一种球机的标定方法、装置、设备及存储介质与流程

1.本发明实施例涉及多传感器数据融合标定技术领域，尤其涉及一种球机的标定方法、装置、设备及存储介质。


背景技术：

2.随着智慧交通技术的不断发展，雷达与摄像机已经成为市场主流的探测设备。其中雷达是利用电磁波技术对目标进行探测，通过雷达探测到的信号可以实时检测目标的位置、速度等信息，并且设备在工作时，不易受到恶劣环境的影响，其具有较高的稳定性；球机(球型摄像机)则利用视频图像进行目标探测，其采集到的视频图像可以反映出目标对象的直观特征。雷达与球机联动检测，能够充分发挥雷达和球机各自的优势，实现更多的场景化应用。
3.在雷达和球机的联动应用中，雷达与球机分别属于不同的坐标系，因此，要使得雷达检测目标能够与球机检测的目标相互关联，就需要对雷达与球机进行联合标定，建立一套雷达笛卡尔坐标到球机ptz坐标的映射关系。
4.在现有技术中提及两种实现方法：一是通过分别测量多组目标的雷达坐标和球机ptz，根据这些参数计算出该标定矩阵。需要获取至少一组标定参数，每组标定参数包括n(n》＝4)个坐标值对，每个坐标值对包括参照物在雷达坐标系中的坐标和球机坐标系中的平面坐标值，根据标定参数以求解其次方程组的形式求解出雷达坐标系到球机坐标系的映射矩阵。但是受限于安装场景，雷达可能无法全域检测目标(如水面，封闭高速)或球机无法有效检测目标(如夜晚光照强度低)。另外，此方法需要人工进行大量标定数据采样，且对数据要求的条件苛刻，复杂度高，效果难以保证。
5.二是可以根据球机与地面的高度，雷达与地面的高度，雷达垂直俯仰角度和球机水平方向零度视场角与雷达的零度视场角的夹角，从而确定标定矩阵。通常为了提高标定效率，要求雷达和球机相对固定连接为一种刚性系统，因此需要一种安装支架用于固定雷达和球机，且需要同时内嵌姿态检测仪、测高仪以及辅助聚焦模块完成对雷达与球机的姿态检测，对地高度测量以及确定目标观测倍率等参数。所谓自动对雷达和球机进行联合标定，避免人工多次采样数据进行标定，提高标定效率，实际上依赖于特定的刚性装置，测量其固化的相对空间信息，在设备出厂前即得到其标定信息。此方法需要精确测量雷达和球机的相对空间信息，包括雷达与球机的姿态，对地相对高度。因为严重依赖产品形态，且需要依赖多个传感器测量多个参数。
6.上述两种方法在实际工程场景中，适用性较差，不具备大面积推广性。在某些应用场景下，雷达和球机为分体设备，安装的相对位置随实际的安装场景变化，无法预先获知其雷达和球机的空间相对关系，则无法确定其坐标系映射关系。


技术实现要素：

7.本发明实施例提供一种球机的标定方法、装置、设备及存储介质，以实现能够通过
设置较少数量的标定点以及简单的距离测量实现对球机的标定，不依赖于雷达与球机的一体化设备形态和高精度传感器测量设备，操作简单且广泛适用于各种安装环境。
8.第一方面，本发明实施例提供了一种球机的标定方法，包括：
9.根据第一标定点、球机和雷达在地面上投影形成的目标相对位置，确定雷达地面投影坐标系与球机地面投影坐标系之间的平面坐标映射关系，所述第一标定点任意设置在雷达探测区域内与球机的观测画面内；
10.根据第二标定点在所述球机地面投影坐标系中的第一坐标、所述雷达的高度以及所述平面坐标映射关系，确定雷达坐标系与球机参数之间的参数映射关系；所述第二标定点与所述第一标定点在所述球机地面投影坐标系下的横坐标不同；
11.分别获取至少两个标定点对应的标定点信息，根据至少两组所述标定点信息，确定所述球机的观测倍率映射函数；所述标定点信息包括：所述标定点与所述球机的直线距离，以及所述标定点对应的球机目标观测倍率；根据所述参数映射关系和所述观测倍率映射函数对所述球机进行标定。
12.进一步的，根据第一标定点、球机和雷达在地面上投影形成的目标相对位置，确定雷达地面投影坐标系与球机地面投影坐标系之间的平面坐标映射关系，包括：
13.根据所述第一标定点和所述球机地面投影点的第一相对位置，确定所述雷达地面投影坐标系与所述球机地面投影坐标系之间的旋转矩阵；
14.根据所述球机地面投影点和所述雷达地面投影点的第二相对位置，确定所述雷达地面投影坐标系与所述球机地面投影坐标系之间的平移向量；
15.根据所述旋转矩阵和所述平移向量，确定所述雷达地面投影坐标系与所述球机地面投影坐标系之间的平面坐标映射关系。
16.进一步的，根据所述第一标定点和球机地面投影点的第一相对位置，确定所述雷达地面投影坐标系与所述球机地面投影坐标系之间的旋转矩阵，包括：
17.获取所述第一标定点与所述球机地面投影点在雷达地面投影坐标系的横轴方向的第一水平距离；
18.获取所述第一标定点与所述球机地面投影点在雷达地面投影坐标系的纵轴方向的第一垂直距离；
19.基于三角函数关系，根据所述第一水平距离和所述第一垂直距离确定所述旋转矩阵。
20.进一步的，根据所述球机地面投影点和所述雷达地面投影点的第二相对位置，确定所述雷达地面投影坐标系与所述球机地面投影坐标系之间的平移向量包括：
