[發明專利]一種顯著目標的空間三維定位方法

有效

• 申請號: 201510426644.1
• 申請日: 2015-07-17
• 公開（公告）號: CN105069781B
• 公開（公告）日: 2017-11-28
• 發明（設計）人: 劉政怡;謝豐;黃子超
• 申請（專利權）人: 安徽大學
• 主分類號: G06T7/80
• 分類號: G06T7/80
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及計算機視覺及人機交互領域，具體涉及一種顯著目標的空間三維定位方法。

背景技術

在基于雙目立體視覺的機器人應用中，如躲避障礙物，機器人需要躲避的物體通常屬于機器人雙目視野中的顯著物體，因此顯著目標的空間三維定位具有重要意義。

傳統的基于雙目立體視覺的空間定位方法利用兩個攝像頭同時拍攝一個空間物體，得到它在不同角度下的兩幅圖像，利用兩幅圖像中對應像素之間的差異，計算得到目標物體的三維空間位置。兩幅圖像中目標的獲取通常采用圖像分割或輪廓檢測的方法，如申請號201410665285.0發明專利“一種基于雙目立體視覺的機器人拆垛方法”、北京交通大學高立寧的論文“雙目立體視覺物體識別與定位”。由于噪聲的存在，圖像分割或輪廓檢測獲取的目標數目較多，無法直接獲取顯著目標，從而影響顯著目標的定位。

發明內容

本發明是為解決雙目視覺應用中顯著目標定位問題，提供一種顯著目標的空間三維定位方法，利用圖像顯著性檢測獲取雙攝像頭拍攝的圖像中的顯著目標，根據其中心二維坐標，由雙目立體視覺技術實現目標的空間三維定位。

本發明解決技術問題采用如下技術方案：

本發明一種顯著目標的空間三維定位方法，對左右兩個攝像頭進行標定及矯正，獲取內外參數，由圖像顯著性檢測分別獲取兩個攝像頭拍攝的圖像中的顯著目標，根據目標輪廓求取中心二維坐標，再由雙目立體視覺原理根據內外參數計算顯著目標中心的三維位置坐標，實現顯著目標的空間三維定位。

與已有技術相比，本發明有益效果體現在：

本發明一種顯著目標的空間三維定位方法，由圖像顯著性檢測獲取左右兩個攝像頭拍攝的圖像中的目標，有利于獲取雙目視角中的顯著目標。

附圖說明

圖1為本發明一種顯著目標的空間三維定位方法的流程圖。

以下通過具體實施方式，并結合附圖對本發明作進一步說明，但本發明的實施方式不限于此。

具體實施方式

本實施例一種顯著目標的空間三維定位方法，對左右兩個攝像頭進行標定及矯正，獲取內外參數，由圖像顯著性檢測分別獲取兩個攝像頭拍攝的圖像中的顯著目標，根據目標輪廓求取中心二維坐標，再由雙目立體視覺原理根據內外參數計算顯著目標中心的三維位置坐標，實現顯著目標的空間三維定位。

所述顯著目標的空間三維定位方法，其特征包括標定過程、立體矯正過程、顯著性檢測過程、顯著目標的二維定位過程、顯著目標的三維定位過程五個部分，參見圖1。

所述標定過程，其特征包括：

(1)利用Matlab提供的標定工具箱對左攝像頭進行標定，獲得左攝像頭的內參矩陣M1和畸變向量D1；

(2)利用Matlab提供的標定工具箱對右攝像頭進行標定，獲得右攝像頭的內參矩陣M2和畸變向量D2；

(3)利用Matlab提供的標定工具箱對左右攝像頭進行立體標定，獲得左右攝像頭坐標系間的旋轉矩陣R和平移矩陣T。

所述立體矯正過程，其特征包括：

計算重投影旋轉矩陣，輸入在所述標定過程中獲取的左右攝像頭的內參矩陣M1、M2和畸變向量D1、D2以及雙目攝像頭坐標系間的旋轉矩陣R和平移矩陣T，通過函數stereoRectify計算左右攝像頭矯正后的分別在新的坐標系統中的投影矩陣P1、P2。

所述顯著性檢測過程，其特征包括：

對左右攝像頭拍攝的圖像分別進行顯著性檢測，獲得兩幅顯著圖S1和S2。具體可以采用目前已有的各種顯著性檢測算法，如：GS-SP，MR，HS，AMC，PCA，SF等。

所述顯著目標的二維定位過程，其特征包括：

對所述顯著性檢測過程中獲取的兩幅顯著圖S1和S2，分別利用OpenCV提供的FindContours函數進行輪廓的提取，并根據公式(1)計算對應的中心坐標(X₁,Y₁)和(X₂,Y₂)。

其中(X,Y)表示圖像中顯著目標的中心坐標，n表示目標輪廓中點的個數，x_i表示目標輪廓中第i個點的坐標。

所述顯著目標的三維定位過程，其特征包括：

利用雙目立體視覺原理，根據兩幅圖像中顯著目標中心的二維坐標定位目標的實際三維空間坐標。

由所述立體矯正過程中獲取的投影矩陣P1、P2，建立兩幅圖像中顯著目標中心的二維坐標與顯著目標實際三維坐標之間的關系方程，如公式(2)、(3)所示。