CN114168695A - 目标位置确定方法、装置、终端以及存储介质 - Google Patents

目标位置确定方法、装置、终端以及存储介质 Download PDF

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CN114168695A CN202111439760.9A CN202111439760A CN114168695A CN 114168695 A CN114168695 A CN 114168695A CN 202111439760 A CN202111439760 A CN 202111439760A CN 114168695 A CN114168695 A CN 114168695A
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郭振华
杨可欣
郭夏臣
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Abstract

本申请涉及一种目标位置确定方法、装置、终端以及存储介质，属于图像处理的技术领域，其包括获取包含目标的目标图像和地图，基于仿射变换方法，得到所述目标图像到地图的单应矩阵；获取所述地图中的目标区域，根据所述单应矩阵和目标区域，获取所述目标图像中目标的地理坐标；其中，所述目标区域为所述地图中包含目标的区域。本申请具有获取目标的地理坐标的效果。

Description

目标位置确定方法、装置、终端以及存储介质
技术领域
本申请涉及图像处理的技术领域，尤其是涉及一种目标位置确定方法、装置、终端以及存储介质。
背景技术
利用摄像机拍摄目标物或目标区域，得到包含目标物或目标区域的图像，对于这种图像，其中不包含地理坐标，从而无法获取目标物或目标区域的地理坐标即地理位置。
例如，通过城市道路监控摄像机等固定摄像机拍摄得到的包含违法建筑或者违法区域等目标的图像，需要一种目标位置确定方法，来得到目标的地理坐标。
发明内容
为了获取目标的地理坐标，本申请提供一种目标位置确定方法、装置、终端以及存储介质。
第一方面，本申请提供一种目标位置确定方法，采用如下的技术方案：
一种目标位置确定方法，包括：
获取包含目标的目标图像和地图，基于仿射变换方法，得到所述目标图像到地图的单应矩阵；
获取所述地图中的目标区域，根据所述单应矩阵和目标区域，获取所述目标图像中目标的地理坐标；其中，所述目标区域为所述地图中包含目标的区域。
通过采用上述技术方案，目标图像中没有地理位置，但是地图中含有地理位置，例如，经纬度；通过单应矩阵，完成目标区域在目标图像和地图之间的映射，从而获取目标图像中目标的地理坐标即地理位置，该方法计算量小，获取地理坐标快速而精准。
优选的，所述根据所述单应矩阵和目标区域，获取所述目标图像中目标的地理坐标，包括：
根据所述目标区域，获取多个第一坐标；其中，所述第一坐标为所述目标区域的角点坐标；
根据所述单应矩阵和多个第一坐标，获取多个第三坐标；其中，所述第三坐标为地面区域的角点坐标，所述地面区域为图像区域映射至地图中的区域，所述图像区域为在目标图像中与所述目标区域相对应的区域；
根据所述单应矩阵、多个第三坐标和预设的地面分辨率，获取所述目标图像中目标的地理坐标。
优选的，所述根据所述单应矩阵、多个第三坐标和预设的地面分辨率，获取所述目标图像中目标的地理坐标，包括：
根据多个所述第三坐标获取地面区域；
根据多个所述第三坐标和预设的地面分辨率，获取像素；
根据所述单应矩阵，获取单应矩阵逆矩阵；
根据所述单应矩阵逆矩阵、多个第三坐标和像素，获取所述目标图像中目标的地理坐标。
优选的，所述根据所述单应矩阵逆矩阵、多个第三坐标和像素，获取所述目标图像中目标的地理坐标，包括：
按照所述像素将所述地面区域划分为多个像素点；
根据所述单应矩阵逆矩阵、像素和多个第三坐标，获取多个像素点的图像像素坐标；
基于所述多个像素点的图像像素坐标，得到所述目标图像中目标的地理坐标。
优选的，所述根据所述单应矩阵逆矩阵、像素和多个第三坐标，获取多个像素点的图像像素坐标，获取多个像素点的图像像素坐标，包括：
根据所述单应矩阵逆矩阵、像素和多个第三坐标，获取多个像素点的图像像素坐标，获取多个像素点的初始坐标；
基于图像内插方法对所述初始坐标进行取整，获取取整后的图像像素坐标。
优选的，在所述基于所述多个像素点的图像像素坐标，得到所述目标图像中目标的地理坐标之后，包括：
依据所述图像像素坐标，将多个像素点拼接为完整的映射图；
基于所述地理坐标和多个第二坐标，将所述映射图覆盖至目标图像中；其中，第二坐标为所述图像区域的角点坐标。
通过采用上述技术方案，将映射图覆盖至目标图像中，从而得到包含地理坐标的目标图像，方便工作人员在目标图像中查询目标的地理坐标。
优选的，在所述基于所述地理坐标，将所述映射图覆盖至目标图像中之前，包括：
基于透明通道，将所述映射图进行透明处理。
第二方面，本申请提供一种目标位置确定装置，采用如下的技术方案：