21.获取所述球机地面投影点和所述雷达地面投影点在所述雷达地面投影坐标系的横轴方向的第二水平距离；
22.获取所述球机地面投影点和所述雷达地面投影点在所述雷达地面投影坐标系的纵轴方向的第二垂直距离；
23.根据所述第二水平距离和第二垂直距离确定平移向量。
24.进一步的，根据第二标定点在所述球机地面投影坐标系中的第一坐标、所述雷达的高度以及所述平面坐标映射关系，确定雷达坐标系与球机参数之间的参数映射关系，包括：
25.获取第二标定点在所述球机地面投影坐标系中的第一坐标和球机零点水平角；
26.根据所述第一坐标，确定所述球机水平偏转角；
27.根据所述第一坐标和所述雷达的高度确定所述球机俯仰角；
28.根据所述球机水平偏转角、所述球机零点水平角和所述平面坐标映射关系确定雷达坐标系与第一球机参数之间的第一参数映射关系；
29.根据所述球机俯仰角和所述平面坐标映射关系，确定雷达坐标系与第二球机参数之间的第二参数映射关系。
30.进一步的，根据至少两组所述标定点信息，确定所述球机的观测倍率映射函数，包括：
31.获取所述直线距离和所述球机目标观测倍率之间的一次函数；
32.根据两个标定点对应的标定点信息，确定所述一次函数的一次项系数和常数项系数；
33.根据所述一次项系数和所述常数项系数，确定所述球机的观测倍率映射函数。
34.进一步的，所述雷达地面投影坐标系是以雷达地面投影点为原点所建立的笛卡尔直角坐标系；
35.所述球机地面投影坐标系是以球机地面投影点为原点，以所述球机地面投影点和所述第一标定点的连线方向为横轴所建立的笛卡尔直角坐标系。
36.第二方面，本发明实施例还提供了一种球机的标定装置，该装置包括：
37.第一确定模块，用于根据第一标定点、球机和雷达在地面上投影形成的目标相对位置，确定雷达地面投影坐标系与球机地面投影坐标系之间的平面坐标映射关系，所述第一标定点任意设置在雷达探测区域内与球机的观测画面内；
38.第二确定模块，用于根据第二标定点在所述球机地面投影坐标系中的第一坐标、所述雷达的高度以及所述平面坐标映射关系，确定雷达坐标系与球机参数之间的参数映射关系；所述第二标定点与所述第一标定点在所述球机地面投影坐标系下的横坐标不同；
39.第三确定模块，用于分别获取至少两个标定点对应的标定点信息，根据至少两组所述标定点信息，确定所述球机的观测倍率映射函数；所述标定点信息包括：所述标定点与所述球机的直线距离，以及所述标定点对应的球机目标观测倍率；标定模块，用于根据所述参数映射关系和所述观测倍率映射函数对所述球机进行标定。
40.第三方面，本发明实施例还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如本发明实施例中任一所述的球机的标定方法。
41.第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本发明实施例中任一所述的球机的标定方法。
42.本发明实施例通过根据第一标定点、球机和雷达在地面上投影形成的目标相对位置，确定雷达地面投影坐标系与球机地面投影坐标系之间的平面坐标映射关系，第一标定点任意设置在雷达探测区域内与球机的观测画面内；根据第二标定点在球机地面投影坐标系中的第一坐标、雷达的高度以及平面坐标映射关系，确定雷达坐标系与球机参数之间的参数映射关系；第二标定点与第一标定点在球机地面投影坐标系下的横坐标不同；分别获取至少两个标定点对应的标定点信息，根据至少两组标定点信息，确定球机的观测倍率映
射函数；标定点信息包括：标定点与球机的直线距离，以及标定点对应的球机目标观测倍率；根据参数映射关系和观测倍率映射函数对球机进行标定，能够设置较少数量的标定点以及简单的距离测量实现对球机的标定，不依赖于雷达与球机的一体化设备形态和高精度传感器测量设备，操作简单且广泛适用于各种安装环境。由于标定点的数量较少，且设置位置相对随意，能够提高标定过程的安全性。
附图说明
43.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
44.图1是本发明实施例一中的一种球机的标定方法的流程图；
45.图2是一种球机和雷达的安装位置示意图；
46.图3是一种雷达地面投影坐标系和球机地面投影坐标系的示意图；
47.图4是一种球机空间坐标系的示意图；
48.图5是本发明实施例二中的一种球机的标定方法的流程图；
49.图6是本发明实施例三中的一种球机的标定方法的流程图；
50.图7是本发明实施例三中的一种球机的标定装置的结构示意图；
51.图8是本发明实施例四中的一种计算机设备的结构示意图。
具体实施方式
52.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
