CN111429529B - 一种坐标转换的标定方法、电子设备以及计算机存储介质 - Google Patents

一种坐标转换的标定方法、电子设备以及计算机存储介质 Download PDF

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Abstract

本申请提供了一种坐标转换的标定方法、电子设备以及计算机存储介质。该坐标转换的标定方法包括：获取标定点的经纬度坐标以及全景图坐标；基于全景图参数将全景图坐标转换为二维平面坐标；根据标定点的经纬度坐标和二维平面坐标计算转换参数。通过上述方式，本申请的坐标转换的标定方法能够对快速标定全景相机图像坐标和实际的经纬度坐标，标定过程简单。

Description

一种坐标转换的标定方法、电子设备以及计算机存储介质
技术领域
本申请涉及数字图像处理技术领域，特别是涉及一种坐标转换的标定方法、电子设备以及计算机存储介质。
背景技术
现有的实际经纬度信息和相机图像信息之间的转换，主要是经纬度坐标与传统透射相机图像坐标之间的标定，为了达到更大的监控视场角，往往需要安装多台相机，每台相机都需要与经纬度坐标进行标定，导致标定过程繁琐，逻辑繁杂且容易出错。随着多目全景相机的发展和普及，市场迫切需要一种将经纬度坐标与全景相机图像坐标之间转换的方案，解决现有技术标定过程繁琐，逻辑繁杂且容易出错的问题。
发明内容
本申请提供了一种坐标转换的标定方法、电子设备以及计算机存储介质，主要解决的技术问题是如何解决现有技术标定过程繁琐，逻辑繁杂且容易出错的问题。
为解决上述技术问题，本申请提供了一种坐标转换的标定方法，所述坐标转换的标定方法包括：
获取标定点的经纬度坐标以及全景图坐标；
基于全景图参数将所述全景图坐标转换为二维平面坐标；
根据所述标定点的经纬度坐标和二维平面坐标计算转换参数。
其中，所述基于全景图参数将所述全景图坐标转换为二维平面坐标的步骤包括：
基于全景图参数计算所述标定点在全景图所在球面的经纬度方向角度；
根据所述经纬度方向角度计算所述标定点的二维平面坐标。
其中，所述基于全景图参数计算所述标定点在全景图所在球面的经纬度方向角度的步骤，包括：
根据全景图的拼接参数或展开参数计算所述标定点在全景图所在球面的经纬度方向角度。
其中，所述根据所述经纬度方向角度计算所述标定点的二维平面坐标的步骤包括：
计算所述标定点的二维平面横坐标的公式为：
计算所述标定点的二维平面纵坐标的公式为：
其中，u为所述标定点在全景图所在球面的经度方向角度，v为所述标定点在全景图所在球面的纬度方向角度。
其中，所述获取标定点的经纬度坐标以及全景图坐标的步骤，包括：
采用预设优化方法选择预设数量的标定点。
其中，所述预设优化方法为RANSAC或最小二乘法，所述预设数量的标定点两两之间的距离大于预设距离。
为解决上述技术问题，本申请还提供了一种坐标转换方法，所述坐标转换方法包括：
获取目标坐标点的经纬度坐标；
基于转换参数和所述经纬度坐标计算所述目标坐标点的二维平面坐标，其中，所述转换参数为上述的转换参数；
根据所述目标坐标点的二维平面坐标计算所述目标坐标点在全景图所在球面的经纬度方向角度；
基于全景图参数和所述经纬度方向角度计算所述目标坐标点的全景图坐标。
为解决上述技术问题，本申请还提供了另一种坐标转换方法，所述坐标转换方法包括：
获取目标坐标点的全景图坐标；
基于全景图参数将所述全景图坐标转换为二维平面坐标；
根据转换参数和所述二维平面坐标计算所述目标坐标点的经纬度坐标。
为解决上述技术问题，本申请还提供了一种电子设备，所述电子设备包括存储器和处理器，其中，所述存储器与所述处理器耦接；
其中，所述存储器用于存储程序数据，所述处理器用于执行所述程序数据以实现如上述的坐标转换的标定方法和/或上述的坐标转换方法。
为解决上述技术问题，本申请还提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质用于存储程序数据，所述程序数据在被处理器执行时，用以实现如上述的坐标转换的标定方法和/或上述的坐标转换方法。
与现有技术相比，本申请的有益效果是：电子设备获取标定点的经纬度坐标以及全景图坐标；基于全景图参数将全景图坐标转换为二维平面坐标；根据标定点的经纬度坐标和二维平面坐标计算转换参数。通过上述方式，本申请的坐标转换的标定方法能够对快速标定全景相机图像坐标和实际的经纬度坐标，标定过程简单。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：
