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申请/专利权人：南京国图信息产业有限公司

摘要：本发明公开一种基于高维超定方程的单目瞭望塔监控视频目标空间定位方法，具体步骤包括构建视地参考点、构建单目相机视地空间双向映射模型、误差评估与模型优化、地视转换、视地转换五个步骤。本发明基于单目瞭望塔摄像机云台实时回传角度数据和视频画面地物的地理空间坐标，构建超定方程组，实现视地空间双向映射，满足定位精度需求，解决单目瞭望塔摄像机监控视频目标与地理空间实时双向定位问题，具有适用性强、定位范围广、定位精度高、数据实时回传等优点，在城市安防、森林防火等场景中具有较高的应用价值。

主权项：1.一种基于高维超定方程的单目瞭望塔监控视频目标空间定位方法，其特征在于：该方法基于高维超定方程，通过少量参考点标定，构建摄像机视地空间映射模型，实现野外大范围的视频画面目标点位与地理空间坐标之间的高精度双向定位。包括如下步骤：步骤1、构建视地参考点：调节摄像机姿态，将摄像机画面中心点对准边界清晰的地物，同时在地图上找到该地物，记录此时的地物的地理空间坐标和摄像机旋转角Pan、Tilt值，作为视地参考点，记为Px,y,z,p,t。步骤2、构建单目相机视地空间双向映射模型：单目相机视地空间双向映射模型的实质是摄像机旋转角p,t和地理空间坐标x,y,z之间对应的函数关系，可拆解为地理空间坐标到摄像机旋转角的地视映射模型和摄像机旋转角到地理空间坐标的视地映射模型，具体步骤如下：步骤2.1、构建从x,y,z到p,t的坐标转换关系，建立对应高维超定方程，代入视地参考点，求解高维超定方程未知数，得到地理空间坐标到摄像机旋转角的地视映射模型。步骤2.2、构建从p,t到x,y,z的坐标转换关系，建立对应高维超定方程，代入视地参考点，求解高维超定方程未知数，得到摄像机旋转角到地理空间坐标的视地映射模型。步骤3、误差评估与模型优化：将视地参考点的地理空间坐标带入模型中求得对应旋转角，计算地视转换误差，对误差较大的点进行调整或删除，直到均方根误差满足定位需求。将视地参考点的旋转角代入模型中求得对应地理空间坐标，计算视地转换误差，对误差较大的点进行调整或删除，直到均方根误差满足定位需求。步骤4、地视转换：在地图定位范围内任意选定点P，获取该点地理空间坐标x,y,z，将x,y,z代入选定的地视定位模型，解算出对应的摄像机旋转角p',t，由于地视转换模型存在一定的系统误差，需采用一种几何纠正方法优化，计算获取更高精度的摄像机旋转角p,t，然后通过网络连接远程控制摄像机姿态变换，使目标点位处于监控画面中心，实现地视转换。步骤5、视地转换：在摄像机监控画面中任意选中目标点，通过透视投影模型，根据目标点像素坐标获取当目标处于画面中心时对应的摄像机旋转角参数p,t，将p,t代入单目相机视地空间双向映射模型，解得对应地理空间坐标x,y,z，并在地图上标识，实现视地转换。

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