一种定位方法与系统的制作方法

一种定位方法与系统的制作方法
【专利摘要】本发明实施例提供一种定位方法和系统，其中，所述定位方法包括：使用视频获取装置获取待定位目标的视频图像信息，其中，所述视频获取装置包括固定设置的多个超广角镜头的组合，所述多个超广角镜头的组合用于在不移动所述视频获取装置的条件下，获取所述视频获取装置所处范围内的任意目标的图像信息；根据所述待定位目标的视频图像信息，获取所述待定位目标的三维坐标；根据获取的所述三维坐标，对所述待定位目标进行定位。通过本发明实施例，所使用的算法简单，能够降低定位系统的处理负担。进一步地，由于算法简单，因此所得到的定位结果误差小、更准确。
【专利说明】
-种定位方法与系统
技术领域
[0001] 本发明设及视觉处理技术领域，特别是设及一种定位方法与系统。
【背景技术】
[0002] 随着计算机和图像处理技术的发展，视觉处理被越来越广泛地应用到了各行各 业。例如，视频监控领域、智能机器人领域、医疗器械领域等等。
[0003] 视觉处理使得计算机能够通过一幅或多幅图像认知周围环境信息，运种能力不仅 使机器感知环境中物理的几何信息（包括形状、位置、姿态、运动等），而且能对它们进行描 述、存储、传输、识别与理解等处理。通过运些处理，人们可W获得所需要的信息。其中，通 过视觉处理获得物体的定位信息是较为常用的一种物体定位方式。
[0004] 然而，由于普通的视觉系统受到视场的限制，需通过借助于云台转动调整视角，或 借助于移动平台的多点拍摄，才能实现全景观测空间Ξ维信息的获取，进而根据获取的运 些信息进行定位操作。
[0005] 但是，运种定位方式算法复杂，使得系统处理负担重，进而，由于运种复杂的算法 导致算法结果误差增大，最终导致定位错误。

【发明内容】

[0006] 本发明实施例提供了一种定位方法与系统，用W解决现有的定位方法因算法复 杂，而导致的定位结果误差大W及系统处理负担重的问题。
[0007] 为了解决上述问题，本发明实施例公开了一种定位方法，包括：使用视频获取装置 获取待定位目标的视频图像信息，其中，所述视频获取装置包括固定设置的多个超广角镜 头的组合，所述多个超广角镜头的组合用于在不移动所述视频获取装置的条件下，获取所 述视频获取装置所处范围内的任意目标的图像信息；根据所述待定位目标的视频图像信 息，获取所述待定位目标的Ξ维坐标；根据获取的所述Ξ维坐标，对所述待定位目标进行定 位。
[0008] 为了解决上述问题，本发明实施例还公开了一种定位系统，包括：获取模块，用于 使用视频获取装置获取待定位目标的视频图像信息，其中，所述视频获取装置包括固定设 置的多个超广角镜头的组合，所述多个超广角镜头的组合用于在不移动所述视频获取装置 的条件下，获取所述视频获取装置所处范围内的任意目标的图像信息；Ξ维坐标确定模块， 用于根据所述待定位目标的视频图像信息，获取所述待定位目标的Ξ维坐标；目标定位模 块，用于根据获取的所述Ξ维坐标，对所述待定位目标进行定位。
[0009] 本发明实施例提供的定位方法与系统，由于视频获取装置包括多个超广角镜头的 组合，因此，在不移动视频获取装置的条件下也可W实现无盲区全景观测。由于视频获取装 置能够实现无盲区全景观测，故在获取某一待定位的目标的视频图像信息时，则无需移动 视频获取装置便可W获取待定位的目标的视频图像信息。由此可见，本发明实施例提供的 定位方案，可W有效避免现有定位方案中需通过借助于云台转动调整视角，或借助于移动 平台的多点拍摄，才能实现全景观测空间Ξ维信息的获取的问题。由于不存在现有的定位 方案中存在的问题，因此，也就不存在因上述问题而带来的一系列的问题。本发明实施例提 供的定位方案，在视频获取装置不移动的条件下、经过一次待定位目标的视频图像信息的 获取，便可直接计算待定位目标的Ξ维坐标，而无需考虑云台转动调整视角等因素。相较于 现有的定位方案算法简单，能够降低定位系统的处理负担。进而，由于算法简单，因此所得 到的定位结果误差小、更准确。
【附图说明】
[0010] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发 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W根 据运些附图获得其他的附图。
[0011] 图1是根据本发明实施例一的一种定位方法的步骤流程图；
[0012] 图2是根据本发明实施例二的一种定位方法的步骤流程图；
[0013] 图3是图2所示实施例二中视频获取装置的球视觉视场效果图；
[0014] 图4是图2所示实施例二中的鱼眼镜头的数学模型；
[0015] 图5是图2所示实施例二中的视频获取装置上安装的两个相邻的鱼眼镜头的简易 结构图；
