[發(fā)明專利]基于聯(lián)動(dòng)偏轉(zhuǎn)式主動(dòng)視覺(jué)系統(tǒng)的目標(biāo)坐標(biāo)測(cè)量方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011581566.X
• 申請(qǐng)日: 2020-12-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112762829B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-11-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐德;張迪;劉希龍;馬利平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所
• 主分類號(hào): G01B11/00
• 分類號(hào): G01B11/00;G05D3/12
• 代理公司: 北京市恒有知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11576
• 代理人: 郭文浩;尹文會(huì)

本發(fā)明涉及一種基于聯(lián)動(dòng)偏轉(zhuǎn)式主動(dòng)視覺(jué)系統(tǒng)的目標(biāo)坐標(biāo)測(cè)量方法及系統(tǒng)，所述目標(biāo)坐標(biāo)測(cè)量方法包括：將棋盤格豎直置于視覺(jué)系統(tǒng)的圖像采集范圍內(nèi)，且在相機(jī)的偏轉(zhuǎn)角為0時(shí)，使棋盤格的表面與視覺(jué)系統(tǒng)的視覺(jué)坐標(biāo)系的z軸垂直；通過(guò)第一相機(jī)及第二相機(jī)分別采集棋盤格的圖像，得到第一圖像和第二圖像；基于相機(jī)的內(nèi)部參數(shù)，根據(jù)第一圖像和第二圖像，得到標(biāo)定參數(shù)；根據(jù)標(biāo)定參數(shù)，確定棋盤格中各個(gè)角點(diǎn)的三維坐標(biāo)。本發(fā)明利用棋盤格豎直置于視覺(jué)系統(tǒng)的圖像采集范圍內(nèi)，基于視覺(jué)系統(tǒng)的第一相機(jī)及第二相機(jī)的內(nèi)部參數(shù)，并根據(jù)采集的第一圖像和第二圖像，可通過(guò)視覺(jué)系統(tǒng)的標(biāo)定參數(shù)，快速、準(zhǔn)確地確定視覺(jué)系統(tǒng)的公共視場(chǎng)內(nèi)任意點(diǎn)的三維坐標(biāo)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及視覺(jué)測(cè)量及圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于聯(lián)動(dòng)偏轉(zhuǎn)式主動(dòng)視覺(jué)系統(tǒng)的目標(biāo)坐標(biāo)測(cè)量方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

雙目立體視覺(jué)可對(duì)其公共視場(chǎng)中的目標(biāo)進(jìn)行三維位置測(cè)量，其應(yīng)用非常廣泛。傳統(tǒng)的雙目立體視覺(jué)為被動(dòng)視覺(jué)，只能被動(dòng)地采集場(chǎng)景圖像，兩臺(tái)相機(jī)之間的相對(duì)關(guān)系保持不變，不能對(duì)目標(biāo)進(jìn)行注視。為了更好地測(cè)量不同深度的目標(biāo)，需要改變兩臺(tái)相機(jī)的相對(duì)朝向，形成對(duì)目標(biāo)的注視。聯(lián)動(dòng)偏轉(zhuǎn)式主動(dòng)視覺(jué)系統(tǒng)能夠?qū)ο鄼C(jī)進(jìn)行偏轉(zhuǎn)，同步調(diào)整兩臺(tái)相機(jī)的朝向，對(duì)目標(biāo)進(jìn)行注視。但兩臺(tái)相機(jī)偏轉(zhuǎn)后，其相對(duì)關(guān)系發(fā)生了變化，傳統(tǒng)的外參數(shù)標(biāo)定難以滿足主動(dòng)視覺(jué)系統(tǒng)的需求，對(duì)三維測(cè)量帶來(lái)了挑戰(zhàn)。因此，聯(lián)動(dòng)偏轉(zhuǎn)式主動(dòng)視覺(jué)系統(tǒng)的標(biāo)定和測(cè)量具有一定的挑戰(zhàn)性。

