[发明专利]一种基于双目视觉的目标快速定位方法及装置

说明书

本发明涉及一种基于双目视觉的目标快速定位方法及装置，其特征在于，包括以下步骤：1)对应于待定位目标所在场景的位置，固定设置双目视觉系统，对双目视觉系统进行标定，并训练卷积神经网络；2)获取待定位目标所在场景同一时刻的左影像和右影像；3)根据训练后的卷积神经网络，确定待定位目标分别在左影像和右影像的区域；4)对待定位目标分别在左影像和右影像中的区域进行匹配，使得左影像和右影像中的同名区域为同一待定位目标；5)根据左影像和右影像中的同名区域，确定每一待定位目标的精匹配特征点集；6)根据每一待定位目标的精匹配特征点集，确定对应待定位目标的三维坐标，本发明可以广泛应用于目标定位领域中。

技术领域

本发明是关于一种基于双目视觉的目标快速定位方法及装置，属于测量技术领域。

背景技术

采用两个摄像装置的双目视觉测量模式是视觉测量中一种重要的三维测量和定位方式，其原理是采用两个固定连接的相机，根据三角测量原理得到目标的三维信息。双目视觉测量模式由于其适用环境广泛、成本较低，在无人驾驶车、无人驾驶船、机器人和无人机等领域将发挥越来越重要的作用。

目前，依靠双目视觉测量模式来恢复深度信息的处理方式主要有两种：一是根据标定得到的相机参数和系统结构参数，首先对两个相机的影像做极线校正，然后在校正后的影像上进行同名特征点的匹配后计算生成视差图，根据视差图上的视差值信息来恢复三维信息；二是直接对双目视觉影像进行特征点提取和匹配得到同名特征点，然后根据相机内部参数和系统结构参数采用三角测量原理得到三维信息。

随着工业制造业发展，目前高清摄像机已非常普遍，在上述应用领域中也得到广泛应用。然而，高清摄像机拍摄得到的高分辨率影像较大，数据量是传统摄像机的几倍至几十倍，依靠上述传统恢复深度信息的处理方式已经无法实现快速实时地高精度目标定位。因此，研究一种适用于高清图像的基于双目视觉的目标快速定位方法具有重要意义。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够实现快速实时地高精度目标定位且适用于高清图像的基于双目视觉的目标快速定位方法及装置。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种基于双目视觉的目标快速定位方法，包括以下步骤：1)对应于待定位目标所在场景的位置，固定设置双目视觉系统，对双目视觉系统进行标定，并训练卷积神经网络；2)通过标定后的双目视觉系统对待定位目标所在场景进行同步拍摄，获取待定位目标所在场景同一时刻的左影像和右影像；3)根据训练后的卷积神经网络，对获取的左影像和右影像进行特征提取，确定待定位目标分别在左影像和右影像的区域；4)对待定位目标分别在左影像和右影像中的区域进行匹配，使得左影像和右影像中的同名区域为同一待定位目标；5)根据左影像和右影像中的同名区域，确定每一待定位目标的精匹配特征点集；6)根据每一待定位目标的精匹配特征点集，确定对应待定位目标的三维坐标。

进一步地，所述步骤1)的具体过程为：1.1)对应于待定位目标所在场景的位置，在静止平台或运动平台上固定连接双目视觉系统，其中，双目视觉系统包括左相机和右相机；1.2)对双目视觉系统进行标定；1.3)对待定位目标进行数据采集，训练卷积神经网络。

进一步地，所述步骤1.2)的具体过程为：1.2.1)建立以左相机光心为原点的工作坐标系O_c-X_cY_cZ_c，其中，该工作坐标系为右手坐标系，深度方向为Z_c轴，X_c轴与Y_c轴分别平行于影像的x轴与y轴，控制场包括已知三维坐标的多个控制点；1.2.2)通过左相机和右相机对控制场中的控制点进行拍摄，提取控制点分别在左相机和右相机拍摄影像上的成像特征点，建立控制点三维坐标与二维影像坐标之间的映射关系；1.2.3)根据建立的映射关系，求解左相机和右相机的内部参数和畸变参数，以及右相机相对于左相机的系统结构参数。