[發明專利]一種非合作目標的相對位姿的測量方法

有效

• 申請號: 201710641640.4
• 申請日: 2017-07-31
• 公開（公告）號: CN107449402B
• 公開（公告）日: 2019-11-26
• 發明（設計）人: 楊君;高學海;梁斌;王學謙;李順枝
• 申請（專利權）人: 清華大學深圳研究生院
• 主分類號: G01C11/00
• 分類號: G01C11/00;G01B11/00
• 代理公司: 44223 深圳新創友知識產權代理有限公司
• 代理人: 方艷平<國際申請>=<國際公布>=<進入

1.一種非合作目標的相對位姿的測量方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：選擇具有等邊三角形特征的待測對象作為非合作目標，建立基于單線結構光的視覺測量系統模型，其中所述單線結構光投射在所述待測對象的兩條邊上，所述視覺測量系統模型包括相機坐標系、圖像坐標系、結構光坐標系和世界坐標系；

S2：采用視覺相機拍攝得到含有所述待測對象和所述單線結構光的圖像，提取所述待測對象的三條直線以及所述單線結構光與所述待測對象的兩條邊上的兩個交點，得到所述待測對象的五個特征點在所述圖像坐標系的坐標，其中所述待測對象的五個特征點包括所述待測對象的三個頂點以及所述單線結構光與所述待測對象的兩條邊相交的兩個交點；

S3：根據所述相機坐標系與所述圖像坐標系的關系、所述相機坐標系與所述結構光坐標系的關系以及所述待測對象的幾何約束條件，計算得到所述待測對象的五個特征點在所述相機坐標系上的坐標；

S4：根據距離平移不變性和所述待測對象的幾何約束條件，計算得到所述待測對象的五個特征點在所述世界坐標系上的坐標，再代入到所述相機坐標系與所述世界坐標系的轉換方程中，求解得到所述待測對象的相對位姿，即得到所述非合作目標的相對位姿。

2.根據權利要求1所述的測量方法，其特征在于，步驟S1中還包括對相機和單線結構光進行聯合標定，得到所述相機坐標系與所述圖像坐標系之間的轉換關系以及所述相機坐標系和所述結構光坐標系之間的轉換關系。

3.根據權利要求1所述的測量方法，其特征在于，步驟S2具體包括：采用霍夫變換在相機拍攝的圖像上提取所述待測對象的三條直線，通過三條直線方程聯立，得到所述待測對象的三個頂點在所述圖像坐標系的坐標；再通過質心法計算得到所述單線結構光與所述待測對象的兩條邊相交的兩個交點在圖像坐標系的坐標。

4.根據權利要求1所述的測量方法，其特征在于，步驟S3和步驟S4中的所述待測對象的幾何約束條件具體包括：所述待測對象的等邊三角形特征以及兩個交點分別在所述待測對象的兩條邊上的幾何約束條件。

5.根據權利要求1所述的測量方法，其特征在于，步驟S4中的距離平移不變性具體為：所述待測對象的五個特征點從所述相機坐標系上平移至所述世界坐標系上各點之間的距離保持不變。