[發明專利]一種基于車載雙相機系統的運動目標位置與速度估計方法

在審

• 申請號: 202210279319.7
• 申請日: 2022-03-21
• 公開（公告）號: CN114638858A
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發明（設計）人: 陳劍;張心放;熊文逸;鄧建強
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G06T7/246
• 分類號: G06T7/246;G06T7/285;G06T7/292;G06T7/66;G06T19/20
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林超

1.一種基于車載雙相機系統的運動目標位置與速度估計方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)確定運動目標的多個特征點，車載雙相機系統中的第一、第二相機在同一時刻對運動目標進行拍攝，分別獲得第一、第二運動目標圖像并分別記為第一、第二參考幀圖像，并將拍攝時刻記為參考時刻，根據第一、第二參考幀圖像中的多個特征點計算兩個相機之間的尺度化平移向量和其中一個特征點在兩個相機的參考時刻坐標系下的景深之比以及在第一相機的參考時刻坐標系下運動目標上各個特征點所在平面π的單位法向量；

2)根據兩個相機之間的尺度化平移向量以及當前特征點在兩個相機的參考時刻坐標系下的景深之比以及在第一相機的參考時刻坐標系下運動目標上各個特征點所在平面π的單位法向量計算當前特征點在兩個相機的參考時刻坐標系下對應的景深；

3)根據當前特征點在任一相機的參考時刻坐標系下的景深，將選擇的相機作為基準相機，確定當前特征點在車輛坐標系下的三維坐標；

4)在步驟1)的時刻后，基準相機再拍攝運動目標，獲得實時運動目標圖像，根據基準相機的參考幀圖像和實時運動目標圖像中的當前特征點計算實時尺度化平移向量和對應的景深比例和單位法向量，根據實時尺度化平移向量和對應的景深比例計算運動目標的實時位置；

5)根據運動目標的實時位置構造2.5D視覺特征，再根據2.5D視覺特征構造基于魯棒誤差積分的非線性觀測器，利用基于魯棒誤差積分的非線性觀測器對2.5D視覺特征的導數進行求解，獲得2.5D視覺特征的導數的估計值，進而求解獲得運動目標的實時速度。

2.根據權利要求1所述的一種基于車載雙相機系統的運動目標位置與速度估計方法，其特征在于，所述步驟1)具體為：

首先確定運動目標的多個特征點，將第一、第二參考幀圖像中的各個特征點進行匹配，獲得對應特征點匹配對；接著基于多個特征點匹配對的坐標信息，利用單應性約束關系進行單應矩陣的計算，獲得單應矩陣，再通過對單應矩陣的分解，獲得兩個相機分別在拍攝第一、第二參考幀圖像時的位姿之間的相對平移向量t′_2，1和其中一個特征點在兩個相機的參考時刻坐標系下的景深之比以及在第一相機的參考時刻坐標系下運動目標上特征點所在平面π的單位法向量，根據相對平移向量計算兩個相機之間的尺度化平移向量，計算公式如下：

其中，表示兩個相機之間的尺度化平移向量，d′₁表示參考時刻下第一相機的光心位置與運動目標上的各個特征點所在平面π之間的距離。

3.根據權利要求1所述的一種基于車載雙相機系統的運動目標位置與速度估計方法，其特征在于，所述步驟2)中當前特征點在兩個相機的參考時刻坐標系下對應的景深的計算公式如下：

其中，z′₁(t)表示當前特征點在第一相機的參考時刻坐標系下的景深，表示兩個相機之間的尺度化平移向量，R_v，2表示車輛坐標系下第二相機的旋轉矩陣，t_v，1表示車輛坐標系下第一相機的平移向量，t_v，2表示車輛坐標系下第二相機的平移向量，n′₁表示在第一相機的參考時刻坐標系下運動目標上特征點所在平面π的單位法向量，m′₁表示當前特征點在第一相機參考幀圖像中的歸一化歐幾里得坐標，z′₂(t)表示當前特征點在第二相機的參考時刻坐標系下的景深，T表示對矩陣或向量的轉置，α′表示當前特征點在兩個相機的參考時刻坐標系下的景深之比。