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专利号: 2020104526350
申请人: 季华实验室
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-12-09
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于单目视觉的位姿测量方法,其特征在于,具体包括以下步骤:S1:对针孔模型进行建模,得出被测对象位姿参数方程;

S2:定义迭代误差;

S3:根据迭代误差,基于搜索区间迭代更新的求解方法求解被测对象位姿参数;

S4:将计算出来的被测对象位姿参数代入被测对象位姿参数方程中,得出被测对象的位姿。

2.根据权利要求1所述的基于单目视觉的位姿测量方法,其特征在于,所述S1包括以下步骤:s11:设定摄像头坐标系,得出被测对象特征点在摄像头坐标系中的坐标;

s12:设定像平面坐标系,得出被测对象特征点在像平面坐标系中的像点坐标;

s13:根据s11和s12,得出被测对象特征点基于摄像头坐标系和像平面坐标系的直线参数方程,即被测对象的位姿参数方程;

其中,所述被测对象特征点的选取数量为至少三个。

3.根据权利要求2所述的基于单目视觉的位姿测量方法,其特征在于,被测对象特征点的选取数量为三个且三个被测对象特征点不在同一直线上。

4.根据权利要求3所述的基于单目视觉的位姿测量方法,其特征在于,三个特征点两两相连形成等边三角形。

5.根据权利要求2至4任一所述的基于单目视觉的位姿测量方法,其特征在于,当被测对象特征点选取三个,分别为P、Q、R时,所述S2包括以下过程:设定摄像头坐标系的原点位于摄像头光心处且Z轴与摄像头光轴共线;设定像平面坐标系的原点位于摄像头光轴上,u为像平面横坐标轴,v为像平面纵坐标轴;设定被测对象三个特征点之间的实际距离分别为、 、  ,在迭代求解过程中被测对象位姿参数 的迭代值记为 ,被测对象位姿参数迭代值记为 、被测对象位姿参数 的迭代值分别记为 ,则定义迭代误差为:即:

其中, 、 和 为P点在摄像头坐标系中的坐标, 、 和 为Q点在摄像头坐标系中的坐标, 、 和 为R点在摄像头坐标系中的坐标; 和 为P点在像平面坐标系中的像点p的坐标,和 为Q点在像平面坐标系中的像点q的坐标,和 为R点在像平面坐标系中的像点r的坐标; 为被测对象P点到摄像头坐标系原点的距离与被测对象P点在像平面坐标系中的像点p到摄像头坐标系原点的距离的比值,为被测对象Q点到摄像头坐标系原点的距离与被测对象Q点在像平面坐标系中的像点q到摄像头坐标系原点的距离的比值, 为被测对象R点到摄像头坐标系原点的距离与被测对象R点在像平面坐标系中的像点r到摄像头坐标系原点的距离的比值;f为摄像头的焦距。

6.根据权利要求5所述的基于单目视觉的位姿测量方法,其特征在于,所述S3具体包括以下步骤:s31: 、、 的初始搜索区间为  ,将该区间划分为n-1个,得到n个 值、n个 值、n个 值,即可得到共计  个 、 、 的迭代值 、 、 的组合,将这 组迭代值代入迭代误差公式中并比较得到使 取最小值时的参数组合,记为 、、 ;

s32:更新搜索区间,令   的第i+1次搜索区间更改为 ,其中

 , ,同理可更新 、 的搜索区间;将三个参数的搜索

区间划分为n-1个,同时更新步长 ,即可得到共计  个 、、

迭代值的组合,将这 组迭代值代入迭代误差公式中并比较得到使 取最小值的参数组合,记为 、 、 ;

s33:判断迭代误差 与预设收敛误差阈值的大小以及迭代次数是否大于等于最大迭代次数,若迭代误差 小于预设收敛误差阈值或迭代次数大于等于最大迭代次数,则执行S4,否则执行s34;

s34:重复执行s32和s33。

7.根据权利要求6所述的基于单目视觉的位姿测量方法,其特征在于,所述S3中对搜索区间的划分采用等分方式进行。

8.根据权利要求1所述的基于单目视觉的位姿测量方法,其特征在于,所述S4具体包括以下过程:完成迭代求解得到被测对象位姿参数后,将被测对象位姿参数代入被测对象位姿参数方程中计算被测对象特征点在摄像头坐标系中的坐标,然后利用已知被测对象特征点在被测对象坐标系中的坐标,即可计算出被测对象坐标系在摄像头坐标系中的描述,即被测对象在摄像头坐标系中的位姿。