[发明专利]一种基于免标记锚点检测的仪器设备位姿测量及误差补偿方法

权利要求书

1.一种基于免标记锚点检测的仪器设备位姿测量及误差补偿方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤A使用已训练好的DeepLabCut深度神经网络模型P-DLC检测出仪器设备在图像上的免标记锚点，不同锚点按某一顺序排列，并输出各个锚点在图像中的X坐标、Y坐标及置信度；

步骤B使用标定板标定相机参数，置放仪器设备使标定板与锚点平面重合，将每个在图像中的X坐标、Y坐标映射为世界坐标，测出所有锚点对的物理距离，由所有锚点、世界坐标及锚点之间的距离共同构成锚点网络拓扑；

步骤C在新的图像上检测出锚点集，根据锚点网络拓扑、世界坐标、相机内参计算出此时的旋转矩阵与偏移向量，然后计算出相机坐标，实现仪器设备位姿测量；

步骤D选中图像中任意3个锚点，在新的第i张图像中，测得选中3个锚点的图像坐标，并由某一准确图像中测得的相机坐标，计算得到仪器设备在深度方向上的准确测量值，并由该测量值取代步骤C中仪器设备位姿测量在深度方向上的测量值，实现仪器位姿补偿。

2.如权利要求1所述的基于免标记锚点检测的仪器设备位姿测量及误差补偿方法，其特征在于，所述步骤A具体包括：

设总共N个锚点，记为p_{an_1},p_{an_2},p_{an_3}…p_{an_N}；第n个锚点为p_{an_n}(n∈[1,N])，并输出各个锚点在图像中的X坐标Y坐标及置信度ρ_{an_n}。

3.如权利要求1所述的基于免标记锚点检测的仪器设备位姿测量及误差补偿方法，其特征在于，所述步骤B具体包括：

使用张氏标定法标定相机内参数，并设为其中为相机焦距，为图像上在X轴、Y轴上的像素分辨率，单位为像素每毫米(ppm)，为投影中心X坐标与Y坐标；

将仪器置放于与相机中轴线呈垂直，并且完全处于相机视场中，使标定板与锚点平面重合测量仪器各特征锚点的世界坐标，如第n个锚点为p_{an_n}(n∈[1,N])图像坐标则世界坐标为

计算所有锚点对之间的距离，如第n₁、n₂个锚点之间的距离为

所有锚点、锚点的世界坐标、锚点之间的距离共同构成锚点网络拓扑。

4.如权利要求1所述的基于免标记锚点检测的仪器设备位姿测量及误差补偿方法，其特征在于，所述步骤C具体包括：在新的图像上检测出锚点集，根据锚点网络拓扑、世界坐标相机内参K计算出此时的旋转矩阵R、偏移向量t，之后，计算出相机坐标

则仪器的整体位姿便为旋转矩阵R、偏移向量t，其中各个锚点的相机坐标则是各个锚点在空间中的位置。

5.如权利要求1所述的基于免标记锚点检测的仪器设备位姿测量及误差补偿方法，其特征在于，所述步骤D具体包括：

在新的第i张图像中，选中图像中3个锚点即，第n₁、n₂、n₃个，测得这3个锚点的图像坐标为已知前面某一准确图像中测得的相机坐标则可以对于点n₁、n₂有：

其中k为缩放系数，设其为

则3个点可以构建出方程组，用于求解未知量

由于有3个未知量与3个方程，方程可解；计算得的值用于取代步骤C中在深度方向上的测量值实现补偿。