[发明专利]一种空间平面物体位姿识别方法

权利要求书

1.一种空间平面物体位姿识别方法，建立基于弱透视模型的空间平面物体的物点与像点之间的变换关系；其特征在于，该方法包括：

a、提取空间平面物体图像的几何特征的边缘，得到边缘像点集合，在空间平面物体的几何特征上取点，得到物点集合；寻求对所述物点集合与边缘像点集合进行双向约束优化后得到的矩阵Q_g×h的第i行与第j列的最大值max q_ij；构造一个每一行和每一列元素的个数与矩阵Q_g×h的每一行和每一列元素的个数相同的矩阵M；使矩阵M中与max q_ij对应位置的元素为1，并满足每一行与每一列只有一个元素为1，其余元素全为0，并将所述矩阵M作为表征物点和像点变换关系的匹配矩阵；

b、给出物点与像点变换关系的初始变化估计；

c、根据所述物点集合、所述边缘像点集合、所述初始变化估计和所述匹配矩阵，得到物点与像点的估计变换关系，并由所得到的估计变换关系和所述物点集合，得到与所述物点集合匹配的像点集合；

d、根据所述物点集合和像点集合得到空间平面物体的法向量在摄像机坐标系下的坐标和空间平面物体质心在摄像机坐标系下的坐标；

e、根据所述空间平面物体的法向量得到空间平面物体在摄像机坐标系下的俯仰角和偏航角。

2.根据权利要求1所述空间平面物体位姿识别方法，其特征在于，步骤a中所述提取几何特征的边缘为：利用Canny算子提取空间平面物体图像的几何特征的边缘。

3.根据权利要求1所述空间平面物体位姿识别方法，其特征在于，步骤b所述给出物点与像点变换关系的初始变化估计为：利用随机数发生器给出所述初始变化估计。

4.根据权利要求1所述空间平面物体位姿识别方法，其特征在于，步骤c所述得到物点与像点的估计变换关系为：利用确定退火算法得到物点与像点的估计变换关系。

5.根据权利要求4所述空间平面物体位姿识别方法，其特征在于，所述利用确定退火算法得到物点与像点的估计变换关系，具体为：

c1、根据所述匹配矩阵的初始值设置确定退火算法的初始参数；

c2、利用sinkhom算法更新所述匹配矩阵；

c3、根据更新后的匹配矩阵利用Gauss-Seidel迭代方法计算物点和像点的估计变换关系；

c4、根据所述估计变换关系和所述物点集合，利用物点和像点的变换关系表达式得到与物点集合匹配的像点集合。

6.根据权利要求5所述空间平面物体位姿识别方法，其特征在于，步骤c2所述利用sinkhom算法更新所述匹配矩阵包括：

初始化所述匹配矩阵；

对所述匹配矩阵的每一行和每一列元素进行归一化计算；

对所述匹配矩阵循环进行归一化计算。

7.根据权利要求1所述空间平面物体位姿识别方法，其特征在于，步骤d中所述得到法向量在摄像机坐标系下的坐标和空间平面物体质心在摄像机坐标系下的坐标是：利用迭代位姿算法得到空间平面物体的法向量在摄像机下的坐标和空间平面物体质心在摄像机坐标系下的坐标。

8.根据权利要求7所述空间平面物体位姿识别方法，其特征在于，所述利用迭代位姿算法得到空间平面物体的法向量在摄像机下的坐标和空间平面物体质心在摄像机坐标系下的坐标，具体为：

d1、根据所述物点集合和所述像点集合，利用迭代位姿算法计算得到两组位姿向量；

d2、根据Tsai平面靶标标定的方法排除所述得到的两组位姿向量中错误的一组位姿向量，得到正确的一组位姿向量；

d3、根据所述正确的位姿向量得到空间平面物体的法向量在摄像机坐标系下的坐标和空间平面物体质心在摄像机坐标系下的坐标。