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申请/专利权人：东南大学

摘要：本发明公开了一种跨摄像头的内河航船全程轨迹识别方法及系统，方法包括：通过多个视频监控设备，获得内河航船的监控视频；标定每个视频监控设备的内参和外参；分别对各个监控设备采集到的视频进行目标检测和多目标跟踪，得到每个相机中船舶轨迹的像素坐标；通过水面高程监测传感器得到水面相对高程；根据视频监控设备的内参和外参以及水面相对高程，将像素坐标逆投影至世界坐标系；计算航船速度、辨别航船航向，判断、归并不同相机中同一艘船的轨迹，得到世界坐标系下完整的原始轨迹点；对完整的原始轨迹点进行滤波，得到修正后世界坐标系下完整的平滑轨迹。本发明能够通过方便布设的低成本视频监控设备实现内河航船全程轨迹准确识别与监测。

主权项：1.一种跨摄像头的内河航船全程轨迹识别方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：通过布设在内河航道沿岸的多个视频监控设备，获得内河航船的监控视频；视频监控设备为单目相机；S2：标定每个视频监控设备的内参和外参；通过水面高程监测传感器得到水面相对高程；S3：分别对各个监控设备采集到的视频进行目标检测和多目标跟踪，得到每个相机中船舶轨迹的像素坐标；S4：根据步骤S2得到的视频监控设备的内参和外参以及水面相对高程，将步骤S3获得的像素坐标从图像平面逆投影至世界坐标系，获得船舶在真实物理世界的航行轨迹；S5：计算航船速度、辨别航船航向，判断、归并不同相机中同一艘船的轨迹，得到世界坐标系下完整的原始轨迹点；S6：对完整的原始轨迹点进行滤波修正，得到修正后世界坐标系下完整的平滑轨迹；所述步骤S2中使用标定板对视频监控设备进行内参标定，得到的相机内参表示为： 其中fx、fy为像素焦距，cx、cy为图像坐标系原点在像素坐标系下的坐标；所述步骤S2中使用RANSACPnP算法计算表征相机位姿的外参，包括代表相机角度的旋转矩阵和代表相机相对位置的平移矩阵其中rij为旋转系数，tn为平移系数；RANSACPnP的具体步骤：1准备数据：准备三维空间中的点和它们在图像中的对应投影点；2获取相机的内参：焦距、图像坐标系原点坐标；3按随机抽样一致性原则迭代：a随机抽样以上点的子集，解PnP问题来估计当前的相机位姿；b对于每个未采样的点，使用当前的相机位姿和内参，将对应的三维点投影到二维图像平面上，然后计算实际投影点与计算的投影点之间的误差；c误差小于预定阈值的点视为内点，最终得到一组内点，即与当前估计的相机位姿匹配良好的点；d如果当前相机位姿的内点数目比之前相机位姿的更多，就将当前估计的相机位姿设为新的最佳模型；e完成指定的迭代次数后，选择具有最多内点的最佳模型作为最终的相机位姿估计结果；通过水面高程监测传感器得到水面相对高程：以外参标定中选择的世界坐标系Zw＝0为零点，计算水面相对高程；所述步骤S4中逆投影计算公式由以下像素坐标与世界坐标的转换公式推导而来： 式1可展开为 为方便表示，令 式23被重新组织为 式中，Zw为水面相对高程，所有的参数cij通过步骤S2的公式3得到，像素坐标和v为步骤S3中识别的船舶在像素坐标系下的轨迹；所述步骤S5中判断、归并不同相机中同一艘船的轨迹的方式为：根据实际情况设定距离阈值，当不同视频监控中出现同一时间戳下距离小于阈值的轨迹点则判定为同一艘船舶，合并前后两视频检测到的所有轨迹点及其对应的时间戳，将无时间重叠的轨迹点直接保留,有时间重叠的轨迹点求平均值；所述步骤S5中船舶在即将驶离刚刚进入监控视野，即远离监控设备时，可能因目标过小而未被检测到，造成两视频设备检测到的轨迹不连续，此时按照前一监控设备中最后检测到的航向和速度延续轨迹，直至下一设备在来船方向最初检测到船舶的时刻。

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