[发明专利]基于状态估计的圆形运动目标识别与测量的系统与方法

权利要求书

1.基于状态估计的圆形运动目标识别与测量的系统，具有双目相机，其特征在于，包括，所述系统包括：

数据采集单元，用于获取双目相机中的双目图像；

图像处理单元,用于在所述双目图像中提取出目标的最大外轮廓并计算出目标的相对距离；

距离判断单元，基于所述相对距离，判断是否双目立体视觉测量算法的执行条件；

位姿解算单元，用于执行步骤中的两种立体视觉测量算法。

2.根据权利要求1所述的基于状态估计的圆形运动目标识别与测量的系统，其特征在于，所述执行条件是，若满足，则所述系统加载采用基于最大外轮廓的圆形目标成像立体视觉测量算法；若不满足，则所述系统加载采用基于最小二乘法的立体视觉测量算法。

3.一种实现如权利要求1或2所述的基于状态估计的圆形运动目标识别与测量的系统的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1对获取的双目图像进行Ostu二值化处理，判断图像的峰值信噪比PSNR是否满足图像清晰的条件；

S2若不满足，则对模糊图像进行去模糊处理；若满足，则对图像进行最大外轮廓的提取及标记；

S3根据双目的三维重构计算出圆形目标粗略的位置；

S4根据三维位置信息，通过扩展卡尔曼EKF估计出目标的线速度

S5根据估计的速度估计出目标的运动区域Area(x_k,y_k)；

S6根据目标的活动区域寻找目标的最大外轮廓B_max；

S7根据上述提取的最大外轮廓进行位姿解算，判断目标的相对距离条件；

S8若满足，则根据双目的圆形目标成像方法进行位姿解算；

S9利用最小二乘法对提取到的最大外轮廓进行椭圆拟合，找出椭圆参数(u_c,v_c,a_c,b_c,θ_c)；

S10根据椭圆参数，通过双目的圆形目标成像算法计算出目标的相对位姿和半径；

S11若不满足，则根据圆形目标的三维重构方法进行位姿解算；

S12根据最大外轮廓计算出目标的重心位置；

S13利用最小二乘法对重心位置进行三维重构，计算出目标的相对位置。

4.根据权利要求3所述的基于状态估计的圆形运动目标识别与测量的方法，其特征在于，通过图像增强的盲去卷积策略实现对双目相机获取的图像进行去模糊处理。

5.根据权利要求3所述的基于状态估计的圆形运动目标识别与测量的方法，其特征在于，所述图像清晰的条件包括，双目图像的峰值信噪比PSNR在阈值范围δ_image以内，即：

PSNR≤δ_image。

6.根据权利要求3所述的基于状态估计的圆形运动目标识别与测量的方法，其特征在于，所述相对距离条件包括，目标相对于左相机的相对距离在阈值范围δ_d以内，即：

d≤δ_d。

7.根据权利要求4所述的基于状态估计的圆形运动目标识别与测量的方法，其特征在于，根据相对距离偏差，近距离时，采用圆形目标成像的双目立体视觉测量方法计算目标的位姿；远距离时，采用基于最小二乘法的双目立体视觉测量算法计算目标的位姿。

8.根据权利要求4所述的基于状态估计的圆形运动目标识别与测量的方法，其特征在于，所述运动区域求解公式为，

其中，k＝(l,r),f_kx,f_ky为双目成像的函数，(X_cen,Y_cen,Z_cen)为目标相对于左相机坐标系的坐标，为根据相邻几帧位置估计的线速度，(δx_k,δy_k)为x,y方向像素补偿值。