一种目标位置确定装置，包括，
第一获取模块，用于获取包含目标的目标图像和地图，基于仿射变换方法，得到所述目标图像到地图的单应矩阵；
第二获取模块，获取所述地图中的目标区域，根据所述单应矩阵和目标区域，获取所述目标图像中目标的地理坐标；其中，所述目标区域为所述地图中包含目标的区域。
第三方面，本申请提供一种目标位置确定终端，采用如下的技术方案：
一种目标位置确定终端，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有能够被处理器加载并执行第一方面任一项所述的目标位置确定方法的计算机程序。
第四方面，本申请提供一种计算机可读存储介质，采用如下的技术方案：
一种计算机可读存储介质，存储有能够被处理器加载并执行第一方面任一项所述的目标位置确定方法的计算机程序。
附图说明
图1是本申请实施例提供的目标位置确定方法的流程示意图。
图2是本申请实施例提供的从图像空间到地图空间映射的示意图。
图3是本申请实施例提供的未进行透明处理的映射图和进行透明处理的映射图的示意图。
图4是本申请实施例提供的目标位置确定装置的结构框图。
图5是本申请实施例提供的目标位置确定终端的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。
本实施例提供一种目标位置确定方法，如图1所示，该方法的主要流程描述如下(步骤S101～S102)：
步骤S101：获取包含目标的目标图像和地图，基于仿射变换方法，得到目标图像到地图的单应矩阵。
其中，目标可以为目标物或目标区域，利用摄像机拍摄目标物或目标区域，得到包含目标物或目标区域的目标图像；还获取包含目标的地图。
例如，目标为违法建筑或者违法区域，通过城市道路监控摄像机等固定摄像机对目标进行拍摄，得到目标图像，目标图像本身没有地理坐标。接下来获取包含目标的地图，地图本身拥有地理坐标，通过对目标图像和地图进行人工标注，获取至少3对同名点，在获取同名点时，使用地图特征及历史识别数据自动校正误差，使得获取的同名点更准确。基于仿射变换方法，利用获取的至少3对同名点，计算得到目标图像到地图的单应矩阵；其中，同名点为目标图像和地图中表示相同位置的点。
为保证获取高精确度的单应矩阵，本实施例至少基于4对同名点得到单应矩阵。
在获取单应矩阵过程中，使用人工定标辅助校正P-G算法，还使用摄像机倾斜纠偏算法自动校正定位偏移，将每次获取的地理坐标与实际坐标进行对比，获取定位偏移，用于对单应矩阵进行更新，从而获取更准确的单应矩阵。
步骤S102：获取地图中的目标区域，根据单应矩阵和目标区域，获取目标图像中目标的地理坐标；其中，目标区域为地图中包含目标的区域。
本实施例中，放置地图的地图空间有独立的地图坐标系；放置目标图像的图像空间也有独立的图像坐标系。
在地图空间中绘制出包含目标的目标区域，目标区域可以通过人工标注获取。
目标区域为由L个目标的角点依次连线而组成的区域，假设L为4，将该四个点的坐标定义为第一坐标，四个第一坐标分别为(Xmin,Ymin)、(Xmin,Ymax)、(Xmax,Ymin)和(Xmax,Ymax)。
在图像空间中包含有图像区域，图像区域包含有目标，并且图像区域与目标区域相对应。图像区域为由L个角点依次连线而组成的区域，假设L为4，将该四个点的坐标定义为第二坐标，四个第二坐标分别为(0,0),(imgWidth,0),(imgWidth,imgHeight)和(0,imgHeight)。
图像区域映射至地图空间中形成地面区域，将组成地面区域的L个点的坐标定义为第三坐标。例如，L为4，四个第三坐标分别为(xmin,ymin)、(xmin,ymax)、(xmax,ymin)和(xmax,ymax)。
其中，第一坐标和第三坐标一一对应，具体的，(Xmin,Ymin)与(xmin,ymin)相对应、(Xmin,Ymax)与(xmin,ymax)相对应、(Xmax,Ymin)与(xmax,ymin)相对应、(Xmax,Ymax)与(xmax,ymax)相对应。
此时，第一坐标和第二坐标为已知，第三坐标为未知，相应的，地面区域为未知。
基于第一坐标和单应矩阵，得到第三坐标，具体公式如下：
Figure BDA0003382529740000061
其中，X′为第一坐标的横坐标，Y′为第一坐标的纵坐标，x′为第三坐标的横坐标，y′为第三坐标的纵坐标，h为单应矩阵。
依次将每个第一坐标代入上述公式，从而得到对应的第三坐标，基于获取的第三坐标，进而得到地面区域。
参照图2，根据第二坐标和第三坐标完成从图像空间到地图空间的映射，即第二坐标和第三坐标是一一对应的，具体的，(0,imgHeight)与(xmin,ymin)相对应、(0,0)与(xmin,ymax)相对应、(imgWidth,imgHeight)与(xmax,ymin)相对应、(imgWidth,0)与(xmax,ymax)相对应。
接下来，根据第三坐标和预设的地面分辨率，获取像素，具体公式如下：
