[發明專利]基于單目視覺的平面測量方法及裝置

有效

• 申請號: 201210558506.5
• 申請日: 2012-12-20
• 公開（公告）號: CN103033132A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發明（設計）人: 徐德;尹英杰;張正濤;王欣剛
• 申請（專利權）人: 中國科學院自動化研究所
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G01B11/02
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 宋焰琴

技術領域

本發明涉及計算機視覺及圖像處理領域，尤其涉及一種基于單目視覺的平面測量方法。

背景技術

常見的視覺測量方法主要有單目視覺測量、雙目視覺測量、結構光視覺測量等。雙目視覺通過對多臺攝像機進行信息融合可以達到較高的精度，但是較單目視覺測量具有結構復雜、測量時間長的缺點。結構光視覺測量的主要原理是采用結構光形成特征，根據三角測量原理求取特征點的三維坐標信息，結構光抗干擾能力強、實時性好，但測量系統標定比較困難。

發明內容

(一)要解決的技術問題

為解決上述的問題，本發明提供了基于單目視覺的平面測量方法，以得到物體在固定平面上的位置及長度信息。

(二)技術方案

根據本發明的一個方面，提供了一種基于單目視覺的平面測量方法，包括：

步驟S1，根據平面上放置的平面靶標建立世界坐標系；

步驟S2，獲取所述平面靶標上的標定點在圖像坐標系中的圖像坐標；

步驟S3，獲取所述標定點在所建立的世界坐標系中的世界坐標；

步驟S4，根據所述標定點的圖像坐標和世界坐標計算世界坐標系和圖像坐標系之間的轉換參數m′；

步驟S5，根據所述轉換參數m′計算被測物體在世界坐標系中的位置和長度。

本發明還提出了一種基于單目視覺的平面測量裝置，其包括

根據平面上放置的平面靶標建立世界坐標系的裝置；

獲取所述平面靶標上的標定點在圖像坐標系中圖像坐標的裝置；

獲取所述標定點在所建立的的世界坐標系中的世界坐標；

根據所述標定點的圖像坐標和世界坐標計算世界坐標系和圖像坐標系之間的轉換參數m′；

根據所述轉換參數m′計算被測物體在世界坐標系中的位置和長度。

(三)有益效果

從上述技術方案可以看出，本發明基于單目視覺的平面測量方法具有以下有益效果：

(1)被測量平面上放置平面靶標，并在平面靶標上選取標定點進行攝像機標定，得到從世界坐標系到圖像坐標系轉換的必要參數，方法簡單可行；

(2)過世界坐標系與圖像坐標系的轉換關系求出物體特征點在世界坐標系的位置坐標，進而求出物體世界坐標系中的長度值，測量結果準確，精度高。

附圖說明

圖1為本發明基于單目視覺的平面測量方法的流程圖；

圖2為本發明實施例基于單目視覺的平面測量方法中坐標系的建立示意圖；

圖3為本發明中基于單目視覺的平面測量方法中攝像機拍攝的圖像。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發明進一步詳細說明。

為了測量位于固定平面內物體的位置及長度，本發明提出一種基于單目視覺的平面測量方法。該方法在被測量平面上放置平面靶標，并在平面靶標上選取標定點進行攝像機標定，得到從世界坐標系到圖像坐標系轉換的必要參數。通過世界坐標系與圖像坐標系的轉換關系求出物體特征點在世界坐標系的位置坐標，進而求出物體世界坐標系中的長度值。

圖1為根據本發明實施例基于單目視覺的平面測量方法的流程圖。如圖1所示，本實施例基于單目視覺的平面測量方法包括下述步驟：

步驟S1，固定相機的位置，將平面靶標放置在地面上，建立相應的坐標系。

步驟S2，用相機拍攝圖像，并獲取標定點在圖像坐標系中的坐標(u_i，v_i)。

步驟S3，統計所獲取的標定點對應的世界坐標值。

步驟S4，計算世界坐標系和圖像坐標系之間的轉換參數m′，實現攝像機的標定。

步驟S5，計算被測物體在世界坐標系中的位置和長度。

其中，如圖2所示，坐標系的建立包括：

1)世界坐標系O_wx_wy_wz_w：選取被測物體所在平面為平面O_wx_wy_w，z_w軸為垂直O_wx_wy_w平面豎直向上，其中所述世界坐標系上的原點O_w可以為所述平面靶標上的某一點，如平面靶標可以為由邊長已知的黑白相間的方格構成的方形結構，那么原點坐標可以為所述平面靶標上的方格的角點坐標。