28、视频传感器网络的相机控制与地理配准

视频传感器网络的相机控制与地理配准

在当今的监控领域，视频传感器网络的高效控制和管理至关重要。本文将介绍实时 PTZ 相机控制和相机视场地理配准到单一参考地图的新技术，这些技术在监控领域具有重要的应用价值。

1. 相关研究概述

在相机控制和地理配准方面，以往有多种不同的研究方法。一些模型通过迭代求解图像坐标和世界坐标之间的高度非线性关系来获得解决方案；还有研究采用搜索机制来最小化匹配得分函数；也有使用非精确校正矩阵来持续更新相机参数。而本文提出的模型独立于上述对齐问题，其底层几何结构为可靠、精确的相机控制提供了简单快速的方法。

在全景 - 正射影像配准方面，虽然相关研究历史悠久，但以往工作通常处理的是基于平面视图对的单应性，而非整个 PTZ 覆盖范围。获取对应关系的方法包括使用相机对之间的跟踪数据和移动物体的质心、特征匹配技术以及几何方法等。本文的配准方法提供了相机模型与地面（正射影像）之间的解析映射（正向和反向），且无需了解网络中相机的相互关系。

2. PTZ 相机视场控制模型

PTZ（云台变焦）相机广泛应用于广域监控。对于手动或自动监控任务，关键在于能够高效地重新定向/重新居中 PTZ 相机，使其对准场景中的期望位置。以往提出过复杂的相机模型来解决像素坐标与 PTZ 相机世界方向之间的映射问题，而本文提出了一种简单可靠的几何 PTZ 模型。

该模型的核心思想是，当相机旋转时，给定图像平面上一点的轨迹形成一个椭圆，通过该椭圆可以计算出云台和倾斜角度。这种方法消除了因云台和倾斜电机轴未对齐以及它们与相机光学中心未共定位而产生的问题。

具体来说，考虑图像 I 中心位置的主点 R。当相机平移时，连续主