Figure BDA0003382529740000062
Figure BDA0003382529740000063
P＝M×N；
其中，int为取整的意思，gridSize为预设的地面分辨率，P为像素。
按照像素将地面区域划分为多个像素点，基于L个第三坐标和像素获取每个像素点的地图像素坐标。例如，L个第三坐标分别为(2,2)、(2,10)、(10,2)和(10,10)，像素为2×2，则地图像素坐标分别为(2,2)、(2,4)、(2,6)、(2,8)、(2,10)、(4,2)、(4,4)、(4,6)、(4,8)、(4,10)、(6,2)、(6,4)、(6,6)、(6,8)、(6,10)、(8,2)、(8,4)、(8,6)、(8,8)、(8,10)、(10,2)(10,4)、(10,6)、(10,8)和(10,10)。
根据单应矩阵逆矩阵和多个地图像素坐标，获取多个像素点的初始坐标；其中，单应矩阵逆矩阵为单应矩阵的逆矩阵，初始坐标为地图像素坐标从地图空间映射至图像空间的坐标。
初始坐标的具体计算公式如下：
Figure BDA0003382529740000071
其中，x″为地图像素坐标的横坐标，y″为地图像素坐标的纵坐标，X″为初始坐标的横坐标，Y″为初始坐标的纵坐标，inverseh为单应矩阵逆矩阵。
在获取初始坐标之后，初始坐标的横坐标和纵坐标可能不是整数值，因此采用图像内插方法，对初始坐标的横坐标和纵坐标进行取整，将取整后的初始坐标定义为图像像素坐标。本实施例中的图像内插方法具体可以为双线性内插法，该方法兼顾插值速度与精度两方面要求。
根据获取的多个像素点的图像像素坐标，获取目标图像中目标的地理坐标。例如，获取的多个图像像素坐标分别为(A1，B1)、(A1，B2)、(A1，B3)、(A2，B1)、(A2，B2)、(A2，B3)、(A3，B1)、(A3，B2)和(A3，B3)，将地理坐标定义为(I，J)，则(I，J)＝((A1，B1)，(A1，B3)，(A3，B1)，(A3，B3))。
进一步地，在获取地理坐标之后，将多个图像像素坐标的相同坐标进行重叠处理，从而将多个像素点拼接为完整的映射图。
参照图3。基于透明通道，将映射图进行透明处理，将没有内容的区域设置为透明，避免遮挡图像内容，本实施例中的透明通道采用alpha通道。
获取的多个图像像素坐标与多个第二坐标一一对应，因此，依据地理坐标和多个第二坐标，将进行透明处理后的映射图覆盖至目标图像中。
例如，(0,imgHeight)与(A1，B1)相对应，(0,0)与(A1，B3)相对应，(imgWidth,imgHeight)与(A3，B1)相对应，(imgWidth,0)与(A3，B3)相对应，用图像像素坐标覆盖相对应的第二坐标，从而将进行透明处理后的映射图覆盖至目标图像中，得到包含地理位置即实际空间位置的目标图像。
为了更好地实施以上方法，本申请实施例还提供了一种目标位置确定装置，该装置具体可以集成在目标位置确定终端中，例如终端或服务器等设备中，该终端可以包括但不限于手机、平板电脑或台式电脑等设备。
图4为本申请实施例提供的一种目标位置确定装置的结构框图，如图4所示，该装置主要包括：
第一获取模块201，用于获取包含目标的目标图像和地图，基于仿射变换方法，得到目标图像到地图的单应矩阵；
第二获取模块202，获取地图中的目标区域，根据单应矩阵和目标区域，获取目标图像中目标的地理坐标；其中，目标区域为地图中包含目标的区域。
上述实施例提供的方法中的各种变化方式和具体实例同样适用于本实施例的目标位置确定装置，通过前述对目标位置确定方法的详细描述，本领域技术人员可以清楚的知道本实施例中的目标位置确定装置的实施方法，为了说明书的简洁，在此不再详述。
为了更好地执行上述方法的程序，本申请实施例还提供一种目标位置确定终端，如图5所示，目标位置确定终端300包括存储器301和处理器302。
目标位置确定终端300可以以各种形式来实施，包括手机、平板电脑、掌上电脑、笔记本电脑和台式计算机等设备。
其中，存储器301可用于存储指令、程序、代码、代码集或指令集。存储器301可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储用于实现操作***的指令、用于至少一个功能的指令(比如得到单应矩阵和单应矩阵逆矩阵等)以及用于实现上述实施例提供的目标位置确定方法的指令等；存储数据区可存储上述实施例提供的目标位置确定方法中涉及到的数据等。