53.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
54.实施例一
55.图1为本发明实施例一提供的一种球机的标定方法的流程图，本实施例可适用于确定雷达笛卡尔坐标系到球机ptz坐标系的参数映射关系，根据该参数映射关系对球机进行标定的情况，该方法可以由本发明实施例中的球机的标定装置来执行，该装置可采用软件和/或硬件的方式实现，如图1所示，该方法具体包括如下步骤：
56.s110，根据第一标定点、球机和雷达在地面上投影形成的目标相对位置，确定雷达地面投影坐标系与球机地面投影坐标系之间的平面坐标映射关系；第一标定点任意设置在雷达探测区域内与球机的观测画面内。
57.其中，第一标定点可以是在地面上所选择的作为参照物的位置点，该第一标定点设置在任意设置在雷达探测区域内和球机的观测画面内，优选的该第一标定点与球机的观测画面中心点重合。
58.示例性的，在实际安装球机和雷达的场景下，为了便于确定第一标定点，可以在雷
达探测区域内放置一个标定物，将该标定物所在的位置点作为第一标定点，通过调节球机的参数以使标定物清晰出现在球机的观测画面中心点上。在本发明实施例中，用户可以根据安装球机和雷达的环境，在一定的安全区域内灵活设置选择第一标定点，广泛适用于各种安装环境，保证用户在安装过程中的安全。
59.如图2所示，一般地，球机10和雷达20安装在同一高度的杆件上，其中，球机和雷达的安装方式和安装位置不做限定，可以根据实际的安装环境灵活确定。球机10和雷达20可以是一体式安装，也可以是分体式安装，球机和雷达可以安装在同一杆件上，也可以分别安装在不同的杆件上。在雷达探测区域内放置一个标定物30，标定物30对应的位置为第一标定点。
60.对球机的标定过程在于确定球机的ptz参数，ptz为pan/tilt/zoom的简写，分别表示球机的左右移动、上下移动及观测倍率，左右移动和上下移动用于控制球机的观测范围，使观测对象处于球机观测画面的中心；观测倍率用于控制球机镜头的焦距，对观测对象进行聚焦。可以通过确定雷达地面投影坐标系与球机地面投影坐标系之间的平面坐标映射关系标定球机的pt参数。
61.具体的，将球机10和雷达20投影到地面上，分别建立以球机地面投影点11为原点的球机地面投影坐标系和以雷达地面投影点21为原点的雷达地面投影坐标系。根据第一标定点与球机地面投影点的相对位置、球机地面投影点与雷达地面投影点之间的相对位置确定平移向量和旋转矩阵；根据平移向量和旋转矩阵确定雷达地面投影坐标系与球机地面投影坐标系之间的平面坐标映射关系。
62.可选的，雷达地面投影坐标系是以雷达地面投影点为原点所建立的笛卡尔直角坐标系；球机地面投影坐标系是以球机地面投影点为原点，以球机地面投影点和第一标定点的连线方向为横轴所建立的笛卡尔直角坐标系。
63.示例性的，如图3所示，球机地面投影坐标系可以是以球机地面投影点oc为原点，以球机地面投影点oc和第一标定点m的连线方向为横轴所建立的笛卡尔直角坐标系xcocyc。雷达地面投影坐标系可以是以雷达地面投影点or为原点所建立的笛卡尔直角坐标系xroryr；雷达地面投影坐标系的横轴和纵轴可以根据雷达的实际安装环境和应用需求所确定，例如在路口安装雷达，可以设定雷达地面投影坐标系的横轴与道路方向相同。
64.s120，根据第二标定点在球机地面投影坐标系中的第一坐标、雷达的高度以及平面坐标映射关系，确定雷达坐标系与球机参数之间的参数映射关系；第二标定点与第一标定点在球机地面投影坐标系下的横坐标不同。
65.其中，第二标定点n与第一标定点m在所述球机地面投影坐标系下的横坐标不同。
66.示例性的，获取第二标定点的方式可以是移动放置在第一标定点的标定物，以使标定物所在的第二标定点n与第一标定点m在球机地面投影坐标系下的横坐标不同。
67.具体的，根据先验知识可知，即控制球机的左右移动的p参数，根据球机水平偏转角α和球机零点的水平角p0所确定，其中，球机零点的水平角p0根据球机的安装状态所确定。球机水平偏转角是指球机相对于球机零点水平角的偏转角度。控制球机的上下移动的t参数，根据球机俯仰角β所确定，球机俯仰角是指球机的观测画面中心对准观测对象时球机的俯仰角度。
68.示例性的，根据第二标定点在球机地面投影坐标系中的第一坐标和确定球机水平
偏转角α；根据第二标定点在球机地面投影坐标系中的第一坐标确定球机俯仰角。从而确定雷达坐标系与球机参数之间的参数映射关系。
69.示例性的，图4是球机空间坐标系的示意图，球机空间坐标系是以球机地面投影点与球机安装位置的连线为z轴。如图4所示，球机俯仰角β为球机空间坐标系z轴方向与第二标定点和球机地面投影点的连线之间的夹角。球机水平偏转角α为球机空间坐标系横轴方向与第二标定点和球机地面投影点的连线之间的夹角。
70.s130，分别获取至少两个标定点对应的标定点信息，根据至少两组标定点信息，确定球机的观测倍率映射函数；标定点信息包括：标定点与球机的直线距离，以及标定点对应的球机目标观测倍率。