图1是本申请提供的坐标转换的标定方法一实施例的流程示意图；
图2是本申请提供的坐标转换方法一实施例的流程示意图；
图3是本申请提供的坐标转换方法另一实施例的流程示意图；
图4是本申请提供的电子设备一实施例的结构示意图；
图5是本申请提供的电子设备另一实施例的结构示意图；
图6是本申请提供的计算机存储介质一实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
为了解决现有技术标定过程繁琐，逻辑繁杂且容易出错的问题，本申请提出了一种坐标转换的标定方法，具体请参阅图1，图1是本申请提供的坐标转换的标定方法一实施例的流程示意图。本申请的坐标转换的标定方法应用于一种电子设备，其中，本申请的电子设备可以为服务器，也可以为终端设备，还可以为由服务器和终端设备相互配合的***。相应地，电子设备包括的各个部分，例如各个单元、子单元、模块、子模块可以全部设置于服务器中，也可以全部设置于终端设备中，还可以分别设置于服务器和终端设备中。
进一步地，上述服务器可以是硬件，也可以是软件。当服务器为硬件时，可以实现成多个服务器组成的分布式服务器集群，也可以实现成单个服务器。当服务器为软件时，可以实现成多个软件或软件模块，例如用来提供分布式服务器的软件或软件模块，也可以实现成单个软件或软件模块，在此不做具体限定。
如图1所示，本实施例的坐标转换的标定方法具体包括以下步骤：
S101：获取标定点的经纬度坐标以及全景图坐标。
其中，电子设备可以与外部摄像装置建立通信连接，而摄像装置具体可以为一种全景拍摄相机，将拍摄到的全景图像作为标定方法的原始全景图像发送给电子设备。或者，电子设备自身为具有全景拍摄功能的全景拍摄相机，电子设备内部的处理器能够用于实现本申请提供的标定方法。
另外，电子设备也可以接入外部存储设备，外部存储设备可以为移动硬盘、软盘驱动器、U盘或光盘驱动器等；其中，外部存储设备中存储有原始全景图像，电子设备可以直接从外部存储设备获取原始全景图像。
另外，电子设备获取标定点的经纬度坐标的方式可以为：工作人员手持GPS信号接收机到各个标定点，获取标定点的经纬度坐标，或者通过卫星地图获取的标定点的经纬度坐标；然后将标定点的经纬度坐标输入电子设备。进一步，工作人员对应实际位置的标定点，在全景图像中标记对应位置的标定点，以获取标定点的全景图坐标。
为了提高标定精度，电子设备选择的标定点在全景图像中应当尽量分散。具体地，电子设备可以预设一预设距离，并保证选取的标定点两两之间的距离大于预设距离，预设距离的大小可以由工作人员根据全景图像的实际大小进行设定，在此不作限制。由于本实施例的标定方法只需要4组标定点即可确定最终的转换参数，当电子设备选取的符合距离条件的标定点大于4组时，电子设备可以采用RANSAD或最小二乘法等优化方法进行优化，即选取最优的标定点，从而提高标定精度。
S102：基于全景图参数将全景图坐标转换为二维平面坐标。
其中，设获取的标定点的经纬度坐标为(lon，lat)，全景图坐标为(px，py)。电子设备在获取全景图像的同时，对拍摄全景图像的相机进行标定，从而获取相机参数，其中，相机参数中至少包括全景图像的全景图展开参数。需要注意的是，全景图像不一定是由全景相机直接拍摄，还可以通过软件对多张图像进行拼接，从而得到全景图像，因此，电子设备对应需要获取全景图像的拼接参数。
电子设备基于全景图参数将上述全景图坐标(px，py)转换为二维平面坐标(sx，sy)，其中，全景图参数可以为全景图展开参数或拼接参数。
具体地，电子设备通过拼接参数或全景图展开参数计算全景图所在球面的经度方向角度u，纬度方向角度v。二维平面坐标(sx，sy)可以由全景图所在球面的经纬度方向(u，v)通过如下公式求得：
S103：根据标定点的经纬度坐标和二维平面坐标计算转换参数。
其中，本实施例的转换参数由一组3X3矩阵组成，设转换参数包括矩阵H和矩阵H’。
标定点的经纬度坐标和二维平面的转换关系如下：
其中，λ和λ'为常数。
电子设备将4组标定点的坐标参数输入上述计算公式，即可获取转换参数，整个过程只需要简单的计算，标定过程简单，转换精度高。
在本实施例中，电子设备获取标定点的经纬度坐标以及全景图坐标；基于全景图参数将全景图坐标转换为二维平面坐标；根据标定点的经纬度坐标和二维平面坐标计算转换参数。通过上述方式，本申请的坐标转换的标定方法能够对快速标定全景相机图像坐标和实际的经纬度坐标，标定过程简单。
