[發明專利]一種雙目異構相機與RFID的雙重目標定位與身份辨識方法

有效

• 申請號: 202010110245.5
• 申請日: 2020-02-24
• 公開（公告）號: CN111340884B
• 公開（公告）日: 2023-07-07
• 發明（設計）人: 周海波;王碩;李晨銘;陳勝勇;楊守瑞;趙萌;沈創蕓;劉彪;韓慧軒;劉淑鍵
• 申請（專利權）人: 天津理工大學
• 主分類號: G06T7/73
• 分類號: G06T7/73;G06T7/80;G06T5/00
• 代理公司: 天津賽凌知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 12270
• 代理人: 李蕊

本發明公開了一種雙目異構相機與RFID的雙重目標定位與身份辨識方法，該方法通過將RFID定位信息與雙目相機立體視覺定位信息相結合的基礎上，將目標的位置信息、身份信息與圖像信息建立聯系，從而在采集目標圖像的同時能夠得到目標的位置與身份信息。彌補了單靠視覺不能準確識別該畜禽身份的不足，同時彌補了單靠電子標簽定位精度低且不能得到視頻圖像的不足。

技術領域

本發明屬于目標定位與身份辨識技術領域，具體涉及一種雙目異構相機與RFID的雙重目標定位與身份辨識方法。

背景技術

目標定位與身份辨識技術有著廣泛的應用價值，尤其是應用于畜禽養殖行業。由于畜禽個體運動規律不確定，又需要人為對其進行觀察，了解其身體狀況，本發明對其有巨大的應用價值。

現有的目標定位與身份辨識技術通常使用單一技術實現，例如：在畜禽養殖行業中單純使用電子標簽對畜禽進行身份辨識，同時通過在電子標簽中加裝姿態傳感器、計步器、體溫計等傳感器來檢測畜禽活動情況；在人員流動監控中，使用監控相機獲取圖像信息，對圖像中的人員進行定位與人臉識別，得到人員的身份信息與活動情況。

這兩種方案都有其本身的技術缺陷：例如，前者雖然可以準確的辨別目標身份，但是無法獲得目標的視頻圖像信息，若想獲得更多相關信息只能在電子標簽上加裝更多傳感器，這無疑增加了電子標簽的體積、功耗與成本；后者可以得到目標的視頻圖像信息，信息量較為豐富，但是由于人臉識別技術還不夠成熟，所以其身份辨別的準確性無法得到保證。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種雙目異構相機與RFID的雙重目標定位與身份辨識方法，該方法通過將RFID定位信息與雙目相機立體視覺定位信息相結合的基礎上，將目標的位置信息、身份信息與圖像信息建立聯系，從而在采集目標圖像的同時能夠得到目標的位置與身份信息。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種雙目異構相機與RFID的雙重目標定位與身份辨識方法，包括如下步驟：

步驟S1，對雙目異構相機進行標定，建立圖像坐標系與雙目異構相機坐標系映射關系，得到其內參矩陣、外參矩陣和畸變參數；

步驟S2，根據相機與機器人之間位姿變換，機器人與養殖場之間位姿變換，獲取相機坐標系到養殖場坐標系的位姿變換矩陣，利用該位姿變換矩陣實現雙目相機三維坐標到養殖場三維坐標的轉換；

步驟S3，采集雙目圖像，檢測目標分別在雙目相機圖像中的區域，然后將兩圖像中相同目標匹配為一組，最后提取各組目標的局部圖像；

步驟S4，根據目標圖像坐標以及圖像坐標系與世界坐標系的單應性矩陣，計算出目標的相機世界坐標，然后轉換到養殖場世界坐標；

步驟S5，利用RFID定位信息，獲得目標的養殖場世界坐標系坐標，以及其身份ID相關信息；

步驟S6，對雙目視覺計算出的養殖場世界坐標與RFID得到的養殖場世界坐標進行坐標匹配，將坐標相同或相近的目標匹配為同一目標，從而將某一目標的位置信息、身份相關信息與圖像信息聯系到一起。

在上述技術方案中，步驟S1中，在雙目相機標定過程中，主要包括單目相機標定和雙目相機標定兩個過程。通過單目相機標定獲取：相機內參矩陣(焦距：fx,fy；主點：cx,cy)；與畸變參數：徑向畸變系數k1,k2,k3；切向畸變系數：p1,p2；

通過雙目相機標定獲得相機的外參矩陣，包括旋轉矩陣Rot，平移矩陣Trans，如下式：

在上述技術方案中，步驟S2中，針對養殖場巡檢環境建立不同的坐標系，包括相機坐標系C、機器人坐標系R以及養殖場整體的世界坐標系w；