71.其中，至少两个标定点可以包括：第一标定点和第二标定点。
72.其中，球机目标观测倍率是指在球机的观测画面内检测到观测对象时，对球机进行焦距调节直至观测对象清晰可见所对应的观测倍率，可以从球机中直接获取。
73.具体的，在对球机的pt参数进行标定之后，还需要对应球机的z参数进行标定。由先知经验可知，球机目标观测倍率和观测对象与球机的直线距离成正比关系。因此，在地面上获取至少两个标定点，分别获取该标定点与球机的直线距离，以及球机在观测画面内可以清晰观测到该标定点放置的标定物时的球机目标观测倍率。根据至少两组标定点信息：标定点与球机的直线距离，以及标定点对应的球机目标观测倍率，确定标定点与球机之间的目标观测倍率函数。球机在观测到观测对象时，根据观测对象在球机地面投影坐标系中的位置，确定标定点与球机的直线距离，从而根据该目标观测倍率函数可以确定该直线距离对应的球机目标观测倍率，从而自动调节球机焦距，对观测对象聚焦。
74.示例性的，获取标定点的方式可以是在雷达探测区域内放置一个标定物，将该标定物所在的位置点作为标定点，获取标定点与球机的直线距离，并调节球机的参数记录各标定物清晰出现在球机的观测画面中心点上时球机目标观测倍率。通过移动标定物，从而获取多个标定点对应的标定点信息。
75.示例性的，获取标定点与球机的直线距离的方式可以为直接测量标定点与球机安装位置之间的距离。但是在一些安装环境中，无法直接测量标定点与球机安装位置之间的距离，或者需要借助红外线工具。因此，标定点与球机的直线距离可以通过获取球机安装高度，以及标定点与球机地面投影点之间的直线距离，利用三角函数的关系确定标定点与球机的直线距离。
76.s140，根据参数映射关系和观测倍率映射函数对球机进行标定。
77.具体的，根据参数映射关系所反映的球机pt参数和观测倍率映射函数所反映的球机z参数对球机进行标定，实现雷达笛卡尔坐标系到球机ptz坐标系的映射，对雷达检测目标和球机检测目标之间建立关联。
78.本实施例的技术方案，通过根据第一标定点、球机和雷达在地面上投影形成的目标相对位置，确定雷达地面投影坐标系与球机地面投影坐标系之间的平面坐标映射关系，第一标定点任意设置在雷达探测区域内与球机的观测画面内；根据第二标定点在球机地面投影坐标系中的第一坐标、雷达的高度以及平面坐标映射关系，确定雷达坐标系与球机参数之间的参数映射关系；第二标定点与第一标定点在球机地面投影坐标系下的横坐标不同；分别获取至少两个标定点对应的标定点信息，根据至少两组标定点信息，确定球机的观
测倍率映射函数；标定点信息包括：标定点与球机的直线距离，以及标定点对应的球机目标观测倍率；根据参数映射关系和观测倍率映射函数对球机进行标定，能够设置较少数量的标定点以及简单的距离测量实现对球机的标定，不依赖于雷达与球机的一体化设备形态和高精度传感器测量设备，操作简单且广泛适用于各种安装环境。由于标定点的数量较少，且设置位置相对随意，能够提高标定过程的安全性。
79.实施例二
80.图5为本发明实施例二中的一种球机的标定方法的流程图，本实施例以上述实施例为基础进行优化，在本实施例中，根据第一标定点、球机和雷达在地面上投影形成的目标相对位置，确定雷达地面投影坐标系与球机地面投影坐标系之间的平面坐标映射关系，包括：根据第一标定点和球机地面投影点的第一相对位置，确定雷达地面投影坐标系与球机地面投影坐标系之间的旋转矩阵；根据球机地面投影点和雷达地面投影点的第二相对位置，确定雷达地面投影坐标系与球机地面投影坐标系之间的平移向量；根据旋转矩阵和平移向量，确定雷达地面投影坐标系与球机地面投影坐标系之间的平面坐标映射关系。
81.如图5所示，本实施例的方法具体包括如下步骤：
82.s210，根据第一标定点和球机地面投影点的第一相对位置，确定雷达地面投影坐标系与球机地面投影坐标系之间的旋转矩阵。
83.其中，雷达地面投影坐标系与球机地面投影坐标系之间的旋转矩阵表示，雷达地面投影坐标系与球机地面投影坐标系之间的旋转方向，由旋转角度确定，即：
84.旋转矩阵为其中，θ为旋转角度。
85.示例性的，如图3所示，旋转角度θ为球机地面投影坐标系xcocyc的横轴方向xc与雷达地面投影坐标系xroryr的横轴方向xr之间的夹角，即∠mocm0。其中，第一标定点m、球机地面投影点oc以及第一标定点m对应的垂点m0构成∠mocm0，其中垂点m0是第一标定点m在穿过球机地面投影点oc且与雷达地面投影坐标系xroryr的纵轴方向yr相同的平行的线上的垂点。
86.根据三角函数知识，根据三角形mm0oc的任意两个边长可以确定cosθ和sinθ。因此，第一标定点和球机地面投影点的第一相对位置可以包括以下任意两个距离：第一标定点和球机地面投影点在雷达地面投影坐标系的横轴方向的第一水平距离、第一标定点和球机地面投影点在雷达地面投影坐标系的纵轴方向的第一垂直距离以及第一标定点和球机地面投影点的直线距离。