[0016] 图6是根据本发明实施例Ξ的一种定位系统的结构框图；
[0017] 图7是根据本发明实施例四的一种定位系统的结构框图。
【具体实施方式】
[0018] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例 中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是 本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员 在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[001引实施例一
[0020] 参照图1，示出了本发明实施例一的一种定位方法的步骤流程图。
[0021] 本发明实施例的定位方法包括W下步骤：
[0022] 步骤S102 :使用视频获取装置获取待定位目标的视频图像信息。
[0023] 其中，视频获取装置包括固定设置的多个超广角镜头的组合，多个超广角镜头的 组合用于在不移动视频获取装置的条件下，获取视频获取装置所处范围内的任意目标的图 像倍息。
[0024] 由于视频获取装置包括固定设置的多个超广角镜头，能够实现无盲区全景观测， 因此，无需移动视频获取装置，即可获取视频获取装置所处范围内的任意目标的图像信息。
[0025] 超广角镜头是广角镜头中视角范围较广的镜头的统称，在本领域中，一般多指 80-110度的镜头。但是，在本领域中，另一类角度超过110度的镜头也被本领域技术人员 认为是超广角镜头，即"鱼眼镜头"，可W认为"鱼眼镜头"是超广角镜头中的特例。"鱼眼镜 头"是一种焦距为16mm或更短的并且视角接近或等于180度。它是一种极端的广角镜头， "鱼眼镜头"是它的俗称。为使镜头达到最大的摄影视角，运种摄影镜头的前镜片直径很短 且呈抛物状向镜头前部凸出，与鱼的眼睛颇为相似，"鱼眼镜头"因此而得名。鱼眼镜头属于 超广角镜头中的一种特殊镜头，镜头的视角一般可达到220度或230度，它的视角力求达到 或超出人眼所能看到的范围。
[0026] 超广角镜头的组合即将多个超广角镜头按照一定的组合规则进行组合所构成的 整体。
[0027] 本发明实施例中，对于视频获取装置中固定设置的超广角镜头的个数W及位置不 作具体限定。在具体实现过程中，可W由本领域技术人员根据实际需求进行设置，保证视频 获取装置能够实现无盲区全景观测即可。例如：可W四个镜头广角为180度的超广角镜头、 也可W设置五个镜头广角为110度的超广角镜头、还也可W设置六个镜头广角为100度的 超广角镜头。
[002引步骤S104 :根据待定位目标的视频图像信息，获取待定位目标的立维坐标。
[0029] 在确定待定位目标的视频图像信息后，通过超广角镜头的成像原理可W反推获得 待定位目标在世界坐标系中的Ξ维坐标即X、Y、Z坐标，由此，便可确定待定位目标的真实 位置。
[0030] 步骤S106 :根据获取的Ξ维坐标，对待定位目标进行定位。
[0031] 通过本发明实施例提供的定位方法，由于视频获取装置包括多个超广角镜头的组 合，因此，在不移动视频获取装置的条件下也可W实现无盲区全景观测。由于视频获取装置 能够实现无盲区全景观测，故在获取某一待定位的目标的视频图像信息时，则无需移动视 频获取装置便可W获取待定位的目标的视频图像信息。由此可见，本发明实施例提供的定 位方法，可W有效避免现有定位方法中需通过借助于云台转动调整视角，或借助于移动平 台的多点拍摄，才能实现全景观测空间Ξ维信息的获取的问题。由于不存在现有的定位方 法中存在的问题，因此，也就不存因上述问题而带来的一系列的问题。
[0032] 实施例二
[0033] 参照图2,示出了根据本发明实施例二的一种定位方法的步骤流程图。
[0034] 本发明实施例的定位方法包括W下步骤：
[0035] 步骤S202 :定位系统使用视频获取装置获取待定位目标的视频图像信息。
[0036] 定位系统可W是包括计算机、服务器等具有数据获取、处理功能的装置的系统，定 位系统在获取到视频获取装置获取的待定位目标的视频图像信息后，通过超广角镜头的数 据模型、W及预设的一系列的公式能够确定待定位目标在世界坐标系中的坐标值。
[0037] 视频获取装置包括固定设置的多个超广角镜头的组合，多个超广角镜头的组合用 于在不移动视频获取装置的条件下，获取视频获取装置所处范围内的任意目标的图像信 息。
[0038] 本发明实施例中W固定设置的多个超广角镜头的组合为固定设置的四个鱼眼镜 头的组合为例，对本发明实施例的定位方法进行说明。
