[發(fā)明專利]一種基于免標(biāo)記錨點(diǎn)檢測(cè)的儀器設(shè)備位姿測(cè)量及誤差補(bǔ)償方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811325557.7
• 申請(qǐng)日: 2018-11-08
• 公開（公告）號(hào): CN109458990B
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉桂雄;黃堅(jiān)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01C11/00
• 分類號(hào): G01C11/00;G01C11/04;G01C25/00
• 代理公司: 北京天奇智新知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11340
• 代理人: 劉黎明

1.一種基于免標(biāo)記錨點(diǎn)檢測(cè)的儀器設(shè)備位姿測(cè)量及誤差補(bǔ)償方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

步驟A使用已訓(xùn)練好的DeepLabCut深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型P-DLC檢測(cè)出儀器設(shè)備在圖像上的免標(biāo)記錨點(diǎn)，不同錨點(diǎn)按某一順序排列，并輸出各個(gè)錨點(diǎn)在圖像中的X坐標(biāo)、Y坐標(biāo)及置信度；

步驟B使用標(biāo)定板標(biāo)定相機(jī)參數(shù)，置放儀器設(shè)備使標(biāo)定板與錨點(diǎn)平面重合，將每個(gè)在圖像中的X坐標(biāo)、Y坐標(biāo)映射為世界坐標(biāo)，測(cè)出所有錨點(diǎn)對(duì)的物理距離，由所有錨點(diǎn)、世界坐標(biāo)及錨點(diǎn)之間的距離共同構(gòu)成錨點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌?/p>

步驟C在新的圖像上檢測(cè)出錨點(diǎn)集，根據(jù)錨點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹⑹澜缱鴺?biāo)、相機(jī)內(nèi)參計(jì)算出此時(shí)的旋轉(zhuǎn)矩陣與偏移向量，然后計(jì)算出相機(jī)坐標(biāo)，實(shí)現(xiàn)儀器設(shè)備位姿測(cè)量；

步驟D選中圖像中任意3個(gè)錨點(diǎn)，在新的第i張圖像中，測(cè)得選中3個(gè)錨點(diǎn)的圖像坐標(biāo)，并由某一準(zhǔn)確圖像中測(cè)得的相機(jī)坐標(biāo)，計(jì)算得到儀器設(shè)備在深度方向上的準(zhǔn)確測(cè)量值，并由該測(cè)量值取代步驟C中儀器設(shè)備位姿測(cè)量在深度方向上的測(cè)量值，實(shí)現(xiàn)儀器位姿補(bǔ)償。

2.如權(quán)利要求1所述的基于免標(biāo)記錨點(diǎn)檢測(cè)的儀器設(shè)備位姿測(cè)量及誤差補(bǔ)償方法，其特征在于，所述步驟A具體包括：

設(shè)總共N個(gè)錨點(diǎn)，記為p_{an_1},p_{an_2},p_{an_3}…p_{an_N}；第n個(gè)錨點(diǎn)為p_{an_n}(n∈[1,N])，并輸出各個(gè)錨點(diǎn)在圖像中的X坐標(biāo)Y坐標(biāo)及置信度ρ_{an_n}。

3.如權(quán)利要求1所述的基于免標(biāo)記錨點(diǎn)檢測(cè)的儀器設(shè)備位姿測(cè)量及誤差補(bǔ)償方法，其特征在于，所述步驟B具體包括：

使用張氏標(biāo)定法標(biāo)定相機(jī)內(nèi)參數(shù)，并設(shè)為其中為相機(jī)焦距，為圖像上在X軸、Y軸上的像素分辨率，單位為像素每毫米(ppm)，為投影中心X坐標(biāo)與Y坐標(biāo)；

將儀器置放于與相機(jī)中軸線呈垂直，并且完全處于相機(jī)視場(chǎng)中，使標(biāo)定板與錨點(diǎn)平面重合測(cè)量?jī)x器各特征錨點(diǎn)的世界坐標(biāo)，如第n個(gè)錨點(diǎn)為p_{an_n}(n∈[1,N])圖像坐標(biāo)則世界坐標(biāo)為

計(jì)算所有錨點(diǎn)對(duì)之間的距離，如第n₁、n₂個(gè)錨點(diǎn)之間的距離為

所有錨點(diǎn)、錨點(diǎn)的世界坐標(biāo)、錨點(diǎn)之間的距離共同構(gòu)成錨點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹?/p>

4.如權(quán)利要求1所述的基于免標(biāo)記錨點(diǎn)檢測(cè)的儀器設(shè)備位姿測(cè)量及誤差補(bǔ)償方法，其特征在于，所述步驟C具體包括：在新的圖像上檢測(cè)出錨點(diǎn)集，根據(jù)錨點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹⑹澜缱鴺?biāo)相機(jī)內(nèi)參K計(jì)算出此時(shí)的旋轉(zhuǎn)矩陣R、偏移向量t，之后，計(jì)算出相機(jī)坐標(biāo)

則儀器的整體位姿便為旋轉(zhuǎn)矩陣R、偏移向量t，其中各個(gè)錨點(diǎn)的相機(jī)坐標(biāo)則是各個(gè)錨點(diǎn)在空間中的位置。

5.如權(quán)利要求1所述的基于免標(biāo)記錨點(diǎn)檢測(cè)的儀器設(shè)備位姿測(cè)量及誤差補(bǔ)償方法，其特征在于，所述步驟D具體包括：

在新的第i張圖像中，選中圖像中3個(gè)錨點(diǎn)即，第n₁、n₂、n₃個(gè)，測(cè)得這3個(gè)錨點(diǎn)的圖像坐標(biāo)為已知前面某一準(zhǔn)確圖像中測(cè)得的相機(jī)坐標(biāo)則可以對(duì)于點(diǎn)n₁、n₂有：

其中k為縮放系數(shù)，設(shè)其為

則3個(gè)點(diǎn)可以構(gòu)建出方程組，用于求解未知量

由于有3個(gè)未知量與3個(gè)方程，方程可解；計(jì)算得的值用于取代步驟C中在深度方向上的測(cè)量值實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償。