87.s220，根据球机地面投影点和雷达地面投影点的第二相对位置，确定雷达地面投影坐标系与球机地面投影坐标系之间的平移向量。
88.其中，雷达地面投影坐标系与球机地面投影坐标系之间的平移向量表示雷达地面投影坐标系与球机地面投影坐标系之间在水平方向和垂直方向的偏差量。
89.示例性的，如图3所示，球机地面投影点和雷达地面投影点的第二相对位置包括：雷达地面投影点和球机地面投影点在雷达地面投影坐标系xroryr的纵轴方向yr方向上的第二垂直距离b，以及雷达地面投影点和球机地面投影点在雷达地面投影坐标系xroryr的横轴方向xr方向上的第二水平距离a，则平移向量确定为[a b]。第二垂直距离b表示雷达地面投影坐标系与球机地面投影坐标系之间的纵向平移量；第二水平距离a表示雷达地面投影坐标系与球机地面投影坐标系之间的横向平移量。
[0090]
s230，根据旋转角和平移向量，确定雷达地面投影坐标系与球机地面投影坐标系之间的平面坐标映射关系。
[0091]
具体的，旋转矩阵为其中，θ为旋转角度；平移向量确定为则雷达地面投影坐标系xroryr与球机地面投影坐标系xcocyc之间的映射关系为：
[0092][0093]
其中，为观测对象在球机地面投影坐标系xcocyc中的坐标，为观测对象在雷达地面投影坐标系xroryr中的坐标。
[0094]
从而，可以确定球机地面投影坐标系xcocyc与雷达地面投影坐标系xroryr的平面坐标映射关系为：
[0095][0096]
需要说明的是，第二水平距离a和第二垂直距离b均为正值，a、b前的符号根据安装雷达和球机的相对方位确定。若球机地面投影点在雷达地面投影坐标系的横轴正向方向，则+a，反之为-a；若球机地面投影点在雷达地面投影坐标系的纵轴正向方向，则+b，反之为-b。
[0097]
通常雷达和球机安装在同一杆件上，此时，上述平面坐标映射关系可以简化为
[0098][0099]
即球机地面投影点在雷达地面投影坐标系的纵轴上。
[0100]
s240，根据第二标定点在球机地面投影坐标系中的第一坐标、雷达的高度以及平面坐标映射关系，确定雷达坐标系与球机参数之间的参数映射关系；第二标定点与所述第一标定点在所述球机地面投影坐标系下的横坐标不同。
[0101]
s250，分别获取至少两个标定点对应的标定点信息，根据至少两组标定点信息，确定球机的观测倍率映射函数；标定点信息包括：标定点与球机的直线距离，以及标定点对应的球机目标观测倍率。
[0102]
s260，根据坐标映射关系和观测倍率映射函数对球机进行标定。
[0103]
本实施例的技术方案，根据第一标定点、球机和雷达在地面上投影形成的目标相
对位置，确定雷达地面投影坐标系与球机地面投影坐标系之间的平面坐标映射关系，第一标定点任意设置在雷达探测区域内与球机的观测画面内；根据第二标定点在球机地面投影坐标系中的第一坐标、雷达的高度以及平面坐标映射关系，确定雷达坐标系与球机参数之间的参数映射关系；第二标定点与第一标定点在球机地面投影坐标系下的横坐标不同；分别获取至少两个标定点对应的标定点信息，标定点信息包括：标定点与球机的直线距离，以及标定点对应的球机目标观测倍率；至少两个标定点包括：第一标定点和第二标定点；根据至少两组标定点信息，确定球机的观测倍率映射函数；根据参数映射关系和观测倍率映射函数对球机进行标定，能够设置较少数量的标定点以及简单的距离测量实现对球机的标定，不依赖于雷达与球机的一体化设备形态和高精度传感器测量设备，操作简单且广泛适用于各种安装环境。由于标定点的数量较少，且设置位置相对随意，能够提高标定过程的安全性。
[0104]
可选的，根据标定点和球机地面投影点的第一相对位置，确定雷达地面投影坐标系与球机地面投影坐标系之间的旋转矩阵，包括：
[0105]
获取标定点与球机地面投影点在雷达地面投影坐标系的横轴方向的第一水平距离；
[0106]
获取标定点与球机地面投影点在雷达地面投影坐标系的纵轴方向的第一垂直距离；
[0107]
基于三角函数关系，根据第一水平距离和所述第一垂直距离确定旋转矩阵。
[0108]
具体的，如图3所示，获取标定点m与球机地面投影点oc在雷达地面投影坐标系xroryr的横轴方向xr的第一水平距离d1，以及在雷达地面投影坐标系xroryr的横轴方向yr的第一垂直距离d2，则
[0109][0110][0111]
从而可以确定旋转矩阵为
[0112]
可选的，根据球机地面投影点和雷达地面投影点的第二相对位置，确定雷达地面投影坐标系与球机地面投影坐标系之间的平移向量包括：
[0113]
获取球机地面投影点和雷达地面投影点在雷达地面投影坐标系的横轴方向的第二水平距离；
[0114]
获取球机地面投影点和雷达地面投影点在雷达地面投影坐标系的纵轴方向的第二垂直距离；
[0115]
根据第二水平距离和第二垂直距离确定平移向量。
