋转矩阵和平移向量，计算每一帧图像在原始的世界坐标系下对应的变换矩阵；根据每一帧图像在所述原始的世界坐标系下对应的变换矩阵，计算每一帧图像在新的世界坐标系下对应的变换矩阵；
所述确定子模块3022，用于根据每一帧图像在所述新的世界坐标系下对应的变换矩阵，确定出每一个子集中的每一帧图像的中心向量。
进一步的，所述计算子模块3021，具体用于按照以下公式计算每一帧图像在新的世界坐标系下对应的变换矩阵：当i＝1时，Ti wc＝[I|(0，0，0)]；当i＞1时，
Figure BDA0002383659520000161
其中，Ti wc表示第i帧图像在所述新的世界坐标系下对应的变换矩阵；i为大于等于1的自然数；
Figure BDA0002383659520000162
表示每i帧图像在原始的世界坐标系下对应的变换矩阵；I为3×3的单位阵。
图5是本申请实施例三提供的估计模块的结构示意图。如图5所示，所述估计模块303包括：判断子模块3031和估计子模块3032；其中，
所述判断子模块3031，用于根据每一个子集中的每一帧图像的中心向量，判断每一子集中的图像的分布是在二维平面上或者一维平面上；
所述估计子模块3032，用于若每一个子集中的图像的分布是在二维平面上，则根据每一个子集中的每一帧图像的中心向量确定出最大的两个特征向量；根据所述最大的两个特征向量，估计出每一帧图像所在子集对应的地平面向量；若每一个子集中的图像的分布是在一维平面上，则根据每一个子集中的每一帧图像的中心向量确定出最大的一个特征向量；根据所述最大的一个特征向量和预先确定的所述相机在所述新的世界坐标系下的y轴向量，估计出每一帧图像所在子集对应的地平面向量；其中，所述地平面向量包括：地平面上的x轴方向上的方向向量
Figure BDA0002383659520000163
y轴方向上的方向向量
Figure BDA0002383659520000164
和z轴方向上的方向向量
Figure BDA0002383659520000165
进一步的，所述估计子模块3032，具体用于在所述最大的两个特征向量中选取第一个特征向量，将其归一化后作为所述地平面上的x轴方向上的方向向量
Figure BDA0002383659520000166
在所述最大的两个特征向量中选取第二个特征向量，将其归一化后作为所述地平面上的y轴方向上的方向向量
Figure BDA0002383659520000171
将所述地平面上的x轴方向上的方向向量
Figure BDA0002383659520000172
和所述地平面上的y轴方向上的方向向量
Figure BDA0002383659520000173
进行叉乘，作为所述地平面上的z轴方向上的方向向量
Figure BDA0002383659520000174
进一步的，所述估计子模块3032，具体用于将所述最大的一个特征向量归一化后作为所述地平面上的z轴方向上的方向向量
Figure BDA0002383659520000175
将所述相机在所述新的世界坐标系下的y轴向量在所述地平面上的投影作为所述地平面上的y轴方向上的方向向量
Figure BDA0002383659520000176
将所述地平面上的z轴方向上的方向向量
Figure BDA0002383659520000177
和所述地平面上的y轴方向上的方向向量
Figure BDA0002383659520000178
进行叉乘，作为所述地平面上的x轴方向上的方向向量
Figure BDA0002383659520000179
进一步的，所述配准模块304，具体用于根据每一帧图像所在子集对应的地平面向量以及每一帧图像的中心向量，计算所述相机在拍摄每一个子集中的每一帧图像时在所述新的世界坐标系中的坐标在所述地平面上的投影向量Pground；在所述相机在拍摄每一个子集中的每一帧图像时在所述新的世界坐标系中的坐标在所述地平面上的投影向量Pground中，提取出x轴方向上的投影向量
Figure BDA00023836595200001710
和y轴方向上的投影向量
Figure BDA00023836595200001711
根据所述x轴方向上的投影向量
Figure BDA00023836595200001712
和所述y轴方向上的投影向量
Figure BDA00023836595200001713
计算出所述相机在拍摄每一帧图像时在地面坐标系下的坐标位置；根据所述相机在拍摄每一帧图像时在地面坐标系下的坐标位置以及所述相机在拍摄每一帧图像时的经度信息Plongtitude和纬度信息Platitude，通过估计刚体变换来建立所述相机在拍摄每一帧图像时的三维空间位置到地面坐标系下的二维经纬度信息的映射关系。
上述相机位置的配准装置可执行本申请任意实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本申请任意实施例提供的相机位置的配准方法。
实施例四
根据本申请的实施例，本申请还提供了一种电子设备和一种可读存储介质。
如图6所示，是根据本申请实施例的相机位置的配准方法的电子设备的框图。电子设备旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本申请的实现。