[0039] 本发明实施例中的四个鱼眼镜头通过镜头支架相互间隔90度水平放置，每个鱼 眼镜头的广角为185度，每两个相邻的鱼眼镜头可实现90° X9〇D视场内信息的完全重 叠，相邻的四个鱼眼镜头即可实现360° X360°的完整观测空间内信息的重叠，可确保空 间中任意位置上的视频信息至少会在两个鱼眼镜头中成像，具有球视觉视场效果，具体效 果图如图3所示。其中，四个鱼眼镜头分别安装在四个镜头支架上，四个镜头支架组成十字 架。其中，用正六边行填充的弧形区域为安装在水平向右的镜头支架上的鱼眼镜头的视场， 用交错堆积的直角填充的弧形区域为安装在水平向左的镜头架上的鱼眼镜头的视场。用横 线填充的弧形区域为安装在竖直向上的镜头支架上的鱼眼镜头的视场，用竖线填充的弧形 区域为安装在竖直向下的镜头支架的鱼眼镜头的视场。
[0040] 鱼眼镜头成像的数学模型如图4所示，该模型由四个坐标系组成，从上至下依次 为世界坐标系狂，￥，幻、摄像机坐标系狂。，￥。，而）、图像坐标系（11，乂）^及成像忍片坐标系 (X，y)。其中，世界坐标系也称真实或现实世界坐标系，它是客观世界的绝对坐标，一般3D 场景都用运个坐标系来表示。摄像机坐标系是W摄像机为中屯、指定的坐标系，在该坐标系 中取摄像机的光轴作为Zc轴。图像坐标系是指在计算机内部数字图像所用的坐标系，成像 忍片坐标系是在摄像机内所形成的像平面坐标系。图像坐标系与成像忍片坐标系在同一平 面上。
[0041] 在图4所示的模型中，P"'为空间中任意一点P(可W认为是待定位目标，也可W 认为是待定位目标中的一个待成像点）在图像坐标系中的理想成像点，Pd为考虑图像崎变 后的实际成像点。00'为光轴，h为P点到鱼眼镜头表面的垂直距离，ω为P点相对于光轴 的入射角，Θ为Ρ点在世界坐标系中的方位角。r是像点到光学中屯、点0'（U。，V。）的径向 距离，Φ是成像点在图像坐标系中的方位角即待定位目标与图像坐标系的方位角，屯和dy 分别为一个像素在成像忍片坐标系下X轴与y轴方向上的物理尺寸。
[0042] 鱼眼镜头在拍摄待定位目标P时，即可将待定位目标对应的像投影到图像坐标系 中对应的Pd点，并且可W获知P点相对于镜头光轴的入射角。相应地，定位系统即可通过 各鱼眼镜头获取到运些视频图像信息。
[0043] 本发明实施例中，定位系统根据待定位目标的视频图像信息可W确定待定位目标 在图像坐标系中的成像位置，既可W确定与图像坐标系中V轴的角度，又可W确定在图像 坐标系中的坐标。通过待定位目标在图像坐标系中的成像位置可W得到待定位目标的Ξ维 坐标，具体实现方式如下序步骤中所示。
[0044] 其中，Ξ维坐标即待定位目标在世界坐标系中的位置，本领域技术人员应该明了， 在确定了待定位目标在世界坐标系中的Ξ维坐标即X、Y、Z坐标后，便可确定待定位目标的 真实位置。
[0045] 步骤S204 :定位系统根据待定位目标的视频图像信息，获取待定位目标相对于各 个鱼眼镜头的镜头光轴的入射角。
[0046] 其中，镜头光轴为通过镜头中屯、的线。定位系统根据待定位目标的视频图像信息 可W确定是由视频获取装置中的哪个具体的超广角镜头获取到的视频图像信息，并且，在 待定位目标的视频图像信息中携带有、待定位目标相对于获取视频图像信息的各个鱼眼镜 头的镜头光轴的入射角，此时，定位系统直接获取待定位目标相对于各个入射角ω即可。
[0047] 步骤S206 :定位系统确定各个入射角与世界坐标系的各个坐标轴的关系。
[0048] 优选地，根据至少两个入射角确定至少两个入射角与世界坐标系的各个坐标轴的 关系。例如：某一待定位目标被视频获取装置中的至少两个鱼眼镜头同时拍摄到。那么，在 运种情况下，则可选择至少两个入射角来确定至少两个入射角与世界坐标系的各个坐标轴 的关系。
[0049] 优选地，在确定各个入射角与世界坐标系的各个坐标轴的关系时，先确定待定位 目标所投影的平面，例如：Υ〇Ζ平面、X0Z平面。在确定投影的平面后，再确定各个入射角与 世界坐标系的各个坐标轴的关系。W图5所示的坐标系为例，在图5的Υ0Ζ平面中，Ζ轴对 应与图4的Ζ轴，表示竖直方向，Υ轴对应于图4的Υ轴，表示水平方向，Υ轴与Ζ轴的交点 为坐标原点0, X轴为垂直于Υ0Ζ平面向里的坐标轴。
[0050] 在确定各个入射角与世界坐标系的各个坐标轴的关系时，可W通过入射角的正切 值、正弦值、余切值等进行确定。优选地，可W根据各个入射角的正切值确定各个入射角与 世界坐标系的各个坐标轴的关系。
[0051] 例如：将待定位目标投影到Υ0Ζ平面，并且，通过两个入射角的正切值分别确定两 个入射角与世界坐标系的各个坐标轴的关系。
[0052] 步骤S208 :定位系统确定待定位目标与图像坐标系的关系。
[0053] 在确定关系时，可W确定待定位目标与图像坐标系的方位角。当然，也可W确定 待定位目标在图像坐标系的成像坐标，确定待定位目标与图像坐标系的方位角的Ξ角函数 值，然后，由方位角的Ξ角函数值确定方位角。
