[发明专利]一种基于彩色人工标识的相机位姿求解法

权利要求书

1.一种基于彩色人工标识的相机位姿求解法，其特征在于，包括预定义字典自动生成法，具体包括以下步骤：

步骤S1：设计彩色人工标识；所述彩色人工标识包括(n+2)×(n+2)个单元格；所述彩色人工标识包括编码部分和包绕所述编码部分的外围部分；所述编码部分包括n×n个单元格；所述编码部分的单元格填充三种不同的颜色；所述三种颜色依次通过数字0、1、2进行表示；所述外围部分包括4个用于求解位姿的顶点；

步骤S2：创建一空字典，同时设置距离阀值的初始值、初始化无效迭代次数的计算变量为零、设置最大无效迭代次数；所述距离阀值为标识间距离的最大值；

步骤S3：判断所述字典中的人工彩色标识的数量；若数量小于预设值，则进行步骤S4；

步骤S4：从所述彩色人工标识包含的三进制数串构成的集合中，随机选择n个三进制数串而构成一个标识元素；若标识元素与字典中元素的距离大于距离阀值，则将所述标识元素添加至字典中，无效迭代次数的计算变量的值不变；否则，进行步骤S5；

步骤S5：舍弃该标识元素，无效迭代次数的计算变量的值自加，同时判断是否达到最大无效迭代次数；如是，则距离阀值自减，将无效迭代次数的计算变量重新初始化为零；判断结束后执行下一次迭代，执行步骤S3；

在所述字典自动生成后，进一步包括彩色人工标识的检测，具体包括以下步骤：

步骤S6：获取彩色人工标识的边缘图像；

步骤S7：对所述边缘图像进行轮廓提取并对提取的轮廓进行多边形近似处理以获取彩色人工标识所在的区域；

步骤S8：对所述彩色人工标识所在的区域进行编码提取；

步骤S9：在所述字典中搜索所述编码；

彩色人工标识的检测完成后，进一步包括基于彩色人工标识的位姿估计，具体包括以下步骤：

步骤S10：指定彩色人工标识所在的平面为世界坐标系中Z_w＝0的平面，坐标系原点指定为标识的中心；

步骤S11：根据摄像机成像模型，将彩色人工标识上的点投影到图像上；

步骤S12：根据人工标识提供的4组顶点，采用levenberg一marquardt算法对平面单应性矩阵进行求解，可获得相机位姿。

2.根据权利要求1所述的基于彩色人工标识的相机位姿求解法，其特征在于，在步骤S4中，所述距离包括标识元素和字典中每个标识元素之间的汉明距离的最小值、同一标识元素4种旋转状态下，单元格间的汉明距离S(m_i)的最小值，m_i表示第i个标识，表示字典。

3.根据权利要求1所述的基于彩色人工标识的相机位姿求解法，其特征在于，在步骤S4中，距离阀值的初始值满足以下公式：

其中：τ⁰表示距离阈值的初始值，表示求取阶数为n的标识所具有的最大自身距离，C表示n×n位标识所含有的4元集合的总数，表示向下取整函数。

4.根据权利要求1所述的基于彩色人工标识的相机位姿求解法，其特征在于，在步骤S4中，数串在每次迭代中被选中的概率为：

5.根据权利要求1所述的基于彩色人工标识的相机位姿求解法，其特征在于，在步骤S9中，若所述字典中不存在与所述编码匹配的标识编码，则计算错误标识与字典中所有标识元素之间的汉明距离如果汉明距离不大于则字典中与该错误标识距离最小的标识元素为纠正后的标识，表示任意两个标识之间的最小距离。