如图6所示，该电子设备包括：一个或多个处理器601、存储器602，以及用于连接各部件的接口，包括高速接口和低速接口。各个部件利用不同的总线互相连接，并且可以被安装在公共主板上或者根据需要以其它方式安装。处理器可以对在电子设备内执行的指令进行处理，包括存储在存储器中或者存储器上以在外部输入/输出装置(诸如，耦合至接口的显示设备)上显示GUI的图形信息的指令。在其它实施方式中，若需要，可以将多个处理器和/或多条总线与多个存储器和多个存储器一起使用。同样，可以连接多个电子设备，各个设备提供部分必要的操作(例如，作为服务器阵列、一组刀片式服务器、或者多处理器***)。图6中以一个处理器601为例。
存储器602作为本申请所提供的非瞬时计算机可读存储介质。其中，所述存储器存储有可由至少一个处理器执行的指令，以使所述至少一个处理器执行本申请所提供的相机位置的配准方法。本申请的非瞬时计算机可读存储介质存储计算机指令，该计算机指令用于使计算机执行本申请所提供的相机位置的配准方法。
存储器602作为一种非瞬时计算机可读存储介质，可用于存储非瞬时软件程序、非瞬时计算机可执行程序以及模块，如本申请实施例中的相机位置的配准方法对应的程序指令/模块(例如，附图3所示的采集模块301、计算模块302、估计模块303和配准模块304)。处理器601通过运行存储在存储器602中的非瞬时软件程序、指令以及模块，从而执行服务器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例中的相机位置的配准方法。
存储器602可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作***、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据相机位置的配准方法的电子设备的使用所创建的数据等。此外，存储器602可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非瞬时存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非瞬时固态存储器件。在一些实施例中，存储器602可选包括相对于处理器601远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至相机位置的配准方法的电子设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
相机位置的配准方法的电子设备还可以包括：输入装置603和输出装置604。处理器601、存储器602、输入装置603和输出装置604可以通过总线或者其他方式连接，图6中以通过总线连接为例。
输入装置603可接收输入的数字或字符信息，以及产生与相机位置的配准方法的电子设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入，例如触摸屏、小键盘、鼠标、轨迹板、触摸板、指示杆、一个或者多个鼠标按钮、轨迹球、操纵杆等输入装置。输出装置604可以包括显示设备、辅助照明装置(例如，LED)和触觉反馈装置(例如，振动电机)等。该显示设备可以包括但不限于，液晶显示器(LCD)、发光二极管(LED)显示器和等离子体显示器。在一些实施方式中，显示设备可以是触摸屏。
此处描述的***和技术的各种实施方式可以在数字电子电路***、集成电路***、专用ASIC(专用集成电路)、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程***上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储***、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储***、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。
这些计算程序(也称作程序、软件、软件应用、或者代码)包括可编程处理器的机器指令，并且可以利用高级过程和/或面向对象的编程语言、和/或汇编/机器语言来实施这些计算程序。如本文使用的，术语“机器可读介质”和“计算机可读介质”指的是用于将机器指令和/或数据提供给可编程处理器的任何计算机程序产品、设备、和/或装置(例如，磁盘、光盘、存储器、可编程逻辑装置(PLD))，包括，接收作为机器可读信号的机器指令的机器可读介质。术语“机器可读信号”指的是用于将机器指令和/或数据提供给可编程处理器的任何信号。
为了提供与用户的交互，可以在计算机上实施此处描述的***和技术，该计算机具有：用于向用户显示信息的显示装置(例如，CRT(阴极射线管)或者LCD(液晶显示器)监视器)；以及键盘和指向装置(例如，鼠标或者轨迹球)，用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给计算机。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈)；并且可以用任何形式(包括声输入、语音输入或者、触觉输入)来接收来自用户的输入。
