[发明专利]一种基于多目视觉的红外空间定位系统及方法

权利要求书

1.一种基于多目视觉的红外空间定位系统，其特征在于：

包括多目红外相机以及处理单元；

所述多目红外相机包括N个摄像头，N≥3，其中至少一所述摄像头的成像点与其它各所述摄像头的成像点不在同一直线上；且各所述摄像头均与所述处理单元通讯连接；

所述处理单元同步采集多目红外相机中各所述摄像头拍摄的图像，并基于图像计算红外标记物的三维空间位置。

2.根据权利要求1所述的红外空间定位系统，其特征在于：所述处理单元包括图像处理模块以及三维重建计算模块；

所述图像处理模块的输入与所述摄像头的信号输出通信连接，所述图像处理模块的输出与所述三维重建计算模块的信号输入通信连接；

所述图像处理模块的数量为N个或一个。

3.根据权利要求2所述的红外空间定位系统，其特征在于：所述图像处理模块包括FPGA处理器，所述三维重建计算模块包括ARM处理器。

4.根据权利要求1所述的红外空间定位系统，其特征在于：还包括温度传感器，该温度传感器设于所述多目红外相机中，并与所述处理单元通信连接。

5.一种基于多目视觉的红外空间定位方法，其特征在于：通过一红外空间定位系统实现，所述系统包括多目红外相机以及处理单元；

所述多目红外相机包括N个摄像头，N≥3，其中至少一所述摄像头的成像点与其它各所述摄像头的成像点不在同一直线上；且各所述摄像头均与所述处理单元通讯连接；

所述处理单元同步采集多目红外相机中各所述摄像头拍摄的图像，并基于这些图像计算红外标记物的三维空间位置；

所述红外空间定位方法包括：

步骤一、将N个摄像头两两组合形成对组合；

各摄像头同步采集图像，并发送至所述处理单元处理，进而获得每个图像中的红外标记物的形态学中心坐标位置；

步骤二、运用极限约束原理分别对对摄像头组合中各摄像头所拍摄的红外标记物的形态学中心坐标进行一一匹配；

若某一红外标记物的形态学中心坐标位置在对组合中都满足同样的匹配关系，即判定该红外标记物的形态学坐标中心在所有图像中成功匹配；

若某一红外标记物的形态学中心坐标位置在任一对组合中不满足同样的匹配关系，则判定该红外标记物为匹配错误的标记物。

6.根据权利要求5所述的红外空间定位方法，其特征在于：还包括预准备步骤，该步骤对各所述摄像头通过所述处理单元进行校准，并算得各所述摄像头的内部参数以及任两个摄像头之间的外部参数及基础矩阵。

7.根据权利要求5所述的红外空间定位方法，其特征在于：所述红外标记物为红外反光球。

8.根据权利要求7所述的红外空间定位方法，其特征在于：在步骤一中，所述处理单元同步获得各摄像头采集得到的图像，并对图像进行阈值分割和圆形拟合，进而获得每个图像中的红外反光球的圆心坐标。

9.根据权利要求5所述的红外空间定位方法，其特征在于：还包括：

步骤三、使用多对摄像头基于已校准的摄像头内部参数和外部参数分别计算同一红外标记物的三维空间位置，得到多个三维空间坐标，该三维空间坐标的数量和摄像头的对数对应；

然后对这些三维空间坐标进行平均值计算，最终得到该红外标记物的平均三维空间位置。

10.根据权利要求6所述的红外空间定位方法，其特征在于：于所述预准备步骤中，在所述多目红外相机中设置温度传感器，且该温度传感器与所述处理单元通信连接；

然后在不同的温度下进行多次校准，并记录不同温度下的各所述摄像头的内部参数以及任两个摄像头之间的外部参数及基础矩阵；

最后在对已匹配得到的红外标记物的形态学坐标中心进行三维重建时，根据温度传感器获得的当前温度信息选择最优参数进行计算。