[发明专利]基于动态路由机制的视觉测量定位及校正系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种视觉定位领域的方法，具体说是一种基于动态路由机制的视觉测量定位及校正系统。

背景技术

目前，已有很多依据各种定位技术的定位方案，比如：ZigBee定位，WI-FI定位，GPRS定位，GPS定位，超声定位，但在定位精度、环境适应性等方面都存在不足和缺陷：ZigBee定位采用能量指示实现定位，本身精度不高，对环境的适应性又较差，而且在室内使用时，由于墙壁的反射和阻隔效应使得定位结果存在较大误差；WI-FI定位原理与ZigBee类似，因此也具有相似的缺点；GPRS定位精度较低，适合于较大范围内的粗略定位，受环境影响大；GPS定位精度相对较高，但无法在室内使用，而且由于采用高精度GPS，导致成本又很高；超声定位需要在环境内布设大量的传感器，且适应性差；通过视觉对环境进行建模的方法难度大，且定位范围受前期设备布局影响较大。针对上述存在的各种定位技术问题，可以看出：现在还没有一种实用的定位技术能满足：既要实现高精度，又能自适应环境，且成本在可接受的范围之内。

中国专利申请公开号CN 101865656 A，公开日2010年10月20日，发明创造的名称为《一种使用少数共面点精确定位多摄像头系统位姿的方法》，该申请案提出了一种新的多摄像头系统定位方法，能够使用3D共面参考点映射图像点精确定位摄像头的位置。中国专利申请公开号CN 101646072A，公开日2010年2月10日，发明创造的名称为《一种多摄像头自动定位的系统》，该申请案公开的技术方案：至少包括一水平方向摄像头用于横向扫描并拍摄，一垂直方向摄像头用于垂直扫描并拍摄。上述两项技术方案的定位方法均是利用多摄像头定位，虽然精度高，其不足之处是：需要提前布设摄像头采集设备，实施成本较高，且定位范围相对固定，自适应性差。

中国专利授权公告号CN 101509781 B，授权公告日2011年9月14日，发明创造的名称为《基于单目摄像头的步行机器人定位系统》，该项专利公开的系统定位主要保证了实时性和鲁棒性，却无法保证高度精确，而且实施难度高，定位范围小。

发明内容

本发明克服了现有技术中的不足，提供一种基于动态路由机制的视觉测量定位及校正系统。

为了解决上述存在的技术问题，本发明通过以下技术方案实现：一种基于动态路由机制的视觉测量定位及校正系统，包括：定位算法模块、调度算法模块、校正及容错算法模块；定位算法模块负责整个系统的基本定位实现，是整个系统的核心；调度算法模块实现节点间传感器的无干扰调度，并将多个传感器信息进行汇总融合；校正及容错算法模块实现节点定位的校正，并对丢失的节点实现寻找、容错。

所述定位算法模块包括：透视变换物体定位算法、多跳路由机制定位算法、动态路由优化算法； 

所述透视变换物体定位算法是指：透视变换有8个自由度，由摄像机画面上的四个点和定位平面内的四个点的对应关系来确定透视变换矩阵，通过画面上待定位点的坐标来求出该点在定位平面上的位置；

透视变换矩阵可表示为                                                ，或简化为；

所述多跳路由机制定位算法是指：由于摄像头的视野有限，所以当目标区域较大时无法对所有位置进行定位，因此本发明类比网络传输中的多跳路由机制，在定位网络中了引入路由机制的定位算法，利用多跳传递定位信息，完成整个定位网络中所有节点的定位；

所述的整个定位网络是由协调节点、路由节点、终端节点构成，其中路由节点作为坐标标定标志，终端节点作为被定位物体，协调节点设为整个网络的第一个摄像头节点，因为需要在一个固定的坐标系下对所有节点定位，因此需要协调节点固定位置，协调节点作为一个普通路由节点相对于在其视野范围内的其余节点定位，并且它还是整个网络的信息处理融合和处理中心，负责计算定位结果。

路由节点利用自身的定位信息计算出画面四个顶点对应实际点的图像坐标，计算出透视变换的参数，从而计算出视野内节点的定位坐标。不需要摄像头对其他节点定位，它的定位由上一级路由或协调节点完成，这样经过网络内逐级的多跳传递和计算，就可以得到所有节点的位置；

路由节点主要实现两点功能：

1、作为坐标标定标志，由上一级路由或协调节点定位；

2、为视野内的下一级路由节点或终端节点定位，此时该路由节点必须和摄像头绑定配对使用；