[0116]
具体的，如图3所示，获取球机地面投影点oc和雷达地面投影点or在雷达地面投影坐标系xroryr的横轴方向xr的第二水平距离a，以及在雷达地面投影坐标系xroryr的纵轴方
向yr的第二垂直距离b，从而可以确定平移向量为[a b]。
[0117]
实施例三
[0118]
图6为本发明实施例二中的一种球机的标定方法的流程图，本实施例以上述实施例为基础进行优化，在本实施例中，根据第二标定点在球机地面投影坐标系中的第一坐标、雷达的高度以及平面坐标映射关系，确定雷达坐标系与球机参数之间的参数映射关系，包括：根据第一坐标，确定球机水平偏转角；根据第一坐标和雷达的高度确定球机俯仰角；根据球机水平偏转角和所述平面坐标映射关系确定雷达坐标系与第一球机参数之间的第一参数映射关系；根据球机水平偏转角和球机俯仰角，确定雷达坐标系与第二球机参数之间的第二参数映射关系。
[0119]
如图6所示，本实施例的方法具体包括如下步骤：
[0120]
s310，根据第一标定点、球机和雷达在地面上投影形成的目标相对位置，确定雷达地面投影坐标系与球机地面投影坐标系之间的平面坐标映射关系；第一标定点任意设置在雷达探测区域内与球机的观测画面内。
[0121]
s320，获取第二标定点在球机地面投影坐标系中的第一坐标和球机零点水平角，根据第一坐标，确定球机水平偏转角。
[0122]
其中，球机零点水平角p0是指球机在零点位置对应的水平角。可以通过在第一标定点上设置标定物，调节球机的参数以使第一标定点处的标定物清晰出现在球机的观测画面中心点上时，获取球机对应的偏转角度。
[0123]
如图4所示，根据第二标定点p在球机地面投影坐标系下的坐标(x
cp
,y
cp
)可以确定球机水平偏转角α为：
[0124][0125]
s330，根据第一坐标和雷达的高度确定球机俯仰角。
[0126]
如图4所示，根据第二标定点n在球机地面投影坐标系下的坐标(xc,yc)和球机的设置高度hc可以确定球机俯仰角β，该俯仰角与球机和第二标定点的连线相对于地面的夹角相等，因此，球机俯仰角β为：
[0127][0128]
s340，根据球机水平偏转角和平面坐标映射关系确定雷达坐标系与第一球机参数之间的第一参数映射关系。
[0129]
其中，第一球机参数为球机的p参数，根据先验知识可知第一球机参数p与球机水平偏转角α和球机零点水平角p0的关系为：p＝α+p0。
[0130]
具体的，球机地面投影坐标系xcocyc与雷达地面投影坐标系xroryr的平面坐标映射关系为：
[0131][0132]
将平面坐标映射关系代入球机水平偏转角α得到雷达坐标系与第一球机参数(p参数)之间的第一参数映射关系为：
[0133][0134]
s350，根据球机水平偏转角和球机俯仰角，确定雷达坐标系与第二球机参数之间的第二参数映射关系。
[0135]
其中，第二球机参数为球机的t参数，根据先验知识可知第二球机参数t与球机俯仰角β的关系为：t＝β。
[0136]
将平面坐标映射关系代入球机俯仰角β得到雷达坐标系与第二球机参数(t参数)之间的第二参数映射关系为：
[0137][0138]
s360，分别获取至少两个标定点对应的标定点信息，根据至少两组标定点信息，确定球机的观测倍率映射函数；标定点信息包括：标定点与球机的直线距离，以及标定点对应的球机目标观测倍率。
[0139]
s370，根据坐标映射关系和观测倍率映射函数对球机进行标定。
[0140]
本实施例的技术方案，通过根据第一标定点、球机和雷达在地面上投影形成的目标相对位置，确定雷达地面投影坐标系与球机地面投影坐标系之间的平面坐标映射关系，第一标定点任意设置在雷达探测区域内与球机的观测画面内；根据第二标定点在球机地面投影坐标系中的第一坐标、雷达的高度以及平面坐标映射关系，确定雷达坐标系与球机参数之间的参数映射关系；第二标定点与第一标定点在球机地面投影坐标系下的横坐标不同；分别获取至少两个标定点对应的标定点信息，根据至少两组标定点信息，确定球机的观测倍率映射函数；标定点信息包括：标定点与球机的直线距离，以及标定点对应的球机目标观测倍率；根据参数映射关系和观测倍率映射函数对球机进行标定，能够设置较少数量的标定点以及简单的距离测量实现对球机的标定，不依赖于雷达与球机的一体化设备形态和高精度传感器测量设备，操作简单且广泛适用于各种安装环境。由于标定点的数量较少，且
设置位置相对随意，能够提高标定过程的安全性。具体体现在本实施例无需测量任何角度值，只需测量a，b，d1和d2四个距离值和球机的安装高度hc即可确定雷达坐标系与球机参数之间的参数映射关系和观测倍率映射函数，从而对球机进行标定。
[0141]
可选的，根据至少两组标定点信息，确定标定点与球机之间的观测倍率映射函数，包括：
[0142]
获取直线距离和球机目标观测倍率之间的一次函数；
[0143]
根据两个标定点对应的标定点信息，确定一次函数的一次项系数和常数项系数；
