[發明專利]一種基于直線的目標模型及定位方法

無效

• 申請號: 200610134637.5
• 申請日: 2006-12-08
• 公開（公告）號: CN101196999A
• 公開（公告）日: 2008-06-11
• 發明（設計）人: 朱楓;秦麗娟;郝穎明;周靜;歐錦軍;付雙飛
• 申請（專利權）人: 中國科學院沈陽自動化研究所
• 主分類號: G06K9/32
• 分類號: G06K9/32
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司
• 代理人: 許宗富;周秀梅

1.一種基于直線的目標模型，其特征在于：為四棱錐模型，配設一放置底面；所述放置底面為四個分體正方形拼合成一個整體正方形結構，所述四個分體正方形在顏色上為黑白相間設置，底面上四個分體正方形的交線為位于底面中心、且相交的四條直線；所述四棱錐結構由四條底邊和四條側邊共八條直線構成，四棱錐模型的四個側面在顏色上為黑白相間設置；所述四棱錐模型繞整體正方形底面軸心旋轉45度放置在底面上，四棱錐的側面和底面的整體正方形在顏色上亦為黑白相間設置。

2.按照權利要求1所述基于直線的目標模型，其特征在于：在所述四棱錐模型上的、十二條用于提取的直線中選取交于兩點的三條直線構成三十二種布線組合的合作目標。

3.按照權利要求1所述基于直線的目標模型，其特征在于：其中：交于兩點的三條直線的兩個交點與攝像機光心的距離不相等。

4.一種應用權利要求1所述基于直線的目標模型的定位方法，其特征在于：以四棱錐模型上的十二條在黑白相間設置背景下的直線為圖像攝取對象，從十二條直線的三十二種布線組合中選取一組交于兩點的三條直線作為定位特征，根據直線之間的角度信息和直線的長度信息，在圖像中提取出交于兩點的三條直線的圖像直線方程，基于幾何意義并結合步長加速法求解定位數學模型，獲取三維空間的合作目標位置與姿態。

5.按照權利要求4所述基于直線的目標模型的定位方法，其特征在于：其中交于兩點的三條直線的兩個交點與攝像機光心的距離不相等。

6.按照權利要求2所述基于直線的目標模型的定位方法，其特征在于：其中定位數學模型包括：假設：空間直線L_i(i＝1，2，3)的單位方向向量是V_i(A_i，B_i，C_i)，三條直線的兩個交點為第一交點p₂，第二交點p₃，其中第一交點p₂在圖像上的投影為q₂(x₂，y₂，z₂)，第二交點p₃在圖像上的投影為q₃(x₃，y₃，z₃)，第一交點p₂，第二交點p₃的坐標分別為(k₂x₂，k₂y₂，k₂z₂)，(k₃x₃，k₃y₃，k₃z₃)，其中k₂，k₃為待定系數；空間直線L_i在圖像平面的投影為圖像直線l_i，其直線方程為：a_ix_i+b_iy_i+c_i＝0，圖像直線l_i上的任意一點為t_i(x_i，y_i，f)，圖像直線l_i的方向向量為v_i(-b_i，a_i，0)；已知空間模型的幾何約束為：第一交點p₂與攝像機光心的距離大于第二交點p₃與攝像機光心的距離；第一交點p₂和第二交點p₃的距離為a，式為：|p₂p₃|＝a；空間三條直線中第一條直線L₁和第二條直線L₂之間的夾角為α，第二條直線L₂和第三條直線L₃夾角為β，第一條直線L₁和第三條直線L₃之間的夾角為γ；由第一條直線L₁和第三條直線L₃之間的夾角為γ的約束條件，得到變量k_x的表達式f(k₂)＝0：其中變量k₂是第一交點p₂與攝像機光心o的距離和第一交點p₂在圖像上的投影為q₂(x₂，y₂，z₂)與攝像機光心o的距離的比值。

7.按照權利要求4所述基于直線的目標模型的定位方法，其特征在于：其中變量k₂，即第一交點p₂與攝像機光心o的距離和第一交點p₂在圖像上的投影為q₂(x₂，y₂，z₂)與攝像機光心o的距離的比值的求解中基于幾何意義的迭代方法是：在第一條直線L₁所在的解釋平面S₁和第二條直線L₂所在的解釋平面S₂之間的交線J₃上設定一個起始點p_2i，在第二條直線L₂所在的解釋平面S₂和第三條直線L₃所在的解釋平面S₃之間的交線J₄上找到與起始點p_2i距離為長度a的終止點p_3i；起始點p_2i，終止點p_3i連接構成第二條迭代直線L_2i；經過起始點p_2i在解釋平面S₁上找到一條和第二條迭代直線L_2i成角度α的第一條迭代直線L_1i。經過終止點p_3i點在解釋平面S₃上找到一條和第二條迭代直線L_2i成角度β的第三條迭代直線L_3i；隨著起始點p_2i與攝像機光心o之間距離的不斷增大，第一條迭代直線L_1i和第三條迭代直線L_3i之間的夾角不斷增大，當它們之間的夾角滿足已知值γ，起始點p_2i迭代到正確位置，整個迭代過程結束。