[0054] -种优选的确定待定位目标与图像坐标系的关系的方式如下：确定待定位目标在 图像坐标系中的成像坐标；根据待定位目标在图像坐标系中的成像坐标，确定待定位目标 与图像坐标系的方位角。
[0055] 优选地，确定待定位目标与图像坐标系的方位角的方式为：根据待定位目标在图 像坐标系中的成像坐标，确定待定位目标与图像坐标系的方位角正切值；根据方位角正切 值，确定待定位目标与图像坐标系的方位角。
[0056] 需要说明的是，在确定方位角时，并不局限于通过待定位目标与图像坐标系的方 位角正切值来确定，也可W通过该方位角的正弦、余弦、余切等来确定。
[0057] 例如：待定位目标在图像坐标系中的成像坐标为（U，V)，图像坐标系的原点的坐 标为（U。，V。)，那么，在确定方位角时，可W通过
杉确定待定位目标与图像坐标 系的方位角Φ，还可W通i3
来确定待定位目标与图像坐标系的方位角Φ。
[0058] 步骤S210 :定位系统确定待定位目标与世界坐标系的方位角。
[0059] -种优选的确定待定位目标与世界坐标系的方位的角的方式为：根据确定的待定 位目标与图像坐标系的方位角，和，按照鱼眼镜头等距投影成像规则，确定待定位目标与世 界坐标系的方位角。根据鱼眼镜头等距投影成像规则，可W得出待定位目标与图像坐标系 的方位角Φ与待定位目标与世界坐标系的方位角Θ相等，即：Φ = Θ。
[0060] 当然，并不限于此，本领域技术人员还可W根据其他任意适当的形式来确定待定 位目标与世界坐标系的方位角。
[0061] 步骤S212 :定位系统根据确定的关系，确定待定位目标的Ξ维坐标。
[0062] 其中，确定的关系包括：待定位目标相对于各个鱼眼镜头的镜头光轴的入射角、定 位系统确定各个入射角与世界坐标系的各个坐标轴的关系和待定位目标与图像坐标系的 关系。并且，如上步骤S208至S210所示，通过待定位目标与图像坐标系的关系可W确定待 定位目标与世界坐标系的方位角。
[0063] 一种优选的根据确定的关系，确定待定位目标的Ξ维坐标的方式为：根据待定位 目标与世界坐标系的入射角的正切值、入射角与世界坐标系的各个坐标轴的关系、待定位 目标与世界坐标系的方位角的正切值、和，待定位目标与世界坐标系的方位角与世界坐标 系的至少两个坐标轴的关系，确定待定位目标的Ξ维坐标。
[0064] 下面参照图5对上述优选的方式进行说明：
[0065] 图5为两个垂直鱼眼镜头的简易结构，该结构是将待定位目标投影到Υ0Ζ平面上 对应的简易结构。
[0066] 假设通过上述步骤所确定的待定位的定位目标与世界坐标系的入射角 的正切值分别为tanwi和tanw 2,确定待定位目标与世界坐标系的方位角的正 切值为tane且等于tancK方位角Θ与世界坐标系的至少两个坐标轴的关系为 ^二tang。并且，通过图5可知，入射角与世界坐标系的各个坐标轴的关系分别为
,。那么，在确定tanwi、tanwz、tan白、1广1、L广1 为定值的前提下，通过上述Ξ个方程则可确定X、Y、Z的具体值，因此，可W确定待定位目标 的S维坐标。
[0067] 其中，L、-l、Lz-1分别表示图5中所示两个鱼眼镜头距镜头安装架的中屯、的距离。
[0068] 需要说明的是，如果待定位目标投影到世界坐标系的其他平面上例如：X0Z平面 上，则方位角Θ与世界坐标系的至少两个坐标轴的关系将变为! = t独#，相应地，入射角 与世界坐标系的各个坐标轴的关系也将发生改变，关于该具体改变，本领域技术人员能够 在上述公开的内容的基础上通过合理的推理推倒得出，本实施例对此不再详细描述。
[0069] 需要说明的是，确定待定位目标与世界坐标系的方位角的正切值、和方位角与世 界坐标系的至少两个坐标轴的关系，目的是为了确定世界坐标系中的两个坐标之间的关 系。在确定两个坐标之间的关系后，再结合两个包含X、Y、Z的方程即可确定待定位的目标 的=维坐标。在具体实现过程中，并不局限于所列举的确定位目标与世界坐标系的方位角 的正切值的方式，还可W确定该方位角的正弦值、余弦值、余切值，因为，通过上述Ξ角函数 关系也可W确定世界坐标系中的两个坐标之间的关系。在具体实现过程中，可W由本领域 技术人员根据实际需求进行选择。
[0070] 确定待定位目标与世界坐标系的入射角的正切值、入射角与世界坐标系的各个坐 标轴的关系仅是为了建立两个描述世界坐标系中Χ、γ、ζ之间关系的方程。在具体实现过程 中，可W确定待定位目标与世界坐标系的入射角的余切值、通过余切值来确定入射角与世 界坐标系的各个坐标轴的关系，然后，构造两个满足规定的方程。也可W确定待定位目标与 世界坐标系的入射角的正弦值，通过正弦值来确定入射角与世界坐标系的各个坐标轴的关 系，构造两个满足规定的方程。当然，还可W确定待定位目标与世界坐标系的入射角的余弦 值，通过余弦值来确定入射角与世界坐标系的各个坐标轴的关系，构造两个满足规定的方 程。在具体实现过程中，可W由本领域技术人员根据实际需求进行选择。
