[發(fā)明專利]一種相機(jī)與任意形狀物理對象相對位置的估算方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510063551.7
• 申請日: 2015-02-06
• 公開（公告）號: CN104766303B
• 公開（公告）日: 2017-10-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高鵬;白曉亮;張樹生;何衛(wèi)平;石雁月
• 申請（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G06T7/70
• 分類號: G06T7/70
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心61204
• 代理人: 王鮮凱

1.一種相機(jī)與任意形狀物理對象相對位置的估算方法，其特征在于步驟如下：

步驟a：物理對象的形狀學(xué)習(xí)：

步驟a1：以需要測量的物理對象為中心、一定距離為半徑畫一個球面；

步驟a2：相機(jī)在球面上從多個不同方向采集獲得n幅圖像；

步驟a3：提取每一幅圖像的圖像描述符D_i＝(d₁，d₂，...，d_n)_i；n≥10；

步驟a4：在球面上連接相機(jī)中心，形成球面網(wǎng)格；

步驟a5：將圖像描述符D_i記錄到球面網(wǎng)格的頂點(diǎn)，形成物體形狀描述符M(D，K)，D_i∈D，i＝0,1,…,n，D是D_i的集合，K表示拓?fù)溥B接關(guān)系；

步驟b：相對位置估算：

步驟b1：相機(jī)從任意位置、角度采集測量的物理對象，得到一幅遠(yuǎn)軸圖像I；

步驟b2：將遠(yuǎn)軸圖像I變換為軸向圖像I’：

保持遠(yuǎn)軸圖像I的觀察坐標(biāo)系原點(diǎn)不動，旋轉(zhuǎn)遠(yuǎn)軸圖像I的觀察坐標(biāo)系使相機(jī)的主軸通過物理對象中心得到新的觀察坐標(biāo)系C′＝(u′，v′，n′)，旋轉(zhuǎn)過程中保持軸位于平面內(nèi)，旋轉(zhuǎn)矩陣為：

R′＝R_βR_α

其中，α為u′和u之間的夾角，β為n′在uO_cn平面的投影向量和n′之間的夾角；

計算物理對象上任何一點(diǎn)P在C上的投影p_c變換到C′的投影p′_c：

p′_c＝kR′p_c

其中，k＝f/n_z，n_z是nR′p_c的n方向上的坐標(biāo)值；

步驟c：提取軸向圖像I’的軸向圖像描述符D′；

步驟d：匹配軸向圖像描述符D′和物體形狀描述符M(D，K)，D_i∈D，i＝0,1,…,n， D是D_i的集合，得到M中與D’最接近的圖像描述符D_x；

步驟d1：首先從M中找到與D′最接近的對應(yīng)網(wǎng)格上的圖像描述符D_i：

將D′與相鄰網(wǎng)格上物體形狀描述符M中的D_l,l＝1,2,...,m逐一比較，找到滿足ε_l＝min||D′-D_l||條件的節(jié)點(diǎn)N_i，N_i對應(yīng)的網(wǎng)格上圖像描述符就是D_i；

步驟d2：通過優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)

計算得到權(quán)因子w_i及w_ij的值，優(yōu)化計算得到的權(quán)因子w_i及w_ij表示M中與D′最接近的圖像描述符D_x的重心坐標(biāo)；

步驟d3：根據(jù)權(quán)因子w_i及w_ij的值的完成位置的插值計算，得到D_x；

用權(quán)因子w_i及w_ij將圖像I′相關(guān)的屬性D′表示為N_i及其1-Ring范圍鄰接頂點(diǎn)相應(yīng)屬性D_i和D_j的線性組合：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相機(jī)與任意形狀物理對象相對位置的估算方法，其特征在于所述的步驟a1中的一定距離為大于3倍的物理對象的最小包圍球的半徑。