可以将此处描述的***和技术实施在包括后台部件的计算***(例如，作为数据服务器)、或者包括中间件部件的计算***(例如，应用服务器)、或者包括前端部件的计算***(例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的***和技术的实施方式交互)、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算***中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信(例如，通信网络)来将***的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网(LAN)、广域网(WAN)、互联网和区块链网络。
计算机***可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。
根据本申请实施例的技术方案，先通过SfM输出每一帧图像的旋转矩阵和平移向量；然后根据每一帧图像的旋转矩阵和平移向量，计算每一个子集中的每一帧图像的中心向量；再根据每一个子集中的每一帧图像的中心向量，估计出每一帧图像所在子集对应的地平面向量；最后根据每一帧图像所在子集对应的地平面向量以及相机在拍摄每一帧图像时的三维空间位置，计算相机在拍摄每一帧图像时的三维空间位置到地面坐标系下的经纬度信息的映射关系。也就是说，本申请可以针对于每一帧图像分别计算中心向量，而且根据中心向量估计每一个子集对应的地平面向量，再根据每一帧图像所在子集对应的地平面向量以及相机在拍摄每一帧图像时的三维空间位置，从而可以计算出相机在拍摄每一帧图像时的三维空间位置到地面坐标系下的经纬度信息的映射关系。而在现有的相机的定位方法中，通常使用安装在车辆中的定位设备获取相机在不同位置上的经纬度信息，但是无法建立相机在拍摄不同帧图像时的三维空间位置到地面坐标系下的经纬度信息的映射关系。因为本申请采用了计算中心向量和估计地平面向量的技术手段，克服了现有技术中无法建立相机在拍摄不同帧图像时的三维空间位置到地面坐标系下的经纬度信息的映射关系的技术问题；并且，本申请实施例的技术方案实现简单方便、便于普及，适用范围更广。
应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本申请中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本申请公开的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
上述具体实施方式，并不构成对本申请保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本申请的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请保护范围之内。

Claims (16)

1.一种相机位置的配准方法，其特征在于，所述方法包括：
根据每一帧图像的时间戳将相机在预设时间段内采集到的图像划分到至少一个子集中；并将各个子集中的每一帧图像输入至运动恢复结构SfM中；通过所述SfM输出每一帧图像的旋转矩阵和平移向量；
根据每一帧图像的旋转矩阵和平移向量，计算每一个子集中的每一帧图像的中心向量；
根据每一个子集中的每一帧图像的中心向量，估计出每一帧图像所在子集对应的地平面向量；
根据每一帧图像所在子集对应的地平面向量以及所述相机在拍摄每一帧图像时的三维空间位置，计算所述相机在拍摄每一帧图像时的三维空间位置到地面坐标系下的经纬度信息的映射关系。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据每一帧图像的旋转矩阵和平移向量，计算每一个子集中的每一帧图像的中心向量，包括：
根据每一帧图像的旋转矩阵和平移向量，计算每一帧图像在原始的世界坐标系下对应的变换矩阵；
根据每一帧图像在所述原始的世界坐标系下对应的变换矩阵，计算每一帧图像在新的世界坐标系下对应的变换矩阵；
根据每一帧图像在所述新的世界坐标系下对应的变换矩阵，确定出每一个子集中的每一帧图像的中心向量。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，按照以下公式计算每一帧图像在新的世界坐标系下对应的变换矩阵：当i＝1时，Ti wc＝[I|(0，0，0)]；当i＞1时，
Figure FDA0002383659510000011
其中，Ti wc表示第i帧图像在所述新的世界坐标系下对应的变换矩阵；i为大于等于1的自然数；
Figure FDA0002383659510000012
表示每i帧图像在原始的世界坐标系下对应的变换矩阵；I为3×3的单位阵。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据每一个子集中的每一帧图像的中心向量，估计出每一帧图像所在子集对应的地平面向量，包括：
根据每一个子集中的每一帧图像的中心向量，判断每一子集中的图像的分布是在二维平面上或者一维平面上；
若每一个子集中的图像的分布是在二维平面上，则根据每一个子集中的每一帧图像的中心向量确定出最大的两个特征向量；根据所述最大的两个特征向量，估计出每一帧图像所在子集对应的地平面向量；