[0071] 步骤S214 :定位系统根据获取的待定位目标的Ξ维坐标，对待定位目标进行定 位。
[0072] 在确定了待定位目标的Ξ维坐标后，即可对待定位目标进行定位，具体实现请可 参见相关技术即可，本实施例在此不再详细说明。
[0073] 需要说明的是，本发明实施例中仅是W鱼眼镜头组成的视频获取装置为例进行的 说明。在具体实现过程中，本领域技术人员可W根据实际需求选择其他适用的多个超广角 镜头来组成视频获取装置。同样，可W通过适当的模型和方程推导获得相应的待定位目标 的=维坐标，进而对该待定位目标进行定位。
[0074] 通过本发明实施例提供的定位方法，由于视频获取装置包括四个鱼眼镜头的组 合，该组合能够实现在不移动视频获取装置的条件下也可W实现无盲区全景观测。由于视 频获取装置能够实现无盲区全景观测，故在获取某一待定位的目标的视频图像信息时，贝U 无需移动视频获取装置便可W获取待定位的目标的视频图像信息。由此可见，本发明实施 例提供的定位方法，可W有效避免现有定位系统中需通过借助于云台转动调整视角，或借 助于移动平台的多点拍摄，才能实现全景观测空间Ξ维信息的获取的问题。由于不存在现 有的定位系统中存在的问题，因此，也就不存因上述问题而带来的一系列的问题。
[00巧]下面参照图5 W-具体实例对本发明实施例中的定位方法进行说明。
[0076] 在本具体实例中，视频获取装置通过两个相邻的鱼眼镜头同时获取到待定位目标 的视频图像信息，并由定位系统获取到了相应的视频图像信息，具体步骤如下：
[0077] S1 :获取到待定位目标的视频图像信息。
[0078] 其中，视频图像信息分别通过鱼眼镜头1、2拍摄得到。
[0079] S2 :根据视频图像信息，获取待定位的目标相对于鱼眼镜头1的镜头光轴的入射 角即第一入射角用表示，相对于鱼眼镜头2的镜头光轴的入射角即第二入射角用ω 2表 /J、- 〇
[0080] S3 :分别确定〇1、ω2与世界坐标系的各个坐标轴的关系。
[0081] 如图5所示，为两个垂直鱼眼镜头的简易结构，该结构是将待定位目标即物体Ρ投 影到Υ0Ζ平面上对应的简易结构。
[008引就图5中所示的运种情况，ω 1与世界坐标系的各坐标轴的关系为：
[0083] -
[0084] 需要说明的是，本实例中仅是W入射角的正切关系来确定〇1、〇2与世界坐标系 的各坐标轴的关系为例，在具体实现过程中还可W是通过入射角的其他Ξ角函数关系，例 如：正弦关系、余弦关系、余切关系等来确定《1、ω,与世界坐标系的各坐标轴的关系。
[00财其中，VI、Lz-1分别表示图5中所示两个鱼眼镜头距镜头安装架的中屯、的距离。
[0086] 需要说明的是，如果将物体P投影到X0Z、或Y0X平面上时，那么两个垂直鱼眼镜头 对应的简易结构也将适应性发生变化。而对于变化后的简易结构，本领域技术人员基于图 5中所示的两个垂直鱼眼镜头的简易结构，能够合理的推测得出。
[0087] S4 :确定待定位目标即物体P与图像坐标系的关系。
[0088] 在图像坐标系的成像平面上物体的真实成像点Pd的坐标为（U，V)，图像坐标系的 原点即成像面的中屯、点的坐标为（U。，V。）。则待定位目标与图像坐标系的方位角的正切值 为
此时，由于坐标为（U，V)、（u。，V。）均为具体值，因此，可w通过上述关系 式得出待定位目标与图像坐标系的方位角，即Φ角。
[0089] S5 :通过Φ角确定待定位目标与世界坐标系的方位角，即Θ角。
[0090] 本领域技术人员应该明了，基于鱼眼镜头的等距成像规则，待定位目标与图像坐 标系的方位角，与待定位目标与世界坐标系的方位角相等。即，Φ角与Θ角相等。
[0091] 并且，通过鱼眼镜头数学模型可知，当将待定位目标即物体P投影到Y0Z平面上 时，^ =触1毋。而当待定位目标即物体P投影到X0Z平面上时，tan谷。本具体实例中， W将待定位目标即物体P投影到Y0Z平面上，确定物体P在世界坐标系中的Ξ维坐标时采 用争=记脉为例。
[0092] S6 :通过上述步骤S3至S5中确定的关系，即可确定物体P在世界坐标系中的Ξ维 坐标。
[009引旨P，将 W及互=组成方程组。由于 Y ωι、ω,Κ及Θ角均为常量，因此，通过解上述方程组即可确定物体P在世界坐标系中的Ξ 维坐标，即Ρ狂、Υ、幻。
[0094] S7 :通过Ξ维坐标，对物体Ρ进行定位。
