[发明专利]一种基于二维图像的三维空间定位方法、系统和存储介质

权利要求书

1.一种基于二维图像的三维空间定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取目标对象的二维图像作为第一图像，所述目标对象设有至少一个标定物，所述标定物含一个中心靶标和至少两个边缘靶标且中心靶标和各边缘靶标有高度差，各边缘靶标在同一直线上；

提取第一图像中的各靶标图案；

判断出各靶标图案与标准图案匹配后，获取各靶标的特征数据，并确定第一投影关系，所述第一投影关系为第一图像与第二图像间的投影关系，所述第二图像为目标对象标定物正对相机时的二维图像，所述标准图案是由不同图形搭配不同属性的标准的图案的集合，所述特征数据为靶标图案的几何投影特征；

根据第一投影关系将第一图像配准到第二图像中，进而确定并输出目标对象的偏转角度和偏移距离值；

所述确定第一投影关系这一步骤，具体包括以下步骤：

结合预设靶标特征数据集和各靶标的特征数据，分别获取中心靶标与第二图像的投影关系和各边缘靶标与第二图像的投影关系；

结合中心靶标与第二图像的投影关系和各边缘靶标与第二图像的投影关系确定第一投影关系。

2.根据权利要求1所述的一种基于二维图像的三维空间定位方法，其特征在于，所述根据第一投影关系将第一图像配准到第二图像中，进而确定并输出目标对象的偏转角度和偏移距离值这一步骤，具体包括以下步骤：

以中心靶标中心为原点建立靶坐标系，及以相机光心为原点建立相机坐标系；

获取目标对象在靶坐标系中的第一坐标，以及获取目标对象在相机坐标系的第二坐标；

结合第一投影关系和第一坐标确定目标对象在相机坐标系的投影坐标；

结合第二坐标和投影坐标，计算并输出目标对象在相机坐标系的偏转角度和偏移距离值。

3.根据权利要求2所述的一种基于二维图像的三维空间定位方法，其特征在于，所述根据第一投影关系将第一图像配准到第二图像中，进而确定并输出目标对象的偏转角度和偏移距离值这一步骤，具体还包括以下步骤：

在相机坐标系中获取与目标对象最近邻的若干像素点坐标；

对各像素点坐标进行插值处理，进而确定并输出目标对象在相机坐标系的亚像素级偏转角度与偏移距离值。

4.根据权利要求1所述的一种基于二维图像的三维空间定位方法，其特征在于，所述判断出各靶标图案与标准图案匹配后，获取各靶标的特征数据，并确定第一投影关系这一步骤，具体包括以下步骤：

根据标准图案对各靶标图案的形状、颜色纹理及相对位置进行匹配，并在匹配成功后，提取各靶标的特征数据；

根据各靶标的特征数据，从预设靶标特征数据集中提取出与各靶标特征数据相似度最大的特征数据；

根据提取的最大特征数据确定第一投影关系。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种基于二维图像的三维空间定位方法，其特征在于，各所述靶标上均设有图案，所述图案至少含两个的图形，各图形属性不同。

6.一种基于二维图像的三维空间定位系统，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取目标对象的二维图像作为第一图像，所述目标对象设有至少一个标定物，所述标定物含一个中心靶标和至少两个边缘靶标且中心靶标和各边缘靶标有高度差，各边缘靶标在同一直线上；

提取模块，用于提取第一图像中的各靶标图案；

判断模块，用于判断出各靶标图案与标准图案匹配后，获取各靶标的特征数据，并确定第一投影关系，所述第一投影关系为第一图像与第二图像间的投影关系，所述第二图像为目标对象标定物正对相机时的二维图像，所述标准图案是由不同图形搭配不同属性的标准的图案的集合，所述特征数据为靶标图案的几何投影特征；

输出模块，用于根据第一投影关系将第一图像配准到第二图像中，进而确定并输出目标对象的偏转角度和偏移距离值；

所述确定第一投影关系，具体包括：

结合预设靶标特征数据集和各靶标的特征数据，分别获取中心靶标与第二图像的投影关系和各边缘靶标与第二图像的投影关系；

结合中心靶标与第二图像的投影关系和各边缘靶标与第二图像的投影关系确定第一投影关系。