[发明专利]一种锥形目标双目视频位姿测量方法及靶标图案

摘要

本发明涉及一种锥形目标的双目视频位姿测量方法，以及锥形目标的靶标图案。使得锥形目标位于两摄像机的公共视场中，从两摄像机的图像中确定靶标图案的公共子扇区，并提取特征点的图像坐标，再利用三角测量原理求出特征点在摄像机坐标系下的三维坐标，解算出锥形目标的位姿。锥形目标的表面设置靶标图案以圆锥形顶点为中心，将圆锥表面等分成灰黑色间隔的六个子扇区，圆锥顶端区域设置为白色。子扇区内设置编码区域，编码区域的颜色与其所在子扇区的颜色有较大对比度。使靶标图案在两摄像机的公共视场中有3个以上公共特征点。本发明的靶标图案的主特征点分布位置达到最优，使靶标成像对锥形目标位姿变化的响应最强。

主权项

一种锥形目标的双目视频位姿测量方法，包括以下步骤：两个摄像机设置在一个基座上，朝向要进行位姿测量的锥形目标，并使得锥形目标位于两摄像机的公共视场中；两摄像机光轴平行使两摄像机的公共视场最大；所述的两摄像机的基线为0.15米～0.35米；摄像机的分辨率像素为768×576以上，视场角为25°～45°，等效焦距为43.456mm～81.193mm；将摄像机采集到的图像数据通过图像采集卡发送给计算机，解算锥形目标的位姿参数；所述锥形目标的表面设置靶标图案，使靶标图案在两摄像机的公共视场中有3个以上公共特征点；锥形目标上的靶标图案设置为，以锥形目标的圆锥形顶点为中心，将圆锥表面等分成六个子扇区，将所述六个子扇区间隔设置为两种对比度较大的颜色；将锥形目标的顶端区域设置为与所述六个子扇区颜色有较大对比度的第三种颜色；在所述六个子扇区内分别设置一定数量的编码区域，所述编码区域的颜色与其所在子扇区的颜色有较大对比度；所述编码区域基本为四边形，编码区域的侧边平行于锥形目标母线；编码区域的上、下边沿锥形目标横截面的截面圆；所述编码区域的侧边与其所在子扇区的侧边相隔离；所述编码区域下边与锥形目标 的底面圆相隔离；同一子扇区内的各个编码区域相隔离；相邻子扇区内的编码区域数量或者编码区域的面积比设置为不同；根据所述的锥形目标的靶标图案中子扇区颜色、子扇区内编码区域的数量及同一子扇区内不同编码区域的面积比，给所述的每个子扇区构造唯一的识别编码；将所述锥形目标的顶点、所述六个子扇区的侧边与锥形目标底面圆的交点作为测量的主特征点；将所述的六个子扇区内的各个四边形编码区域的顶点作为测量的辅助特征点；解算所述锥形目标位姿时，首先从两摄像机的图像中确定所述锥形目标的靶标图案的公共子扇区，提取所述公共子扇区中特征点的图像坐标，再利用三角测量原理求出所述的特征点在摄像机坐标系下的三维坐标，解算出锥形目标的位姿。