[发明专利]一种双目立体视觉中物点定位方法及系统

说明书

本发明公开了一种双目立体视觉中物点定位方法，具体为：首先启用左、右侧相机拍摄同一目标，对拍摄得到的左、右图像进行特征点匹配；再在世界坐标下分别计算左、右侧相机光心到匹配点的单位方向向量；进而根据两个相机的光心坐标，光心到特征点的方向向量求解出物点的三维坐标。本发明还提供了实现上述方法的系统。本发明避免了大量平方，开方以及求模等运算，具有速度快，计算稳定的特点，在三维重建领域中有较高的应用价值。

技术领域

本发明涉及机器视觉技术领域，具体涉及一种双目立体视觉中三维点定位方法及系统。

背景技术

在双目立体视觉的三角测量步骤中，往往首先对两个相机在不同的位置下拍摄同一场景所得到的图片进行特征匹配、位姿估计后，通过对两个相机同名光线求取其延长线的交点，进而得出该点在世界坐标系中的物点坐标，并利用这些信息完成三维稠密点云构建等工作.因此，物点的空间位置求取是双目立体视觉中的重要环节之一。

物点的空间位置求取一般采用公垂线中点法方法，方法涉及到叉积，求模等运算，计算复杂度高，耗时多。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种双目立体视觉中三维点定位方法，保证精准度的同时简化了计算复杂度。

一种双目立体视觉中三维点定位方法，具体为：

(1)启用左、右侧相机拍摄同一目标，对拍摄得到的左、右图像进行特征点匹配，得到左侧相机坐标系下的特征点坐标p_L和右侧相机坐标系下的同名特征点坐标p_R；

(2)在世界坐标下,分别计算左、右侧相机光心到匹配点的单位方向向量N₁和N₂：

其中，Z_L、Z_R分别代表将左、右侧相机的方向向量单位化的系数，R_LW、R_RW分别代表左、右侧相机坐标系相对于世界坐标系的旋转矩阵，K₁、K₂分别代表左、右侧相机的内参数，上标T表示转置；

(3)计算目标物点的三维坐标P：

其中，P₁₀,P₂₀分别代表左侧相机光心O_L和右侧相机光心O_R在世界坐标系中的三维坐标(参考图1),P₁、P₂分别为射线O_Lp_L和O_Rp_R与公垂线的垂足。

一种双目立体视觉中三维点定位系统，包括：

双相机，包括左侧相机和右侧相机，用于拍摄同一目标；

同名特征点匹配模块，用于对拍摄得到的左、右图像进行特征点匹配，得到左侧相机坐标系下的特征点坐标p_L和右侧相机坐标系下的同名特征点坐标p_R；

单位方向向量计算模块，用于在世界坐标下,分别计算左、右侧相机光心到匹配点的单位方向向量N₁和N₂：