[發明專利]單目序列圖像實現剛體位姿參數連續性測量方法

有效

• 申請號: 201810694914.0
• 申請日: 2018-06-29
• 公開（公告）號: CN109238235B
• 公開（公告）日: 2020-07-31
• 發明（設計）人: 趙祚喜;馮榮;談婷;宋俊文;賴琪;黎源鴻;馬昆鵬;楊貽勇;蒙劭洋
• 申請（專利權）人: 華南農業大學
• 主分類號: G01C11/00
• 分類號: G01C11/00;G06T7/246;G06T7/285;G06T7/80;G06T19/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 李君

1.一種單目序列圖像實現剛體位姿參數連續性測量方法，其特征在于：所述方法包括：

在非運動剛體上定義世界坐標系，并在非運動剛體上粘貼多個標定點，確定非運動剛體上的標定點在世界坐標系上的三維坐標；

在運動目標剛體上定義局部坐標系，并在運動目標剛體上粘貼多個標定點，確定運動目標剛體上的標定點在局部坐標系上的三維坐標；

利用相機采集非運動剛體和運動目標剛體的初始圖像和運動目標剛體運動過程中的序列圖像；

利用初始圖像中非運動剛體上的標定點的像素坐標與世界坐標的線性變換關系，求解世界坐標系與相機坐標系之間的旋轉矩陣，以及相機坐標系原點在世界坐標系下的坐標；

利用序列圖像中運動目標剛體上的標定點，求解每一幀圖像中局部坐標系與相機坐標系之間的旋轉矩陣，以及相機坐標系原點在局部坐標系下的坐標；

以相機坐標系為中介，建立每一幀圖像中局部坐標系與世界坐標系之間的旋轉矩陣，以及局部坐標系原點在世界坐標系下的坐標；

根據每一幀圖像中局部坐標系與世界坐標系之間的旋轉矩陣，以及局部坐標系原點在世界坐標系下的坐標，求解運動目標剛體運動過程中的實時位姿參數。

2.根據權利要求1所述的一種單目序列圖像實現剛體位姿參數連續性測量方法，其特征在于：所述方法在高速相機采集圖像前，還包括：

調整相機的拍攝角度和拍攝距離，使相機的鏡頭對準非運動剛體、運動目標剛體上的標定點。

3.根據權利要求1或2所述的一種單目序列圖像實現剛體位姿參數連續性測量方法，其特征在于：所述非運動剛體、運動目標剛體上的標定點均為至少六個，且非運動剛體、運動目標剛體上至少四個標定點不共面。

4.根據權利要求1或2所述的一種單目序列圖像實現剛體位姿參數連續性測量方法，其特征在于：所述像素坐標與世界坐標的線性變換關系為：

其中，u和v為投影點在像素坐標系中的坐標；x、y、z為標定點在世界坐標系下的坐標；L_i為包含有相機內外參數的值，i＝1,2,……11。

5.根據權利要求4所述的一種單目序列圖像實現剛體位姿參數連續性測量方法，其特征在于：所述L_i通過求解非運動剛體上的標定點或運動目標剛體上的標定點構成的線性方程組確定，將線性方程組整理成矩陣Ax＝b形式如下：

其中，N為非運動剛體或運動目標剛體上標定點的數量，利用最小二乘法x＝(A^TA)^-1A^Tb求解出參數L_i。

6.根據權利要求1或2所述的一種單目序列圖像實現剛體位姿參數連續性測量方法，其特征在于：所述世界坐標系與相機坐標系之間的旋轉矩陣，以及相機坐標系原點在世界坐標系下的坐標，由下式確定：

C＝R₁[W-T₁]

其中，C＝(X_c，Y_c，Z_c)^T為空間點在相機坐標系下的坐標；R₁為世界坐標系與相機坐標系之間的旋轉矩陣；W＝(x_w，y_w，z_w)^T為空間點的世界坐標；T₁＝(x₀，y₀，z₀)^T為相機坐標系原點在世界坐標系下的坐標。