[發(fā)明專利]一種基于混合視域光場的三維定位測量方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110023529.5
• 申請日: 2021-01-08
• 公開（公告）號: CN112634379B
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 金欣;康今世
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學深圳國際研究生院
• 主分類號: G06T7/80
• 分類號: G06T7/80;G06T7/70;G06T7/557;G06V10/44
• 代理公司: 深圳新創(chuàng)友知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44223
• 代理人: 方艷平

本發(fā)明公開了一種基于混合視域光場的三維定位測量方法，包括：A1：搭建光場傳感器系統(tǒng)，所述光場傳感器系統(tǒng)包括設(shè)置在機械臂臂端的臂端相機組和設(shè)置在機械臂以外的臂外相機組，所述臂外相機組的視場區(qū)域包含所述臂端相機組的視場區(qū)域；A2：分別對所述臂端相機組和所述臂外相機組進行標定，以分別獲取臂端光場和臂外光場的內(nèi)部參數(shù)；A3：結(jié)合所述臂端光場和所述臂外光場的內(nèi)部參數(shù)進行雙視域標定配準，生成混合視域光場；A4：提取所述混合視域光場的光場特征點，逆投影反演所述混合視域光場的空間三維坐標，以進行三維定位和測量。本發(fā)明的基于混合視域光場的三維定位測量方法，在遮擋魯棒的前提下實現(xiàn)高精度的三維測量和環(huán)境感知。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及計算機視覺與數(shù)字圖像處理領(lǐng)域，尤其涉及一種基于混合視域光場的三維定位測量方法。

背景技術(shù)

三維定位視覺測量是以光學傳感器捕獲的圖像作為輸入，通過計算機視覺處理，結(jié)合任務(wù)需要獲取圖像中感興趣目標的位置、姿態(tài)信息的技術(shù)。該技術(shù)是機器視覺系統(tǒng)認知三維客觀世界的核心技術(shù)，在工業(yè)機器人、自動駕駛以及安防監(jiān)控等多個產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域中，尤其是在對安全性和精度要求較高的人機協(xié)作機器人領(lǐng)域具有重要意義。然而，傳統(tǒng)的視覺測量技術(shù)在傳感器層面多依賴于二維成像傳感器，無法提供場景的深度信息；基于多目視覺的相機陣列往往體積較大，不便于安裝在機器人臂端以提供工作區(qū)域內(nèi)的視覺反饋，且對紋理稀疏的物體測量效果不佳。

以上背景技術(shù)內(nèi)容的公開僅用于輔助理解本發(fā)明的構(gòu)思及技術(shù)方案，其并不必然屬于本專利申請的現(xiàn)有技術(shù)，在沒有明確的證據(jù)表明上述內(nèi)容在本專利申請的申請日已經(jīng)公開的情況下，上述背景技術(shù)不應(yīng)當用于評價本申請的新穎性和創(chuàng)造性。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種基于混合視域光場的三維定位測量方法，在遮擋魯棒的前提下實現(xiàn)高精度的三維測量和環(huán)境感知。

為了達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明的一個實施例公開了一種基于混合視域光場的三維定位測量方法，包括以下步驟：

A1：搭建光場傳感器系統(tǒng)，所述光場傳感器系統(tǒng)包括設(shè)置在機械臂臂端的臂端相機組和設(shè)置在機械臂以外的臂外相機組，所述臂外相機組的視場區(qū)域包含所述臂端相機組的視場區(qū)域；

A2：分別對所述臂端相機組和所述臂外相機組進行標定，以分別獲取臂端光場和臂外光場的內(nèi)部參數(shù)；

A3：結(jié)合所述臂端光場和所述臂外光場的內(nèi)部參數(shù)進行雙視域標定配準，生成混合視域光場；

A4：提取所述混合視域光場的光場特征點，逆投影反演所述混合視域光場的空間三維坐標，以進行三維定位和測量。

優(yōu)選地，所述臂端相機組包括多個立體相機，所述臂外相機組包括多個普通相機。

優(yōu)選地，步驟A2中對所述臂端相機組進行標定以獲取臂端光場的內(nèi)部參數(shù)具體包括：對多個所述立體相機分別進行標定以獲取對應(yīng)的四維特征點，再進行下述操作以計算得到多個所述立體相機的內(nèi)部參數(shù)：

其中：

H—臂端光場的光場單應(yīng)性矩陣；

R—相機坐標系到標定物所指定的局部坐標系之間的旋轉(zhuǎn)矩陣；

t—相機坐標系到標定物所指定的局部坐標系之間的平移向量；

d—描述光場相機徑向畸變參數(shù)的一組畸變向量；

E(·)—在每個子孔徑圖像下反投影像點與實際像點間的誤差函數(shù)；

(X_W,Y_W,Z_W)—轉(zhuǎn)換前世界坐標系下觀察到的三維先驗點坐標；

i,j—光場相機的子孔徑圖像索引值；