技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及攝像機(jī)標(biāo)定的技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于體育場(chǎng)標(biāo)志線的攝像機(jī)外參數(shù)確定方法及一種基于體育場(chǎng)標(biāo)志線的攝像機(jī)外參數(shù)確定系統(tǒng)。

背景技術(shù)

攝像機(jī)定標(biāo)的基本目的就是建立起真實(shí)空間中的三維世界坐標(biāo)與圖像空間中的二維像素坐標(biāo)之間的映射關(guān)系。這種映射關(guān)系是由攝像機(jī)成像的幾何模型決定的，確定這些幾何模型相關(guān)參數(shù)的過程就稱為攝像機(jī)定標(biāo)。

具體而言，攝像機(jī)參數(shù)可以細(xì)分為外參數(shù)和內(nèi)參數(shù)。內(nèi)參數(shù)反映了攝像機(jī)本身的光學(xué)特性，具體包括攝像機(jī)的焦距，主點(diǎn)和鏡頭畸變系數(shù)等。外參數(shù)反映了攝像機(jī)與拍攝景物的相對(duì)位置關(guān)系，具體包括攝像機(jī)的旋轉(zhuǎn)矩陣，位移矢量。確定了攝像機(jī)的內(nèi)外參數(shù)，也就建立起了空間中的任意點(diǎn)和其在圖像上的成像點(diǎn)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

在實(shí)際應(yīng)用中，由于攝像機(jī)的內(nèi)參數(shù)由攝像機(jī)本身的特性決定，可以通過定標(biāo)算法在實(shí)驗(yàn)室中通過反復(fù)實(shí)驗(yàn)測(cè)量得到。而攝像機(jī)的外參數(shù)取決于攝像機(jī)和被拍攝物體的相對(duì)位置和姿態(tài)，不能預(yù)先求得，需要在實(shí)際拍攝時(shí)才能計(jì)算得到。

現(xiàn)有技術(shù)中，攝像機(jī)外參數(shù)通常利用特征點(diǎn)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系來確定，然而，由于用來計(jì)算攝像機(jī)外參數(shù)的點(diǎn)特征是局部特征，容易受到人員或其它物體遮擋或污損，尤其在體育比賽轉(zhuǎn)播的應(yīng)用中，極易造成在實(shí)際中無法選點(diǎn)或者選點(diǎn)不準(zhǔn)確的情況，在這種情況下，攝像機(jī)外參數(shù)的標(biāo)定就難以完成或者標(biāo)定不夠準(zhǔn)確。

因此，目前需要本領(lǐng)域技術(shù)人員迫切解決的一個(gè)技術(shù)問題就是：如何能夠創(chuàng)新地提出一種基于體育場(chǎng)標(biāo)志線的攝像機(jī)外參數(shù)確定方案，以應(yīng)對(duì)實(shí)際中無法選點(diǎn)的情況，并保證攝像機(jī)外參數(shù)標(biāo)定的準(zhǔn)確度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于體育場(chǎng)標(biāo)志線的攝像機(jī)外參數(shù)確定方法及系統(tǒng)，以應(yīng)對(duì)實(shí)際中無法選點(diǎn)的情況，并保證攝像機(jī)外參數(shù)標(biāo)定的準(zhǔn)確度。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實(shí)施例公開了一種基于體育場(chǎng)標(biāo)志線的攝像機(jī)外參數(shù)確定方法，包括：

在拍攝的體育場(chǎng)圖像中選定標(biāo)志線；

獲取所述標(biāo)志線在實(shí)際體育場(chǎng)平面上的第一坐標(biāo)，以及，在所拍攝體育場(chǎng)圖像上的第二坐標(biāo)；

依據(jù)所述第一坐標(biāo)和第二坐標(biāo)，生成在實(shí)際體育場(chǎng)平面上的標(biāo)志線和在體育場(chǎng)圖像上的標(biāo)志線之間的投影映射關(guān)系；

依據(jù)所述標(biāo)志線的投影映射關(guān)系，計(jì)算在實(shí)際體育場(chǎng)平面上的點(diǎn)和在體育場(chǎng)圖像上的點(diǎn)之間的投影映射關(guān)系；

依據(jù)所述點(diǎn)的投影映射關(guān)系，以及，預(yù)先獲得的攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)，計(jì)算當(dāng)前攝像機(jī)外參數(shù)矩陣的初始值；

對(duì)所述攝像機(jī)外參數(shù)矩陣的初始值進(jìn)行優(yōu)化，獲得最終的攝像機(jī)外參數(shù)矩陣。

優(yōu)選的，所述標(biāo)志線包括4條直線，并且所述4條直線中不存在3條相互平行的直線。

優(yōu)選的，所述標(biāo)志線至少為構(gòu)成四邊形的四條邊線。

優(yōu)選的，所述標(biāo)志線通過以下步驟選定：

針對(duì)當(dāng)前需要選定的所有標(biāo)志線，在所述體育場(chǎng)圖像中相應(yīng)的標(biāo)志線位置上，分別針對(duì)各條標(biāo)志線選取兩個(gè)不重合的像素點(diǎn)；

分別由所述兩個(gè)不重合像素點(diǎn)確定出相應(yīng)的標(biāo)志線。

優(yōu)選的，通過以下步驟依據(jù)兩個(gè)像素點(diǎn)確定一條標(biāo)志線：

若像素點(diǎn)A的坐標(biāo)為(x₀，y₀)，像素點(diǎn)B的坐標(biāo)為(x₁，y₁)，則所述標(biāo)志線AB的參數(shù)坐標(biāo)為(k，-1，b)，其中，所述k和b通過以下公式計(jì)算獲得：