[發(fā)明專利]圓形目標視覺定位精度評估方法、裝置、存儲介質(zhì)和處理設(shè)備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810273909.2
• 申請日: 2018-03-29
• 公開（公告）號: CN108596980B
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉傳凱;郭祥艷;孫軍;謝劍鋒;王曉雪;王保豐;萬文輝;楊長坤;羅建軍;王明明
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍63920部隊
• 主分類號: G06T7/80
• 分類號: G06T7/80
• 代理公司: 北京輕創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11212
• 代理人: 楊立;厲洋洋

本發(fā)明涉及一種圓形目標視覺定位精度評估方法、裝置、存儲介質(zhì)和處理設(shè)備。方法包括：設(shè)定圓形目標相對于相機的初始狀態(tài)；將圓形目標的連續(xù)圓形曲線投影到圖像平面，得到橢圓曲線；按照圖像分辨率對橢圓曲線進行柵格離散化，利用蒙特卡洛方法對成像誤差進行模擬疊加，生成帶有隨機誤差的離散像素點集曲線；對離散像素點集曲線進行弧段提取、橢圓擬合和空間圓位姿識別，獲得圓形目標的偏差空間位姿狀態(tài)；通過對比獲得圓形目標的偏差空間位姿狀態(tài)和初始狀態(tài)的誤差量，根據(jù)所述誤差量確定定位精度。本發(fā)明解決了圓形目標視覺定位中多誤差源耦合難以分離分析和定量評估的困難，可為單目視覺測量系統(tǒng)設(shè)計中對圓形目標特征的選取與利用提供重要支撐。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及視覺定位技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種圓形目標視覺定位精度評估方法、裝置、存儲介質(zhì)和處理設(shè)備。

背景技術(shù)

單目視覺位姿測量作為一種重要的位姿測量手段，具有結(jié)構(gòu)簡單、測量準確度高等優(yōu)點，測量時需已知測量目標的幾何模型，如目標的點、直線、曲線等特征。其中圓是一種重要的曲線特征，在目標識別、跟蹤、定位等領(lǐng)域均有重要應(yīng)用，特別是在目標定位中，通過預(yù)先標定圓形目標的尺寸，通過單個圓形特征或者附加少量特征信息即可實現(xiàn)目標的定位，且由于圓形本身的對稱特性，能夠平衡掉部分隨機誤差，使得定位精度一般會優(yōu)于基于點特征或線特征的定位方法。在工業(yè)、航天、醫(yī)療等領(lǐng)域的大量中，如果能夠巧妙地利用圓形特征開展視覺感知與測量的系統(tǒng)設(shè)計，將對整個系統(tǒng)的簡化和穩(wěn)定運行起到至關(guān)重要作用。

由于工業(yè)、航天和醫(yī)療等領(lǐng)域的應(yīng)用中，通常會因任務(wù)需求不同，對視覺感知與測量系統(tǒng)的精度提出不同的要求，這就要求在系統(tǒng)設(shè)計方案階段能夠?qū)σ曈X系統(tǒng)的感知和測量精度進行評估。而基于圓形特征的視覺測量系統(tǒng)，由于成像投影的復(fù)雜性，其精度難以通過解析法進行評估，而且測量解算的誤差與圖像處理的誤差緊密耦合，難以分離考慮，這使得測量精度的定量評估更加困難。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種圓形目標視覺定位精度評估方法、裝置、存儲介質(zhì)和處理設(shè)備。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：一種圓形目標視覺定位精度評估方法，包括如下步驟：

設(shè)定圓形目標相對于相機的初始狀態(tài)；

通過透視投影原理模擬圓形目標的成像過程，將所述圓形目標的連續(xù)圓形曲線投影到圖像平面，得到橢圓曲線；

按照圖像分辨率對所述橢圓曲線進行柵格離散化，獲得離散投影點，在所述離散投影點上利用蒙特卡洛方法對成像誤差進行模擬疊加，生成帶有隨機誤差的離散像素點集曲線；

對所述離散像素點集曲線進行弧段提取、橢圓擬合和空間圓位姿識別，獲得圓形目標的偏差空間位姿狀態(tài)；

通過對比獲得圓形目標的偏差空間位姿狀態(tài)和初始狀態(tài)的誤差量，根據(jù)所述誤差量確定定位精度。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的另一技術(shù)方案如下：一種圓形目標視覺定位精度評估裝置，包括：

設(shè)定單元，用于設(shè)定圓形目標相對于相機的初始狀態(tài)；

投影單元，用于通過透視投影原理模擬圓形目標的成像過程，將所述圓形目標的連續(xù)圓形曲線投影到圖像平面，得到橢圓曲線；

離散單元，用于按照圖像分辨率對所述橢圓曲線進行柵格離散化，獲得離散投影點，在所述離散投影點上利用蒙特卡洛方法對成像誤差進行模擬疊加，生成帶有隨機誤差的離散像素點集曲線；

定位單元，用于對所述離散像素點集曲線進行弧段提取、橢圓擬合和空間圓位姿識別，獲得圓形目標的偏差空間位姿狀態(tài)；

誤差計算單元，用于通過對比獲得圓形目標的偏差空間位姿狀態(tài)和初始狀態(tài)的誤差量，根據(jù)所述誤差量確定定位精度。