[发明专利]基于双目立体视觉的空间定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及涉及图像处理和机器视觉技术领域，提出了一种基于双目视觉的能实现标定点自动提取和图像畸变校正的空间定位技术。 

背景技术

科学技术的发展，自动化程度的提高，空间定位已成为不少应用领域的需求。随着机器视觉技术的发展，利用摄像头采集的图像信息来进行目标定位具有了较大的可行性和更大的优势。如今基于单目立体视觉的定位已经得到了广泛的应用。但是单目视觉得到的是二维数据，丢失了大量的深度信息，造成了定位速度慢、定位精度不可靠。相对而言，双目立体视觉直接模拟人类双眼的处理方式，具有获取物体深度信息的能力，能得到目标点的精确空间位置信息，因而具有更大的研究价值。双目立体视觉技术已越来越多的应用于工程测绘、军事、航天航空、医疗和消防领域。工程测绘上使用基于双目立体视觉技术精确测量三维物体周长，通过双目视觉实现了机器人对磁场分布的快速准确检测。军事上使用机器人上战场，通过机器人上的摄像头定位敌对目标并进行射击能有效降低人员伤亡，医疗上使用机器手做手术，精确定位空间目标点，消防上基于双目空间定位实现快速准确的定位火源，实现自动化灭火、将火灾隐患消灭于火灾早期，最大程度的降低火灾带来的损失。 

基于机器视觉的双目空间定位是从多个视点拍摄一个空间物体，得到它在不同角度下的一系列图像，利用多个图像中对应像素之间的差异，计算得到目标物体的三维几何形状和三维空间位置。空间定位通常都需要前期进行摄像头标定，摄像机标定技术是空间物体三维重建的一个重要组成部分，直接影响三维重建的精度，是系统误差的主要来源之一，是从二维图像获得三维信息关键 环节，是立体视觉研究的最重要工作之一。基于双目立体视觉定位的标定方法中传统方法可以适用于任意的摄像机模型，但标定精度高标定过程复杂，需要高精度的已知结构信息，而主动视觉标定方法需要已知已知摄像机的某些运动信息，虽然求解过程简单、鲁棒性比较高不能使用于摄像机运动未知和无法控制的场合，摄像机自标定方法仅需要建立图像之间的对应，灵活性强，潜在应用范围广，但鲁棒性不高。 

发明内容

本发明的目的在于基于双目立体视觉实现空间定位，解决当前空间定位过程中存在的摄像机标定困难、繁琐、定位误差大等问题。 

本发明的目的是这样实现的，基于双目立体视觉的空间定位方法，包括如下步骤：

1)通过对两个摄像机进行标定，求得摄像机的单应性矩阵和畸变系数； 

2)获得两个摄像机摄取到的目标点的实际坐标； 

3)通过下式，获得两个摄像机摄取到的目标点的理论坐标：