[0144]
根据一次项系数和常数项系数，确定标定点在雷达地面投影坐标系下的坐标与球机的球机目标观测倍率的观测倍率映射函数。
[0145]
具体的，根据球机的基本原理可知，球机目标观测倍率与标定点和球机的直线距离成一次函数z＝kr+c，其中h为标定点和球机的直线距离，z为球机目标观测倍率，k为一次项系数，c为常数项系数。通过两组标定信息(r1,z1)和(r2,z2)确定一次项系数k的值和常数项系数c的值。从而确定标定点在雷达地面投影坐标系下的坐标与球机的球机目标观测倍率的观测倍率映射函数。
[0146]
其中，r1可以为第一标定点与球机的距离，z1为第一标定点对应的球机目标观测倍率；h2可以为第二标定点与球机的距离，z2为第二标定点对应的球机目标观测倍率。
[0147]
示例性的，标定点在在雷达地面投影坐标系下的坐标为(xr,yr)，标定点(xc,yc)和球机的直线距离为：
[0148][0149]
可选的，根据至少两组标定点信息，确定标定点与球机之间的观测倍率映射函数，还包括：根据至少两个直线距离和直线距离对应的球机目标观测倍率进行曲线拟合，确定标定点在雷达地面投影坐标系下的坐标与球机的球机目标观测倍率的观测倍率映射函数。
[0150]
实施例四
[0151]
图7为本发明实施例四提供的一种球机的标定装置的结构示意图。本实施例可适用于确定雷达笛卡尔坐标系到球机ptz坐标系的参数映射关系，根据该参数映射关系对球机进行标定的情况，该装置可采用软件和/或硬件的方式实现，该装置可集成在任何提供球机标定的功能的设备中，如图7所示，球机的标定装置具体包括：第一确定模块410、第二确定模块420、第三确定模块430和标定模块440。
[0152]
其中，第一确定模块410，用于根据第一标定点、球机和雷达在地面上投影形成的目标相对位置，确定雷达地面投影坐标系与球机地面投影坐标系之间的平面坐标映射关系，所述第一标定点任意设置在雷达探测区域内与球机的观测画面内；
[0153]
第二确定模块420，用于根据第二标定点在所述球机地面投影坐标系中的第一坐标、所述雷达的高度以及所述平面坐标映射关系，确定雷达坐标系与球机参数之间的参数映射关系；所述第二标定点与所述第一标定点在所述球机地面投影坐标系下的横坐标不同；
[0154]
第三确定模块430，用于分别获取至少两个标定点对应的标定点信息，根据至少两
组所述标定点信息，确定所述球机的观测倍率映射函数；所述标定点信息包括：所述标定点与所述球机的直线距离，以及所述标定点对应的球机目标观测倍率；标定模块440，根据所述参数映射关系和所述观测倍率映射函数对所述球机进行标定。
[0155]
可选的，所述第一确定模块410，包括：
[0156]
第一确定单元，用于根据所述第一标定点和所述球机地面投影点的第一相对位置，确定所述雷达地面投影坐标系与所述球机地面投影坐标系之间的旋转矩阵；
[0157]
第二确定单元，用于根据所述球机地面投影点和所述雷达地面投影点的第二相对位置，确定所述雷达地面投影坐标系与所述球机地面投影坐标系之间的平移向量；
[0158]
第三确定单元，用于根据所述旋转矩阵和所述平移向量，确定所述雷达地面投影坐标系与所述球机地面投影坐标系之间的平面坐标映射关系。
[0159]
可选的，第一确定单元，具体用于：
[0160]
获取所述第一标定点与所述球机地面投影点在雷达地面投影坐标系的横轴方向的第一水平距离；
[0161]
获取所述第一标定点与所述球机地面投影点在雷达地面投影坐标系的纵轴方向的第一垂直距离；
[0162]
基于三角函数关系，根据所述第一水平距离和所述第一垂直距离确定所述旋转矩阵。
[0163]
可选的，第二确定单元，具体用于：
[0164]
获取所述球机地面投影点和所述雷达地面投影点在所述雷达地面投影坐标系的横轴方向的第二水平距离；
[0165]
获取所述球机地面投影点和所述雷达地面投影点在所述雷达地面投影坐标系的纵轴方向的第二垂直距离；
[0166]
根据所述第二水平距离和第二垂直距离确定平移向量。
[0167]
可选的，所述第二确定模块420，具体用于：
[0168]
获取第二标定点在所述球机地面投影坐标系中的第一坐标和球机零点水平角；
[0169]
根据所述第一坐标，确定所述球机水平偏转角；
[0170]
根据所述第一坐标和所述雷达的高度确定所述球机俯仰角；
[0171]
根据所述球机水平偏转角、所述球机零点水平角和所述平面坐标映射关系确定雷达坐标系与第一球机参数之间的第一参数映射关系；
[0172]
根据所述球机俯仰角和所述平面坐标映射关系，确定雷达坐标系与第二球机参数之间的第二参数映射关系。
[0173]
可选的，所述第三确定模块430，具体用于
[0174]
获取所述直线距离和所述球机目标观测倍率之间的一次函数；
[0175]
根据两个标定点对应的标定点信息，确定所述一次函数的一次项系数和常数项系数；