为了解决现有技术标定过程繁琐，逻辑繁杂且容易出错的问题，本申请提出了一种坐标转换方法，具体请参阅图2，图2是本申请提供的坐标转换方法一实施例的流程示意图。
如图2所示，本实施例的坐标转换方法具体包括以下步骤：
S201：获取目标坐标点的经纬度坐标；
其中，电子设备通过GPS信号接收机或卫星地图获取目标坐标点的经纬度坐标(lon，lat)。
S202：基于转换参数和经纬度坐标计算目标坐标点的二维平面坐标。
其中，电子设备基于转换参数和目标坐标点的经纬度坐标(lon，lat)计算目标坐标点的二维平面坐标(sx，sy)。转换参数为上述标定方法实施例中计算的转换参数，在此不再赘述。
计算目标坐标点的二维平面坐标(sx，sy)的具体公式为：
其中，λ和λ'为常数，H和H'为转换参数。
S203：根据目标坐标点的二维平面坐标计算目标坐标点在全景图所在球面的经纬度方向角度。
其中，电子设备根据目标坐标点的二维平面坐标(sx，sy)计算目标坐标点在全景图所在球面的经纬度方向角度(u，v)。目标坐标点的二维平面坐标(sx，sy)和目标坐标点在全景图所在球面的经纬度方向角度(u，v)的关系如下：
S204：基于全景图参数和经纬度方向角度计算目标坐标点的全景图坐标。
其中，电子设备标定全景图参数，全景图参数可以为拼接参数或全景图展开参数。电子设备基于拼接参数或全景图展开参数将目标坐标点在全景图所在球面的经纬度方向角度(u，v)转换为目标坐标点的全景图坐标(px，py)。
为了解决现有技术标定过程繁琐，逻辑繁杂且容易出错的问题，本申请提出了一种坐标转换方法，具体请参阅图3，图3是本申请提供的坐标转换方法另一实施例的流程示意图。
如图3所示，本实施例的坐标转换方法具体包括以下步骤：
S301：获取目标坐标点的全景图坐标。
其中，电子设备可以与外部摄像装置建立通信连接，而摄像装置具体可以为一种全景拍摄相机，将拍摄到的全景图像作为标定方法的原始全景图像发送给电子设备。或者，电子设备自身为具有全景拍摄功能的全景拍摄相机，电子设备内部的处理器能够用于实现本申请提供的标定方法。
另外，电子设备也可以接入外部存储设备，外部存储设备可以为移动硬盘、软盘驱动器、U盘或光盘驱动器等；其中，外部存储设备中存储有原始全景图像，电子设备可以直接从外部存储设备获取原始全景图像，进而选取全景图像中满足距离要求的目标坐标点的全景图坐标(px，py)。
S302：基于全景图参数将全景图坐标转换为二维平面坐标。
其中，电子设备电子设备基于全景图参数将上述全景图坐标(px，py)转换为二维平面坐标(sx，sy)，其中，全景图参数可以为全景图展开参数或拼接参数。
具体地，电子设备通过拼接参数或全景图展开参数计算全景图所在球面的经度方向角度u，纬度方向角度v。二维平面坐标(sx，sy)可以由全景图所在球面的经纬度方向(u，v)通过如下公式求得：
S303：根据转换参数和二维平面坐标计算目标坐标点的经纬度坐标。
其中，电子设备基于转换参数和目标坐标点的二维平面坐标(sx，sy)计算目标坐标点的经纬度坐标(lon，lat)。转换参数为上述标定方法实施例中计算的转换参数，在此不再赘述。
计算目标坐标点的经纬度坐标(lon，lat)的具体公式为：
其中，λ和λ'为常数，H和H'为转换参数。
为实现上述实施例的坐标转换的标定方法，本申请还提出了一种电子设备，具体请参阅图4，图4是本申请提供的电子设备一实施例的结构示意图。
本实施例的电子设备400包括获取模块41、转换模块42以及计算模块43。
其中，获取模块41，用于获取标定点的经纬度坐标以及全景图坐标。
转换模块42，用于基于全景图参数将全景图坐标转换为二维平面坐标。
计算模块43，用于根据标定点的经纬度坐标和二维平面坐标计算转换参数。
为实现上述实施例的坐标转换的标定方法，本申请还提出了另一种电子设备，具体请参阅图5，图5是本申请提供的电子设备另一实施例的结构示意图。
本实施例的电子设备500包括处理器51、存储器52、输入输出设备53以及总线54。
该处理器51、存储器52、输入输出设备53分别与总线54相连，该存储器52中存储有程序数据，处理器51用于执行程序数据以实现上述实施例所述的坐标转换的标定方法和/或上述的坐标转换方法。