在偏轉(zhuǎn)式主動(dòng)視覺(jué)系統(tǒng)的測(cè)量領(lǐng)域，存在如下一些已有的標(biāo)定和測(cè)量方法。如一種用于聯(lián)動(dòng)偏轉(zhuǎn)式主動(dòng)視覺(jué)系統(tǒng)的標(biāo)定和測(cè)量方法，基于目標(biāo)深度和基線長(zhǎng)度對(duì)相機(jī)的初始角進(jìn)行標(biāo)定，通過(guò)兩臺(tái)相機(jī)分別注視目標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行三維測(cè)量。標(biāo)定時(shí)，采用人工測(cè)量基線長(zhǎng)度和靶標(biāo)到視覺(jué)系統(tǒng)的距離，利用多個(gè)特征點(diǎn)構(gòu)成方程組，求解出兩臺(tái)相機(jī)的初始角。測(cè)量時(shí)，利用兩次偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)測(cè)量特征點(diǎn)的三維坐標(biāo)。

再如一種用于“監(jiān)控-注視”主動(dòng)視覺(jué)系統(tǒng)的標(biāo)定和測(cè)量方法，基于目標(biāo)深度對(duì)基線長(zhǎng)度和注視相機(jī)的初始角進(jìn)行標(biāo)定，測(cè)量出目標(biāo)深度z后計(jì)算x、y坐標(biāo)。標(biāo)定時(shí)，采用人工測(cè)量靶標(biāo)到視覺(jué)系統(tǒng)的距離，利用多個(gè)方程組計(jì)算出基線長(zhǎng)度和注視相機(jī)的初始角。測(cè)量時(shí)，注視相機(jī)經(jīng)過(guò)偏轉(zhuǎn)使得目標(biāo)點(diǎn)圖像與光心點(diǎn)圖像重合，利用基線長(zhǎng)度、監(jiān)控相機(jī)中的目標(biāo)圖像坐標(biāo)和注視相機(jī)的偏轉(zhuǎn)角，計(jì)算出目標(biāo)的z坐標(biāo)，然后計(jì)算x、y坐標(biāo)。

但是上述兩種標(biāo)定方法都需要人工測(cè)量靶標(biāo)到視覺(jué)系統(tǒng)的距離，既不方便，又不準(zhǔn)確。此外，第1種方法需要兩次偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)才能測(cè)量1個(gè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)，效率很低；第2種方法測(cè)量精度較低。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問(wèn)題，即為了提高目標(biāo)坐標(biāo)測(cè)量的效率，本發(fā)明的目的在于提供一種基于聯(lián)動(dòng)偏轉(zhuǎn)式主動(dòng)視覺(jué)系統(tǒng)的目標(biāo)坐標(biāo)測(cè)量方法及系統(tǒng)。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了如下方案：

一種基于聯(lián)動(dòng)偏轉(zhuǎn)式主動(dòng)視覺(jué)系統(tǒng)的目標(biāo)坐標(biāo)測(cè)量方法，所述視覺(jué)系統(tǒng)包括第一相機(jī)及第二相機(jī)，所述目標(biāo)坐標(biāo)測(cè)量方法包括：

將棋盤格豎直置于所述視覺(jué)系統(tǒng)的圖像采集范圍內(nèi)，且在相機(jī)的偏轉(zhuǎn)角為0時(shí)，使所述棋盤格的表面與所述視覺(jué)系統(tǒng)的視覺(jué)坐標(biāo)系的z軸垂直；

通過(guò)第一相機(jī)及第二相機(jī)分別采集所述棋盤格的圖像，得到第一圖像和第二圖像；

基于第一相機(jī)及第二相機(jī)的內(nèi)部參數(shù)，根據(jù)第一圖像和第二圖像，得到所述視覺(jué)系統(tǒng)的標(biāo)定參數(shù)；

根據(jù)所述視覺(jué)系統(tǒng)的標(biāo)定參數(shù)，確定棋盤格中各個(gè)角點(diǎn)的三維坐標(biāo)。

可選地，所述使所述棋盤格的表面與所述視覺(jué)系統(tǒng)的視覺(jué)坐標(biāo)系的z軸垂直，具體包括：

以所述視覺(jué)系統(tǒng)中平行于兩臺(tái)相機(jī)連線的支架為基礎(chǔ)，通過(guò)激光測(cè)距儀測(cè)量棋盤格表面不同位置到所述支架的距離，調(diào)整棋盤格使得棋盤格表面不同位置到支架的距離相等。