[发明专利]一种基于单目视觉进行目标定位的方法

权利要求书

1.一种基于单目视觉进行目标定位的方法，其特征在于，包括以下步骤：

将空间物体的世界坐标系先后转化为摄像机坐标系、像平面坐标系、像素坐标系，获得摄像机的成像模型；

令摄像机坐标系与世界坐标系重合，使得两坐标系中的Z轴坐标相等，获得改进的摄像机成像模型。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，摄像机的成像模型为

其中，(X_W,Y_W,Z_W)为点P在世界坐标系中的坐标，(X_W,Y_W,Z_W)为点P在摄像机坐标系中的坐标，(u,v)为点P在像素坐标系中的坐标，M₁、M₂分别表示相机的内参数矩阵和外参数矩阵

dx、dy分别为相机单位像素在像素坐标系的X轴、Y轴方向上的物理长度，(u₀,v₀)为像素坐标系的坐标中心，f为摄像机的焦距，R为旋转矩阵、T为平移矩阵，O为适当维数的零矩阵。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，令M₂为单位矩阵改进的摄像机成像模型为

式(6)通过以下两个方程来求解(X_W,Y_W,Z_W)

其中，d_x,d_y分别为相机单位像素在像素坐标系的X轴、Y轴方向上的物理长度，且a_x,a_y是摄像机内参数矩阵中的变量，能直接通过摄像机标定求出。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括镜头畸变校正，畸变包括径向畸变或切向畸变；其中

径向畸变下畸变点在成像仪上的原始位置和畸变失真后的新位置关系如式(8)

其中，r²＝x²+y²；

切向畸变下畸变点在成像仪上的原始位置和畸变失真后的新位置关系如式(9)

其中，(x₀,y₀)、(x₁,y₁)分别是经过径向畸变和切向畸变的坐标位置，(x,y)是原始位置，k₁、k₂、k₃、p₁、p₂为畸变系数。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括镜头畸变校正，畸变包括径向畸变和切向畸变畸变后的坐标位置为

其中，(x′,y′)是经过径向畸变和切向畸变之后的坐标位置。

6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，矫正镜头畸变中采用OpenCV中的initUndistortRectifyMap()和remap()函数求解畸变系数。