在本实施例中，处理器51还可以称为CPU(Central Processing Unit，中央处理单元)。处理器51可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。处理器51还可以是通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或者其它可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。通用处理器可以是微处理器或者该处理器51也可以是任何常规的处理器等。
本申请还提供一种计算机存储介质，如图6所示，计算机存储介质600用于存储程序数据61，程序数据61在被处理器执行时，用以实现如本申请全景图像矫正方法实施例中所述的坐标转换的标定方法和/或上述的坐标转换方法。
本申请坐标转换的标定方法和/或上述的坐标转换方法实施例中所涉及到的方法，在实现时以软件功能单元的形式存在并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在装置中，例如一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本发明各个实施方式所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种坐标转换的标定方法，其特征在于，所述坐标转换的标定方法包括：
获取标定点的经纬度坐标以及全景图坐标；
基于全景图参数将所述全景图坐标转换为二维平面坐标；
根据所述标定点的经纬度坐标和二维平面坐标计算转换参数；
所述基于全景图参数将所述全景图坐标转换为二维平面坐标的步骤包括：
基于全景图参数计算所述标定点在全景图所在球面的经纬度方向角度；
根据所述经纬度方向角度计算所述标定点的二维平面坐标；
所述基于全景图参数计算所述标定点在全景图所在球面的经纬度方向角度的步骤，包括：
根据全景图的拼接参数或展开参数计算所述标定点在全景图所在球面的经纬度方向角度。
2.根据权利要求1所述的标定方法，其特征在于，
所述根据所述经纬度方向角度计算所述标定点的二维平面坐标的步骤包括：
计算所述标定点的二维平面横坐标的公式为：
计算所述标定点的二维平面纵坐标的公式为：
其中，u为所述标定点在全景图所在球面的经度方向角度，v为所述标定点在全景图所在球面的纬度方向角度。
3.根据权利要求1所述的标定方法，其特征在于，
所述获取标定点的经纬度坐标以及全景图坐标的步骤，包括：
采用预设优化方法选择预设数量的标定点。
4.根据权利要求3所述的标定方法，其特征在于，
所述预设优化方法为RANSAC或最小二乘法，所述预设数量的标定点两两之间的距离大于预设距离。
5.一种坐标转换方法，其特征在于，所述坐标转换方法包括：获取目标坐标点的经纬度坐标；
基于转换参数和所述经纬度坐标计算所述目标坐标点的二维平面坐标，其中，所述转换参数为权利要求1~4中任一项的转换参数；
根据所述目标坐标点的二维平面坐标计算所述目标坐标点在全景图所在球面的经纬度方向角度；
基于全景图参数和所述经纬度方向角度计算所述目标坐标点的全景图坐标。
6.一种坐标转换方法，其特征在于，所述坐标转换方法包括：
获取目标坐标点的全景图坐标；
基于全景图参数将所述全景图坐标转换为二维平面坐标；
根据转换参数和所述二维平面坐标计算所述目标坐标点的经纬度坐标；
所述基于全景图参数将所述全景图坐标转换为二维平面坐标的步骤包括：
基于全景图参数计算所述目标坐标点在全景图所在球面的经纬度方向角度；
根据所述经纬度方向角度计算所述目标坐标点的二维平面坐标；
所述基于全景图参数计算所述目标坐标点在全景图所在球面的经纬度方向角度的步骤，包括：
根据全景图的拼接参数或展开参数计算所述目标坐标点在全景图所在球面的经纬度方向角度。
7.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括存储器和处理器，其中，所述存储器与所述处理器耦接；
其中，所述存储器用于存储程序数据，所述处理器用于执行所述程序数据以实现如权利要求1~4中任一项所述的坐标转换的标定方法和/或权利要求5、权利要求6所述的坐标转换方法。
8.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质用于存储程序数据，所述程序数据在被处理器执行时，用以实现如权利要求1~4中任一项所述的坐标转换的标定方法和/或权利要求5、权利要求6所述的坐标转换方法。
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