基于视频数据的定位与定期

李国宁

摘要：首先利用相机工作的小孔成像原理，推导实际数据与视频数据的理论计算公式；接着利用MATLAB读取视频相关数据，得到视频中的影长旋转角；然后结合理论计算的旋转角与视频数据的旋转角，同模型二、三，建立基于最小二乘法的视频数据反演模型；最后对视频数据进行反演，得到结果拍摄地点大约在呼和浩特附近。在日期位置情况下，反演其日期为6月。

一、问题的提出与分析

视频的相关数据经过相机的光学变换，将三维立体的物体投影在二维平面上，因此不能认为视频中的影长与实际的影长简单地成比例关系，因此需要结合相关的光学原理进行公式推导。利用MATLAB的Videoreader等工具对视频进行信息提取，从而进行相关计算。

二、问题四的模型建立与求解

2.1基于小孔成像原理的视频反演模型

1.模型建立

（1）相机基本原理小孔成像光在同种均匀物质中沿直线传播，是小孔成像的基本结论。根据上述原理图，虽然小孔成像是倒像，但满足物象比：

2.模型求解

MATLAB对图像处理

为了题目提供的视频中提取出需要的数据，即影长，太阳方位角等，需要对视频处理，采用MATLAB中的VedeoReader工具。通過imshow函数，可以获得视频中任意一帧的图像。图像由像素点矩阵构成，这里，为了提取出影子和杆的相关数据，需要在该矩阵中找到其位置。每一个像素点是一个三元组，分别对应红绿蓝三原色的成分。使用MATLAB的rgb2gray和im2bw函数可将该矩阵灰度化再二值化，藉由此得到的二值矩阵对应的图像中，影子和杆为黑色，其周围为白色，很方便从中提取出影子和杆的相关数据。题目提供的视频时长40分钟左右，因此每2分钟提取一帧，总共21张图。利用旗杆中心以及影长的端点的像素点求出其影长旋转角度。

反演模型计算

因为题目相机拍摄点等视频相关数据较少，为了降低求解复杂度，首先进行如下假设。接着利用MATLAB进行变步长遍历搜索求解得到地点是：经度：111°5212”E，纬度：41°1228”N，地点：呼和浩特。