若每一个子集中的图像的分布是在一维平面上，则根据每一个子集中的每一帧图像的中心向量确定出最大的一个特征向量；根据所述最大的一个特征向量和预先确定的所述相机在所述新的世界坐标系下的y轴向量，估计出每一帧图像所在子集对应的地平面向量；其中，所述地平面向量包括：地平面上的x轴方向上的方向向量
Figure FDA0002383659510000021
y轴方向上的方向向量
Figure FDA0002383659510000022
和z轴方向上的方向向量
Figure FDA0002383659510000023
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述最大的两个特征向量，估计出每一帧图像所在子集对应的地平面向量，包括：
在所述最大的两个特征向量中选取第一个特征向量，将其归一化后作为所述地平面上的x轴方向上的方向向量
Figure FDA0002383659510000024
在所述最大的两个特征向量中选取第二个特征向量，将其归一化后作为所述地平面上的y轴方向上的方向向量
Figure FDA0002383659510000025
将所述地平面上的x轴方向上的方向向量
Figure FDA0002383659510000026
和所述地平面上的y轴方向上的方向向量
Figure FDA0002383659510000027
进行叉乘，作为所述地平面上的z轴方向上的方向向量
Figure FDA0002383659510000028
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述最大的一个特征向量和预先确定的所述相机在所述新的世界坐标系下的y轴向量，估计出每一帧图像所在子集对应的地平面向量，包括：
将所述最大的一个特征向量归一化后作为所述地平面上的z轴方向上的方向向量
Figure FDA0002383659510000029
将所述相机在所述新的世界坐标系下的y轴向量在所述地平面上的投影作为所述地平面上的y轴方向上的方向向量
Figure FDA0002383659510000031
将所述地平面上的z轴方向上的方向向量
Figure FDA0002383659510000032
和所述地平面上的y轴方向上的方向向量
Figure FDA0002383659510000033
进行叉乘，作为所述地平面上的x轴方向上的方向向量
Figure FDA0002383659510000034
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据每一帧图像所在子集对应的地平面向量以及所述相机在拍摄每一帧图像时的三维空间位置，计算所述相机在拍摄每一帧图像时的三维空间位置到地面坐标系下的经纬度信息的映射关系，包括：
根据每一帧图像所在子集对应的地平面向量以及每一帧图像的中心向量，计算所述相机在拍摄每一个子集中的每一帧图像时在所述新的世界坐标系中的坐标在所述地平面上的投影向量Pground；
在所述相机在拍摄每一个子集中的每一帧图像时在所述新的世界坐标系中的坐标在所述地平面上的投影向量Pground中，提取出x轴方向上的投影向量
Figure FDA0002383659510000035
和y轴方向上的投影向量
Figure FDA0002383659510000036
根据所述x轴方向上的投影向量
Figure FDA0002383659510000037
和所述y轴方向上的投影向量
Figure FDA0002383659510000038
计算出所述相机在拍摄每一帧图像时在地面坐标系下的坐标位置；根据所述相机在拍摄每一帧图像时在地面坐标系下的坐标位置以及所述相机在拍摄每一帧图像时的经度信息Plongtitude和纬度信息Platitude，通过估计刚体变换来建立所述相机在拍摄每一帧图像时的三维空间位置到地面坐标系下的二维经纬度信息的映射关系。
8.一种相机位置的配准装置，其特征在于，所述装置包括：采集模块、计算模块、估计模块和配准模块；其中，
所述采集模块，用于根据每一帧图像的时间戳将相机在预设时间段内采集到的图像划分到至少一个子集中；并将各个子集中的每一帧图像输入至运动恢复结构SfM中；通过所述SfM输出每一帧图像的旋转矩阵和平移向量；
所述计算模块，用于根据每一帧图像的旋转矩阵和平移向量，计算每一个子集中的每一帧图像的中心向量；
所述估计模块，用于根据每一个子集中的每一帧图像的中心向量，估计出每一帧图像所在子集对应的地平面向量；
所述配准模块，用于根据每一帧图像所在子集对应的地平面向量以及所述相机在拍摄每一帧图像时的三维空间位置，计算所述相机在拍摄每一帧图像时的三维空间位置到地面坐标系下的经纬度信息的映射关系。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述计算模块包括：计算子模块和确定子模块；其中，
所述计算子模块，用于根据每一帧图像的旋转矩阵和平移向量，计算每一帧图像在原始的世界坐标系下对应的变换矩阵；根据每一帧图像在所述原始的世界坐标系下对应的变换矩阵，计算每一帧图像在新的世界坐标系下对应的变换矩阵；