处理器302可以包括一个或者多个处理核心。处理器302通过运行或执行存储在存储器301内的指令、程序、代码集或指令集，调用存储在存储器301内的数据，执行本申请的各种功能和处理数据。处理器302可以为特定用途集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，ASIC)、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、数字信号处理装置(Digital Signal Processing Device，DSPD)、可编程逻辑装置(ProgrammableLogic Device，PLD)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)、中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、控制器、微控制器和微处理器中的至少一种。可以理解地，对于不同的设备，用于实现上述处理器302功能的电子器件还可以为其它，本申请实施例不作具体限定。
本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，例如包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。该计算机可读存储介质存储有能够被处理器加载并执行上述实施例的目标位置确定方法的计算机程序。
本申请具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种目标位置确定方法，其特征在于，包括：
获取包含目标的目标图像和地图，基于仿射变换方法，得到所述目标图像到地图的单应矩阵；
获取所述地图中的目标区域，根据所述单应矩阵和目标区域，获取所述目标图像中目标的地理坐标；其中，所述目标区域为所述地图中包含目标的区域。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述单应矩阵和目标区域，获取所述目标图像中目标的地理坐标，包括：
根据所述目标区域，获取多个第一坐标；其中，所述第一坐标为所述目标区域的角点坐标；
根据所述单应矩阵和多个第一坐标，获取多个第三坐标；其中，所述第三坐标为地面区域的角点坐标，所述地面区域为图像区域映射至地图中的区域，所述图像区域为在目标图像中与所述目标区域相对应的区域；
根据所述单应矩阵、多个第三坐标和预设的地面分辨率，获取所述目标图像中目标的地理坐标。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述单应矩阵、多个第三坐标和预设的地面分辨率，获取所述目标图像中目标的地理坐标，包括：
根据多个所述第三坐标获取地面区域；
根据多个所述第三坐标和预设的地面分辨率，获取像素；
根据所述单应矩阵，获取单应矩阵逆矩阵；
根据所述单应矩阵逆矩阵、多个第三坐标和像素，获取所述目标图像中目标的地理坐标。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述单应矩阵逆矩阵、多个第三坐标和像素，获取所述目标图像中目标的地理坐标，包括：
按照所述像素将所述地面区域划分为多个像素点；
根据所述单应矩阵逆矩阵、像素和多个第三坐标，获取多个像素点的图像像素坐标；
基于所述多个像素点的图像像素坐标，得到所述目标图像中目标的地理坐标。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述单应矩阵逆矩阵、像素和多个第三坐标，获取多个像素点的图像像素坐标，获取多个像素点的图像像素坐标，包括：
根据所述单应矩阵逆矩阵、像素和多个第三坐标，获取多个像素点的图像像素坐标，获取多个像素点的初始坐标；
基于图像内插方法对所述初始坐标进行取整，获取取整后的图像像素坐标。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，在所述基于所述多个像素点的图像像素坐标，得到所述目标图像中目标的地理坐标之后，包括：
依据所述图像像素坐标，将多个像素点拼接为完整的映射图；
基于所述地理坐标和多个第二坐标，将所述映射图覆盖至目标图像中；其中，第二坐标为所述图像区域的角点坐标。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述基于所述地理坐标，将所述映射图覆盖至目标图像中之前，包括：
基于透明通道，将所述映射图进行透明处理。
8.一种目标位置确定装置，其特征在于，包括，
第一获取模块，用于获取包含目标的目标图像和地图，基于仿射变换方法，得到所述目标图像到地图的单应矩阵；
第二获取模块，获取所述地图中的目标区域，根据所述单应矩阵和目标区域，获取所述目标图像中目标的地理坐标；其中，所述目标区域为所述地图中包含目标的区域。
9.一种目标位置确定终端，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有能够被所述处理器加载并执行如权利要求1至7中任一种方法的计算机程序。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，存储有能够被处理器加载并执行如权利要求1至7中任一种方法的计算机程序。
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