[发明专利]一种共线三特征点单目视觉空间定位方法

权利要求书

1.一种共线三特征点单目视觉空间定位方法，其特征在于，该定位方法包括以下步骤：

1)选取三个共线点作为特征点，且其中一个点为中点；

2)根据投射投影关系确定上述三个特征点的空间坐标与投影坐标的关系式；

3)使用定位摄像机拍摄特征点的图像作为投影坐标，根据三个特征点之间的位置关系、长度和投影坐标对步骤2)所确定的关系式进行解算，得到特征点的三维空间坐标位置，实现对特征点的定位。

2.根据权利要求1所述的共线三特征点单目视觉空间定位方法，其特征在于，所述步骤2)中所确定的关系式为：

za=fxaxua]]>

zb=fxbxub]]>

z=fxxu]]>

za=fyayua]]>

zb=fybyub]]>

z=fyyu]]>

其中(x_a,y_a,z_a)、(x_b,y_b,z_b)和(x,y,z)分别为三个特征点A、B和C的空间坐标，C为AB之间的中点，(xu_a,yu_a)、(xu_b,yu_b)和(xu,yu)分别为三个特征点A、B和C在焦平面上的投影坐标，f为拍摄特征点的投影坐标时所用的焦距。

3.根据权利要求1所述的共线三特征点单目视觉空间定位方法，其特征在于，所述步骤3)中的定位摄像机工作在中心透视投影模型中。

4.根据权利要求2所述的共线三特征点单目视觉空间定位方法，其特征在于，所述步骤3)进行解算的过程如下：

A)根据其中一点为中点的特征对步骤2)所确定的关系式进行化简，

z+Δz-a₁*x-a₁*Δx＝0

z-Δz-a₂*x+a₂*Δx＝0

z-a₃*x＝0

z+Δz-b₁*y-b₁*Δy＝0

z-Δz-b₂*y+a₂*Δy＝0

z-b₃*y＝0

其中，a₁＝f/xu_a，a₂＝f/xu_b，a₃＝f/xu，b₁＝f/yu_a，b₂＝f/yu_b，b₃＝f/yu，Δx＝x_a-x＝x-x_b，Δy＝y_a-y＝y-y_b，Δz＝z_a-z＝z-z_b，f为摄像机拍摄时所采用的焦距，(xu_a,yu_a)、(xu_b,yu_b)、(xu,yu)为摄像机实时拍摄到的特征点坐标，a₁、a₂、a₃、b₁、b₂、b₃可实时计算出来；

B)将化简后的结果进行进一步推导可得：

Δx＝z/c₁

Δy＝z/c₂

Δz＝z/c₃

其中c₁＝(a₁-a₂)*a₃/(2a₃-a₁-a₂)，c₂＝(b₁-b₂)*b₃/(2b₃-b₁-b₂)c₃＝(a₁-a₂)*a₃/(a₁*a₃+a₂*a₃-2a₁*a₂)；

C)将任意两个特征点之间的长度带入步骤B)所推导的关系式和步骤2)确定的关系式，求解出特征点C的空间坐标(x,y,z)为：

x=xu*zf]]>

y=yu*zf]]>

z=L1c12+1c22+1c32]]>

其中L为AC的长度；

D)根据三个特征点共线且其中一个为中点的特征以及步骤C)所解算出的中点坐标求解其它两个特征点的空间坐标，从而实现对三个共线特征点的空间定位。