[發明專利]一種錐形目標雙目視頻位姿測量方法及靶標圖案

有效

• 申請號: 201310464816.5
• 申請日: 2013-10-08
• 公開（公告）號: CN103512558A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發明（設計）人: 諶德榮;李蒙;王長元;宮久路;周廣銘;蔣玉萍;高翔霄;楊曉樂
• 申請（專利權）人: 北京理工大學;北京宇航系統工程研究所
• 主分類號: G01C11/36
• 分類號: G01C11/36
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種錐形目標的雙目視頻位姿測量方法，包括以下步驟：

兩個攝像機設置在一個基座上，朝向要進行位姿測量的錐形目標，并使得錐形目標位于兩攝像機的公共視場中；兩攝像機光軸平行使兩攝像機的公共視場最大；

所述的兩攝像機的基線為0.15米～0.35米；攝像機的分辨率像素為768×576以上，視場角為25°～45°，等效焦距為43.456mm～81.193mm；

將攝像機采集到的圖像數據通過圖像采集卡發送給計算機，解算錐形目標的位姿參數；

所述錐形目標的表面設置靶標圖案，使靶標圖案在兩攝像機的公共視場中有3個以上公共特征點；

錐形目標上的靶標圖案設置為，以錐形目標的圓錐形頂點為中心，將圓錐表面等分成六個子扇區，將所述六個子扇區間隔設置為兩種對比度較大的顏色；將錐形目標的頂端區域設置為與所述六個子扇區顏色有較大對比度的第三種顏色；

在所述六個子扇區內分別設置一定數量的編碼區域，所述編碼區域的顏色與其所在子扇區的顏色有較大對比度；

所述編碼區域基本為四邊形，編碼區域的側邊平行于錐形目標母線；編碼區域的上、下邊沿錐形目標橫截面的截面圓；所述編碼區域的側邊與其所在子扇區的側邊相隔離；所述編碼區域下邊與錐形目標的底面圓相隔離；

同一子扇區內的各個編碼區域相隔離；

相鄰子扇區內的編碼區域數量或者編碼區域的面積比設置為不同；

根據所述的錐形目標的靶標圖案中子扇區顏色、子扇區內編碼區域的數量及同一子扇區內不同編碼區域的面積比，給所述的每個子扇區構造唯一的識別編碼；

將所述錐形目標的頂點、所述六個子扇區的側邊與錐形目標底面圓的交點作為測量的主特征點；

將所述的六個子扇區內的各個四邊形編碼區域的頂點作為測量的輔助特征點；

解算所述錐形目標位姿時，首先從兩攝像機的圖像中確定所述錐形目標的靶標圖案的公共子扇區，提取所述公共子扇區中特征點的圖像坐標，再利用三角測量原理求出所述的特征點在攝像機坐標系下的三維坐標，解算出錐形目標的位姿。

2.根據權利要求1所述的一種錐形目標的雙目視頻位姿測量方法，其特征在于，根據攝像機與錐形目標之間的相對距離，將測量分為10米以內的近距離測量和10米以上的遠距離測量兩種模式：在近距離測量模式中，提取主特征點和輔助特征點來進行位姿解算；在遠距離測量模式中，僅利用主特征點來進行位姿解算；兩種模式位姿解算公式相同。

3.根據權利要求1或2所述的一種錐形目標的雙目視頻位姿測量方法，其特征在于，為每個子扇區構造一個唯一的三位二進制識別編碼，編碼第一位用于表示子扇區的兩種不同的顏色，編碼第二位用于表示子扇區內編碼區域的數量，編碼第三位用于表示編碼區域的面積比；識別特征點時先利用識別編碼識別子扇區，然后再根據特征點在子扇區內具體位置識別特征點。