所述确定子模块，用于根据每一帧图像在所述新的世界坐标系下对应的变换矩阵，确定出每一个子集中的每一帧图像的中心向量。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于：
所述计算子模块，具体用于按照以下公式计算每一帧图像在新的世界坐标系下对应的变换矩阵：当i＝1时，Ti wc＝[I|(0，0，0)]；当i＞1时，
Figure FDA0002383659510000041
其中，Ti wc表示第i帧图像在所述新的世界坐标系下对应的变换矩阵；i为大于等于1的自然数；
Figure FDA0002383659510000042
表示每i帧图像在原始的世界坐标系下对应的变换矩阵；I为3×3的单位阵。
11.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述估计模块包括：判断子模块和估计子模块；其中，
所述判断子模块，用于根据每一个子集中的每一帧图像的中心向量，判断每一子集中的图像的分布是在二维平面上或者一维平面上；
所述估计子模块，用于若每一个子集中的图像的分布是在二维平面上，则根据每一个子集中的每一帧图像的中心向量确定出最大的两个特征向量；根据所述最大的两个特征向量，估计出每一帧图像所在子集对应的地平面向量；若每一个子集中的图像的分布是在一维平面上，则根据每一个子集中的每一帧图像的中心向量确定出最大的一个特征向量；根据所述最大的一个特征向量和预先确定的所述相机在所述新的世界坐标系下的y轴向量，估计出每一帧图像所在子集对应的地平面向量；其中，所述地平面向量包括：地平面上的x轴方向上的方向向量
Figure FDA0002383659510000051
y轴方向上的方向向量
Figure FDA0002383659510000052
和z轴方向上的方向向量
Figure FDA0002383659510000053
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于：
所述估计子模块，具体用于在所述最大的两个特征向量中选取第一个特征向量，将其归一化后作为所述地平面上的x轴方向上的方向向量
Figure FDA0002383659510000054
在所述最大的两个特征向量中选取第二个特征向量，将其归一化后作为所述地平面上的y轴方向上的方向向量
Figure FDA0002383659510000055
将所述地平面上的x轴方向上的方向向量
Figure FDA0002383659510000056
和所述地平面上的y轴方向上的方向向量
Figure FDA0002383659510000057
进行叉乘，作为所述地平面上的z轴方向上的方向向量
Figure FDA0002383659510000058
13.根据权利要求11所述的装置，其特征在于：
所述估计子模块，具体用于将所述最大的一个特征向量归一化后作为所述地平面上的z轴方向上的方向向量
Figure FDA0002383659510000059
将所述相机在所述新的世界坐标系下的y轴向量在所述地平面上的投影作为所述地平面上的y轴方向上的方向向量
Figure FDA00023836595100000510
将所述地平面上的z轴方向上的方向向量
Figure FDA00023836595100000511
和所述地平面上的y轴方向上的方向向量
Figure FDA00023836595100000512
进行叉乘，作为所述地平面上的x轴方向上的方向向量
Figure FDA00023836595100000513
14.根据权利要求8所述的装置，其特征在于：
所述配准模块，具体用于根据每一帧图像所在子集对应的地平面向量以及每一帧图像的中心向量，计算所述相机在拍摄每一个子集中的每一帧图像时在所述新的世界坐标系中的坐标在所述地平面上的投影向量Pground；在所述相机在拍摄每一个子集中的每一帧图像时在所述新的世界坐标系中的坐标在所述地平面上的投影向量Pground中，提取出x轴方向上的投影向量
Figure FDA00023836595100000514
和y轴方向上的投影向量
Figure FDA00023836595100000515
根据所述x轴方向上的投影向量
Figure FDA00023836595100000516
和所述y轴方向上的投影向量
Figure FDA00023836595100000517
计算出所述相机在拍摄每一帧图像时在地面坐标系下的坐标位置；根据相机在拍摄每一帧图像时在地面坐标系下的坐标位置以及所述相机在拍摄每一帧图像时的经度信息Plongtitude和纬度信息Platitude，通过估计刚体变换来建立所述相机在拍摄每一帧图像时的三维空间位置到地面坐标系下的二维经纬度信息的映射关系。
15.一种电子设备，其特征在于，包括：
至少一个处理器；以及
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-7中任一项所述的方法。
16.一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机指令用于使所述计算机执行权利要求1-7中任一项所述的方法。
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