[0095] 该具体的定位方法实例中，提出了四个鱼眼镜头视场下物体Ξ维信息的计算方 法，由于四个鱼眼镜头可W构成一个全景立体球视觉系统，因此，可W实现无盲区全景观 巧。。具体地，通过四个鱼眼镜头两两互相垂直构成的视频获取装置，可W确保空间中任意位 置上的物体至少会在两个鱼眼镜头中成像，并且，若物体出现在四个鱼眼镜头构成的全景 立体球视觉系统的正上方或者正下方，该物体将同时在四个鱼眼镜头中成像。可见，通过本 实例提供的视频获取装置，能够通过至少两个鱼眼镜头同时获取全球域空间内任意物体的 Ξ维信息。本发明实例提供的定位方法，可W仅对通过单一的视觉系统、在同一时刻进行一 次拍摄获得的视频图像数据进行分析，即可确定待定位目标在世界坐标系中的Ξ维坐标。 本发明实例中提供的运种定位方式，相较于现有的需要考虑云台转动、多点拍摄获取的视 频图像数据进行分析，算法简单。由于散发简单不仅能够减轻系统的处理负担，还能够减小 因算法复杂导致的结果误差，定位更加精确。
[009引 实施例S
[0097] 参照图6,示出了本发明实施例Ξ的一种定位系统的结构框图。
[0098] 本发明实施例的定位系统，包括：获取模块602,用于使用视频获取装置获取待定 位目标的视频图像信息，其中，视频获取装置包括固定设置的多个超广角镜头的组合，多个 超广角镜头的组合用于在不移动所述视频获取装置的条件下，获取所述视频获取装置所处 范围内的任意目标的图像信息；Ξ维坐标确定模块604,用于根据待定位目标的视频图像 信息，获取待定位目标的Ξ维坐标；目标定位模块606,用于根据获取的Ξ维坐标，对待定 位目标进行定位。
[0099] 通过本发明实施例提供的定位系统，由于视频获取装置包括多个超广角镜头的组 合，因此，在不移动视频获取装置的条件下也可W实现无盲区全景观测。由于视频获取装置 能够实现无盲区全景观测，故在获取某一待定位的目标的视频图像信息时，则无需移动视 频获取装置便可W获取待定位的目标的视频图像信息。由此可见，本发明实施例提供的定 位系统，可W有效避免现有定位系统中需通过借助于云台转动调整视角，或借助于移动平 台的多点拍摄，才能实现全景观测空间Ξ维信息的获取的问题。由于不存在现有的定位系 统中存在的问题，因此，也就不存因上述问题而带来的一系列的问题。
[0100] 实施例四
[0101] 参照图7,示出了本发明实施例四的一种定位系统的结构框图。
[0102] 本发明实施例对实施例Ξ中的定位系统进行了进一步地优化，优化后的定位系统 包括：获取模块702,用于使用视频获取装置获取待定位目标的视频图像信息，其中，视频 获取装置包括固定设置的多个超广角镜头的组合，所述多个超广角镜头的组合用于在不移 动所述视频获取装置的条件下，获取视频获取装置所处范围内的任意目标的图像信息；Ξ 维坐标确定模块704,用于根据所述待定位目标的视频图像信息，获取待定位目标的Ξ维坐 标；目标定位模块706,用于根据获取的Ξ维坐标，对待定位目标进行定位。
[0103] 优选地，固定设置的多个超广角镜头的组合为固定设置的四个鱼眼镜头的组合； 其中，四个鱼眼镜头通过镜头支架相互间隔90度水平放置。
[0104] 优选地，Ξ维坐标确定模块704包括：入射角获取模块7042,用于根据待定位目 标的视频图像信息，获取待定位目标相对于各个鱼眼镜头的镜头光轴的入射角；关系确定 模块7044,用于确定各个入射角与世界坐标系的各个坐标轴的关系，W及，确定待定位目标 与图像坐标系的关系；坐标确定模块7046,用于根据确定的关系确定待定位目标的Ξ维坐 标。
[0105] 优选地，关系确定模块7044确定各个入射角与世界坐标系的各个坐标轴的关系 时：根据各个入射角的正切值确定各个入射角与世界坐标系的各个坐标轴的关系。
[0106] 优选地，关系确定模块7044根据各个入射角的正切值确定各个入射角与世界坐 标系的各个坐标轴的关系时：根据至少两个入射角确定至少两个入射角与世界坐标系的各 个坐标轴的关系。
[0107] 优选地，关系确定模块7044确定待定位目标与图像坐标系的关系时：确定待定位 目标在图像坐标系中的成像坐标；根据待定位目标在图像坐标系中的成像坐标，确定待定 位目标与图像坐标系的方位角。
[0108] 优选地，关系确定模块7044根据待定位目标在图像坐标系中的成像坐标，确定待 定位目标与图像坐标系的方位角时：根据待定位目标在图像坐标系中的成像坐标，确定待 定位目标与图像坐标系的方位角正切值；根据方位角正切值，确定待定位目标与图像坐标 系的方位角。
[0109] 优选地，Ξ维坐标确定模块704还包括：世界坐标系的方位角确定模块7048,用于 在系确定模块7044确定待定位目标与图像坐标系的方位角之后，根据确定的待定位目标 与图像坐标系的方位角，和，按照鱼眼镜头等距投影成像规则，确定待定位目标与世界坐标 系的方位角。
[0110] 优选地，坐标确定模块7046根据确定的关系确定待定位目标的Ξ维坐标时：根据 待定位目标与世界坐标系的入射角的正切值、入射角与世界坐标系的各个坐标轴的关系、 待定位目标与世界坐标系的方位角的正切值、和，方位角与世界坐标系的至少两个坐标轴 的关系，确定待定位目标的Ξ维坐标。
