[发明专利]一种基于DSP实现的目标一维位置参数测量方法

说明书

本发明涉及一种基于DSP实现的目标一维位置参数测量方法。本发明通过人工标记来解算目标的位置参数，标记的使用减少了特征提取的难度，加快了特征提取的速度；设计了位置参数解算算法，实现了标记与位置参数的函数映射；设计了测量系统参数标定算法，提高了位置参数解算的精度；设计了基于DSP的快速标记检测算法，通过分步、分颜色通道提取标记点，减少了待处理像素数量，提高了标记点提取的速度，同时，通过聚类算法，对噪声点进行了剔除，提高了标记点的检测精度。

技术领域

本发明涉及计算机图像处理领域，特别是涉及一种基于DSP实现的目标一维位置参数测量方法。

背景技术

基于单目相机的视觉测量系统已较为成熟地应用于航空、航天、国防等领域目标的位置参数测量。与惯性测量、雷达测量以及多目测量相比，单目视觉测量位姿具有非接触、直观性强、测量精度较高、抗电磁干扰能力强、结构简单、测量成本低等优点。

现有的单目视觉位置参数测量系统包括基于合作目标的视觉测量系统和基于非合作目标的视觉测量系统，二者的区别主要在于：用于位置参数求解的目标特征是否是人工标记特征，若是人工标记特征则为合作目标；反之为非合作目标。相比于非合作目标，基于合作目标的视觉测量系统特征提取精度更高、提取速度更快。人工标记特征主要包括直线特征、圆特征等，一般来说，合作特征的提取方法有以下两种：

(1)解析方法：标记为直线，直线成像仍为直线，利用直线的交点来确定特征点。该方法的优点是提取的成像点与标记点对应关系准确，不存在系统误差，缺点是计算复杂；

(2)统计方法：标记为圆、矩形等几何特征，利用成像点坐标统计的方法来获得标记点的形心，用形心近似表示标记中心的成像点。该方法的特征点提取算法简单，易于实现，缺点是提取的特征点与标记点对应关系不准确，存在系统误差，但相比于其他因素造成的测量误差，该系统误差较小，可以满足测量精度的要求。

测量系统的位置参数解算算法需要根据目标特征进行设计，如PnP(点特征)，PnL(线特征)算法以及基于单目圆特征的解算算法。但现有的位置参数解算算法存在以下缺点：1)现有典型的位姿参数测量算法，实现的均是三维位置参数的测量，当测量系统只对目标一维位置参数由需求时，测量结果存在冗余；2)现有特征提取算法及位置参数解算算法复杂、计算量大，难以实现基于DSP的实时处理。

发明内容

为解决现有技术参数计算冗余、计算量高的缺陷，本发明的目的是：提供一种基于DSP实现的目标一维位置参数测量方法。

为了达到上述目的，本发明提供的技术方案是：

一种基于DSP实现的目标一维位置参数测量方法，包括如下步骤：

步骤1，目标表面的人工标记(红色圆形图案)的标记半径进行设计；

步骤2，利用快速标记检测算法获得标记中心初值及对标记点进行二次搜索；

步骤3，利用系统标定算法对相机与导轨间的相对位姿进行标定，建立准确的参数对应关；

步骤4：利用基于DSP的快速标记检测算法对人工标记进行快速检测。

其中，标记形状设计为红色的圆形图案，其理由如下：

由于导轨与成像平面存在夹角，平面α上线段L₀(平行于X轴方向，长度为2R)中点p_C的成像点p_c′与其成像线段l₀的中点x₀并不重合，下面对误差进行量化分析：

设L₀端点p_L,p_R坐标分别为(X_L,Y_o,Z_L)、(X_R,Y_o,Z_R)，坐标值之间的关系为：