[發明專利]一種水下單目亞像素相對位姿估計方法

在審

• 申請號: 202011464862.1
• 申請日: 2020-12-12
• 公開（公告）號: CN112700501A
• 公開（公告）日: 2021-04-23
• 發明（設計）人: 高劍;張元旭;張福斌;張立川;陳依民;張飛虎
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G06T7/80
• 分類號: G06T7/80;G06K9/46;G06T7/13
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 陳星

1.一種水下單目亞像素相對位姿估計方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1：在目標對接裝置上設置光源標靶，光源標靶上具有至少5個特征光源，而且其中3個特征光源中心處于同一直線上，事先獲取特征光源中在某一設定的世界坐標系下的三維坐標；

步驟2：利用水下單目視覺系統采集光源標靶圖像，獲取像素坐標系下，圖像中每個特征點的坐標；

步驟3：以特征點在世界坐標系下的坐標和像素坐標系下的坐標作為輸入，并利用水下單目視覺系統相機的內參數矩陣，采用共面PnP算法，得到世界坐標系相對于相機坐標系的相對位姿矩陣^cM_w的粗值；

步驟4：以得到的^cM_w粗值為初始值，采用RLS優化算法，迭代得到^cM_w精確值。

2.根據權利要求1所述一種水下單目亞像素相對位姿估計方法，其特征在于：步驟1中，采用三維定位系統測量得到每個特征光源中心在世界坐標系中的三維坐標，所述世界坐標系以光源標靶處于左上角位置的特征光源中心為原點。

3.根據權利要求1所述一種水下單目亞像素相對位姿估計方法，其特征在于：水下單目視覺系統采用單目RGB相機，安裝在水下機器人的下方，保持與水下機器人平行，每幀圖像的像素高于800萬像素。

4.根據權利要求1所述一種水下單目亞像素相對位姿估計方法，其特征在于：步驟1中，水下單目視覺系統采集光源標靶圖像后，對圖像進行預處理，包括濾波、腐蝕、提取特征光源的光斑邊緣輪廓，用于下一步提取特征光源中心在像素坐標系中的坐標。

5.根據權利要求1所述一種水下單目亞像素相對位姿估計方法，其特征在于：對于光源標靶圖像中的某一特征光源的光斑邊緣輪廓，根據公式

確定像素坐標系下的特征光源中心點坐標(a,b)；其中根據特征光源光斑邊緣輪廓上的點在像素坐標系下的坐標(u_i,v_i)，利用公式

解算得到特征光源中心點坐標公式中的符號，E是特征光源光斑邊緣輪廓點的集合，上標α和β對應取0,1,2,3。