[0111] 本发明实施例的定位系统用于实现前述实施例一 W及实施例二中相应的定位方 法，并且具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再寶述。
[0112] W上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可 W是或者也可W不是物理上分开的，作为单元显示的部件可W是或者也可W不是物理单 元，即可W位于一个地方，或者也可W分布到多个网络单元上。可W根据实际的需要选择其 中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性 的劳动的情况下，即可W理解并实施。
[0113] 通过W上的实施方式的描述，本领域的技术人员可W清楚地了解到各实施方式可 借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可W通过硬件。基于运样的理解，上 述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可软件产品的形式体现出来，该 计算机软件产品可W存储在计算机可读存储介质中，如R0M/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指 令用W使得一台计算机设备（可W是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行各个实施 例或者实施例的某些部分所述的方法。
[0114] 最后应说明的是：W上实施例仅用W说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽 管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然 可W对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替 换；而运些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精 神和范围。
【主权项】
1. 一种定位方法，其特征在于，包括： 使用视频获取装置获取待定位目标的视频图像信息，其中，所述视频获取装置包括固 定设置的多个超广角镜头的组合，所述多个超广角镜头的组合用于在不移动所述视频获取 装置的条件下，获取所述视频获取装置所处范围内的任意目标的图像信息； 根据所述待定位目标的视频图像信息，获取所述待定位目标的三维坐标； 根据获取的所述三维坐标，对所述待定位目标进行定位。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述固定设置的多个超广角镜头的组合 为固定设置的四个鱼眼镜头的组合；其中，所述四个鱼眼镜头通过镜头支架相互间隔90度 水平放置。3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述待定位目标的视频图像信息，获 取所述待定位目标的三维坐标的步骤包括： 根据所述待定位目标的视频图像信息，获取所述待定位目标相对于各个鱼眼镜头的镜 头光轴的入射角； 确定各个所述入射角与世界坐标系的各个坐标轴的关系，以及，确定所述待定位目标 与图像坐标系的关系； 根据确定的所述关系确定所述待定位目标的三维坐标。4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，确定各个所述入射角与世界坐标系的各 个坐标轴的关系的步骤包括： 根据各个所述入射角的正切值确定各个所述入射角与所述世界坐标系的各个坐标轴 的关系。5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据各个所述入射角的正切值确定各个 所述入射角与所述世界坐标系的各个坐标轴的关系的步骤包括： 根据至少两个所述入射角确定所述至少两个入射角与所述世界坐标系的各个坐标轴 的关系。6. 根据权利要求3至5中任一项所述的方法，其特征在于，确定所述待定位目标与图像 坐标系的关系的步骤包括： 确定所述待定位目标在所述图像坐标系中的成像坐标； 根据所述待定位目标在所述图像坐标系中的成像坐标，确定所述待定位目标与图像坐 标系的方位角。7. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，根据所述待定位目标在所述图像坐标系 中的成像坐标，确定所述待定位目标与图像坐标系的方位角的步骤包括： 根据所述待定位目标在所述图像坐标系中的成像坐标，确定所述待定位目标与图像坐 标系的方位角正切值； 根据所述方位角正切值，确定待定位目标与图像坐标系的方位角。8. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述确定待定位目标与图像坐标系的 方位角的步骤之后，还包括： 根据确定的所述待定位目标与所述图像坐标系的方位角，和，按照鱼眼镜头等距投影 成像规则，确定所述待定位目标与所述世界坐标系的方位角。9. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述根据确定的所述关系确定所述待定 位目标的三维坐标的步骤包括： 根据各个所述入射角的正切值、所述入射角与所述世界坐标系的各个坐标轴的关系、 所述待定位目标与所述世界坐标系的方位角的正切值、和，所述方位角与所述世界坐标系 的至少两个坐标轴的关系，确定所述待定位目标的三维坐标。10. -种定位系统，其特征在于，包括： 获取模块，用于使用视频获取装置获取待定位目标的视频图像信息，其中，所述视频获 取装置包括固定设置的多个超广角镜头的组合，所述多个超广角镜头的组合用于在不移动 所述视频获取装置的条件下，获取所述视频获取装置所处范围内的任意目标的图像信息； 三维坐标确定模块，用于根据所述待定位目标的视频图像信息，获取所述待定位目标 的三维坐标； 目标定位模块，用于根据获取的所述三维坐标，对所述待定位目标进行定位。11. 根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述固定设置的多个超广角镜头的组 合为固定设置的四个鱼眼镜头的组合；其中，所述四个鱼眼镜头通过镜头支架相互间隔90 度水平放置。12. 根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述三维坐标确定模块包括： 入射角获取模块，用于根据所述待定位目标的视频图像信息，获取所述待定位目标相 对于各个鱼眼镜头的镜头光轴的入射角； 关系确定模块，用于确定各个所述入射角与世界坐标系的各个坐标轴的关系，以及，确 定所述待定位目标与图像坐标系的关系； 坐标确定模块，用于根据确定的所述关系确定所述待定位目标的三维坐标。13. 根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述关系确定模块确定各个所述入射 角与世界坐标系的各个坐标轴的关系时： 根据各个所述入射角的正切值确定各个所述入射角与所述世界坐标系的各个坐标轴 的关系。14. 根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述关系确定模块根据各个所述入射 角的正切值确定各个所述入射角与所述世界坐标系的各个坐标轴的关系时： 根据至少两个所述入射角确定所述至少两个入射角与所述世界坐标系的各个坐标轴 的关系。15. 根据权利要求12至14中任一项所述的系统，其特征在于，所述关系确定模块确定 所述待定位目标与图像坐标系的关系时： 确定所述待定位目标在所述图像坐标系中的成像坐标； 根据所述待定位目标在所述图像坐标系中的成像坐标，确定所述待定位目标与图像坐 标系的方位角。16. 根据权利要求15所述的系统，其特征在于，所述关系确定模块根据所述待定位目 标在所述图像坐标系中的成像坐标，确定所述待定位目标与图像坐标系的方位角时： 根据所述待定位目标在所述图像坐标系中的成像坐标，确定所述待定位目标与图像坐 标系的方位角正切值； 根据所述方位角正切值，确定待定位目标与图像坐标系的方位角。17. 根据权利要求16所述的系统，其特征在于，所述三维坐标确定模块还包括： 世界坐标系的方位角确定模块，用于在所述关系确定模块确定待定位目标与图像坐标 系的方位角之后，根据确定的所述待定位目标与所述图像坐标系的方位角，和，按照鱼眼镜 头等距投影成像规则，确定所述待定位目标与所述世界坐标系的方位角。18.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，所述坐标确定模块根据所述关系确定 所述待定位目标的三维坐标时： 根据各个所述入射角的正切值、所述入射角与所述世界坐标系的各个坐标轴的关系、 所述待定位目标与所述世界坐标系的方位角的正切值、和，所述方位角与所述世界坐标系 的至少两个坐标轴的关系，确定所述待定位目标的三维坐标。
【文档编号】G06K9/32GK105989354SQ201510271989
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年5月25日
【发明人】王文平, 刘顺华
【申请人】乐视移动智能信息技术（北京）有限公司