[0176]
根据所述一次项系数和所述常数项系数，确定所述球机的观测倍率映射函数。
[0177]
可选的，所述雷达地面投影坐标系是以雷达地面投影点为原点所建立的笛卡尔直角坐标系；
[0178]
所述球机地面投影坐标系是以球机地面投影点为原点，以所述球机地面投影点和
所述第一标定点的连线方向为横轴所建立的笛卡尔直角坐标系。
[0179]
上述产品可执行本发明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。
[0180]
实施例五
[0181]
图8为本发明实施例五提供的一种计算机设备的结构框图，如图8所示，该计算机设备包括处理器510、存储器520、输入装置530和输出装置540；计算机设备中处理器510的数量可以是一个或多个，图8中以一个处理器510为例；计算机设备中的处理器510、存储器520、输入装置530和输出装置540可以通过总线或其他方式连接，图8中以通过总线连接为例。
[0182]
存储器520作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的球机的标定方法对应的程序指令/模块(例如，球机的标定装置中的第一确定模块410、第二确定模块420、第三确定模块430和标定模块440)。处理器510通过运行存储在存储器520中的软件程序、指令以及模块，从而执行计算机设备的各种功能应用以及数据处理，即实现上述的球机的标定方法。
[0183]
存储器520可主要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系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据终端的使用所创建的数据等。此外，存储器520可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储器520可进一步包括相对于处理器510远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至计算机设备。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。
[0184]
输入装置530可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与计算机设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置540可包括显示屏等显示设备。
[0185]
实施例六
[0186]
本发明实施例六提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本技术所有发明实施例提供的球机的标定方法：根据第一标定点、球机和雷达在地面上投影形成的目标相对位置，确定雷达地面投影坐标系与球机地面投影坐标系之间的平面坐标映射关系，第一标定点任意设置在雷达探测区域内与球机的观测画面内；根据第二标定点在球机地面投影坐标系中的第一坐标、雷达的高度以及平面坐标映射关系，确定雷达坐标系与球机参数之间的参数映射关系；第二标定点与第一标定点在球机地面投影坐标系下的横坐标不同；分别获取至少两个标定点对应的标定点信息，根据至少两组标定点信息，确定球机的观测倍率映射函数；标定点信息包括：标定点与球机的直线距离，以及标定点对应的球机目标观测倍率；根据参数映射关系和观测倍率映射函数对球机进行标定。
[0187]
可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的
任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
[0188]
计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
[0189]
计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、电线、光缆、rf等等，或者上述的任意合适的组合。
[0190]
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言，诸如java、smalltalk、c++，还包括常规的过程式程序设计语言，诸如“c”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络包括局域网(lan)或广域网(wan)连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
[0191]
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。