[發(fā)明專利]一種基于棋盤格的相機實時定位方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110434082.0
• 申請日: 2021-04-22
• 公開（公告）號: CN113129376A
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 紀剛;杜靖
• 申請（專利權(quán)）人: 青島聯(lián)合創(chuàng)智科技有限公司
• 主分類號: G06T7/73
• 分類號: G06T7/73
• 代理公司: 青島高曉專利事務(wù)所(普通合伙) 37104
• 代理人: 賈景然

1.一種基于棋盤格的相機實時定位方法，其特征在于：具體步驟包括：

步驟一，檢測棋盤格位置并判斷其邊界順序：在棋盤格上繪制“回”形方格做為模板，獲取模板圖像，利用“回”形方格判斷模板位置和邊界順序；

步驟二，檢測圖像棋盤格中的角點：利用“回”形方格的重心在圖像中的坐標，計算單應(yīng)變換矩陣，根據(jù)單應(yīng)矩陣對圖像中棋盤格區(qū)域進行變換，然后利用棋盤格角點濾波算子進行濾波，計算角點在圖像中的位置；

步驟三，圖像棋盤格角點與模板棋盤格角點做匹配；

步驟四，利用匹配點計算相機位姿。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于棋盤格的相機實時定位方法，其特征在于：所述步驟一的具體步驟為：在棋盤格的四個角和其中一側(cè)繪制“回”形方格做為模板，用相機拍攝模板，在相機拍攝的圖像中檢測“回”形方格，計算四個角的“回”形方格的重心作為邊界標記棋盤格在圖像中的位置，并根據(jù)一側(cè)“回”形方格的位置確定邊界順序。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于棋盤格的相機實時定位方法，其特征在于：“回”形方格的判定方法為：先對拍攝圖像進行二值化處理，檢測二值化圖像中所有物體的輪廓，并計算輪廓的外包四邊形，當四邊形的寬W、高H、對角線L1,L2、周長C和面積S均滿足4×W≥H,4×H≥W,H×W≥1.5×S,L1≥0.15×C和L2≥0.15×C時，則判定該四邊形為矩形；當檢測到兩個嵌套的矩形，并且內(nèi)矩形面積大于外矩形面積1/3時，則判定檢測到“回”形方格。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于棋盤格的相機實時定位方法，其特征在于：所述步驟二計算單應(yīng)變換矩陣的具體步驟為：設(shè)模板和圖像中的“回”形方格的重心分別為M_i、M′_i(i＝1，2……6)，單應(yīng)矩陣為H，則M_i＝HM′_i，解得單應(yīng)矩陣H；根據(jù)單應(yīng)矩陣對圖像中棋盤格區(qū)域進行變換，變換后得到的圖像記為I_H，I_H中棋盤格區(qū)域的形狀、大小與模板中棋盤格區(qū)域一致，變換后的棋盤格為規(guī)則排列的黑白相間方塊。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于棋盤格的相機實時定位方法，其特征在于：步驟二計算角點在圖像中位置的具體步驟為：

(1)初始化四個尺寸為8×8的算子，初始值為0，記為K_a,K_b,K_c,K_d；

(2)四個算子分別對四個方向上的像素點賦值，設(shè)當前點與中心之間的距離為d，則當前點賦值為：

(3)四個濾波算子分別濾波后I_H中每個像素得到四個濾波值，分別記為A、B、C、D,設(shè)U＝(A+B+C+D)/4,S₁＝min{min(A,B)-U,U-min(C,D)},S₂＝min{U-min(A,B),min(C,D)-U}，則每個像素最終濾波值為max(S₁，S₂)，局部極大值位置即為角點位置，記為

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于棋盤格的相機實時定位方法，其特征在于：步驟三圖像棋盤格角點與模板棋盤格角點做匹配的具體步驟為：以變換后圖像中的棋盤格角點坐標值作為模板的棋盤格角點的特征，利用最鄰近匹配算法對圖像和模板中的角點進行匹配。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于棋盤格的相機實時定位方法，其特征在于：步驟四利用匹配點計算相機位姿的具體步驟為：利用單應(yīng)變換矩陣逆矩陣H^-1，將變換后圖像中棋盤格角點反變換計算棋盤格角點在原始相機圖像中的坐標,記為pⁱ，設(shè)模板所在平面與三維空間坐標系X-O-Y平面平行，模板左上角棋盤格角點與空間原點重合，即可知模板中角點的空間三維坐標,記為P_i，又已知相機圖像中棋盤角點與模板中角點的匹配關(guān)系，利用PnP算法即可計算當前相機位姿：設(shè)相機內(nèi)參矩陣為K，則p_i＝K[R|t]P_i，解得相機旋轉(zhuǎn)矩陣R與平移向量t。