[发明专利]一种基于机器视觉的运动装置标定方法及其装置

权利要求书

1.一种基于机器视觉的运动装置标定方法，其特征在于，包括步骤：

Marker点群的检测；

运动装置平面方程参数的估计；

对运动装置的速度和运动方向进行估计；

输出运动装置的速度，运动方向，平面方程参数。

2.根据权利要求1所述的基于机器视觉的运动装置标定方法，其特征在于，所述Marker点群的检测步骤包括：

初始化参数，设置点群组为空G＝{}，设置标识符为FLAG＝0，点群组计数变量i＝0；

同步触发左右双目相机拍照，获取图像对

其中，t_i表示第t_i时刻的时间，单位为秒；和分别表示第t_i时刻从左相机获取的灰度图像和右相机获取的灰度图像；

分别检测图像和中的Marker点群；如果两幅图像均检测到两组Marker点群，则分别记为和

根据点群和利用立体相机的三角测距原理，计算其对应的相机坐标系下的坐标分别记为和

3.根据权利要求1或2所述的基于机器视觉的运动装置标定方法，其特征在于，所述运动装置平面方程参数的估计步骤包括：

计算左相机坐标系下的运动装置平面中心点；左相机坐标系下的中心点C^left＝(cx^left，cy^left，cz^left)的计算公式为：

K，N，n属于自然数，分别表示n点在左相机坐标系下的坐标；

估计左相机坐标系下的平面方程参数，包括：

对左相机坐标系下的所有检测到的Marker点去中心化后的点得到：

分别表示去中心化后的点的x轴坐标，y轴坐标和z轴坐标；

构造偏移矩阵Q^left：

对Q^left进行SVD(Singular Value Decomposition奇异值)分解得到Q^left＝U∑V；其中，U为K×K的正交矩阵，V为N×N的正交矩阵，∑为K×N的特征对角矩阵，从∑中选取特征值最小所对应V中的特征向量

计算运动装置的平面方程参数，包括：

平面方程表示为a^leftx+b^lefty+c^leftz+d^left＝0；

根据中心点C^left＝(cx^left，cy^left，cz^left)，平面方程的系数可确定为：

其中，a^left，b^left，c^left表示平面方程的法向量系数，d^left表示偏移量系数。

4.根据权利要求1所述的基于机器视觉的运动装置标定方法，其特征在于，所述对运动装置的速度和运动方向估计步骤包括：

初始化参数，初始迭代计数t＝0，最大迭代次数T-1，其中t＜T，且T属于自然数；

随机采样两组Marker点群；分别记为和(P_l^left，P_l^right)；k＜l，k、l均属于自然数；

计算运动装置的运动速度计算公式如下：

其中，空间坐标为

空间坐标为

P_l^left空间坐标为

P_l^right空间坐标为

左相机坐标系下的运动方向计算公式为：

其中N表示Marker点个数，分别表示方向向量的x轴坐标值，y轴坐标值，z轴坐标值，γ为归一化系数，

计算v_dir在平面方程a^leftx+b^lefty+c^leftz+d^left＝0下的投影，运动装置的运动方向就是该投影，即：