[发明专利]基于全局视觉的定位方法

权利要求书

1.基于视觉的定位方法，其特征在于：

(1)获得摄像头的精确位置；

(2)获得摄像头的姿态；

(3)对目标成像：整个系统投入运营，对目标成像；

(4)在图像中检测目标；

(5)计算目标射线；

(6)计算目标位置；

(7)计算目标姿态：根据目标在图像坐标里的姿态，以及摄像头的姿态，采取视觉和IMU、OD、Geomagnetic的信息融合组合导航可以确定目标的姿态；

步骤1)中，如果在野外，采用高精度的差分GPS装置；如果在室内，用高精度的差分GPS装置定位整个建筑物，再根据建筑物内部结构的尺寸推算摄像头的精确位置；将世界坐标系原点设置在摄像头焦距处，一个方向指向经度O方向(东方)，另一个方向指向纬度A方向(北方)，第三个方向指向高度H方向；

步骤2)中，采用带水平仪和罗盘的标定模板标定相机；水平放置的标定板一个方向指向经度O方向(东方)，一个方向指向纬度A方向(北方)，与摄像头处的世界坐标系一致；设标定后，摄像头坐标系与世界坐标系的变换为R1|T，从旋转矩阵R1可以按如下公式确定出摄像头的三个姿态角(αc，βc，γc)；

步骤4)中，可以用目标检测的方法，也可以在目标上带预设标签的方法，确定目标在图像中的位置，目标大小为λ，相对于图像中心的偏移(r,c)，目标在图像坐标里的姿态θ。

2.根据权利要求1所述的一种基于视觉的定位方法，其特征在于：步骤5)中，因为是单目视角，无法确定目标的高度和远近；但是对于具体应用而言，目标往往在地面上，并且目标往往是确定的类型，大小、高度固定；在图像中找到目标后，根据目标相对图像中心的偏移(r,c)，在修正相机变形后，可以确定目标与摄像头光轴的偏转角

并计算出目标相对于相机坐标的旋转矩阵R2，因此可确定目标射线在世界坐标系里的角度(αO，βO，γO)；

步骤6)中，已知目标射线后，有两种方式可以确定目标位置：(a)如果已知场地的几何模型：如果地面不是水平的，将场地的几何模型S向上平移目标高度后，此三维曲面与目标射线的交点就是目标位置；如果地面是水平的，不需要场地的几何模型，经过相交计算后，就可以确定目标位置；(b) 根据目标大小：根据目标在图像中的大小λ，估算目标与相机的距离，从而确定目标的位置坐标。