[发明专利]基于靶标标定定位模型的空间目标定位方法

摘要

本发明公开了一种基于靶标标定定位模型的空间目标定位方法，该方法针对双目系统，其实现过程包括：首先，设置空间坐标系和定位相机，然后通过四个平面靶标标定，确定定位模型的投影参数；再者，通过两个立体靶标标定，确定定位模型的相机光心参数；最后，根据定位模型中的共线性，确定待测量目标物的空间坐标。本发明运用靶标标定定位模型参数，利用定位模型中的共线关系定位，降低了定位系统中标定过程的复杂性，改善了立体视觉定位精度较低的问题，可简单、准确地构建室内定位系统。

主权项

1.一种基于靶标标定定位模型的空间目标定位方法，其特征在于，包括如下步骤：/n(1)设置定位相机：/n将两个定位相机分别固定至焦距所能覆盖的室内高处，使其自上而下拍摄，且两个定位相机有共视区；/n(2)设置空间坐标系：/n将室内的高设置为Z轴，室内地面设置为Z轴坐标值为零时的二维XY平面，建立一个关于XYZ的三维正交坐标系，作为参考的空间坐标系；/n(3)通过平面靶标标定，确定定位模型的投影参数：/n(3a)在室内地面上摆放四个不共线且不同轮廓特征的待标定的平面靶标，使其一同出现在定位相机的共视区内，记录每个平面靶标在空间坐标系上对应的位置坐标；/n(3b)使用每个定位相机对共视区内一同出现的四个平面靶标采集一次图像；/n(3c)任选一个平面靶标作为待提取目标，使用轮廓匹配方法，从每幅采集图像中提取待提取目标的质心像素，得到采集图像中对应平面靶标的质心像素；/n(3d)判断是否获得每幅采集图像中四个平面靶标的所有质心像素，若是，则执行步骤(3e)，否则，执行步骤(3c)；/n(3e)对每个定位相机的采集图像，根据四个平面靶标的空间坐标以及该采集图像上四个平面靶标质心像素坐标，计算每个定位相机的投影矩阵，将每个定位相机的投影矩阵作为定位模型的投影参数；/n(4)通过立体靶标标定，确定定位模型的相机光心参数：/n(4a)在室内地面上摆放两个不重叠，有高度，且不同轮廓特征的待标定的立体靶标，使其一同出现在定位相机的共视区内，记录两个立体靶标在空间坐标系上对应的位置坐标；/n(4b)使用每个定位相机对共视区内一同出现的两个立体靶标采集一次图像；/n(4c)任选一个立体靶标作为待提取目标，使用轮廓匹配方法，从每幅采集图像中提取待提取目标的质心像素，得到采集图像中对应立体靶标的质心像素；/n(4d)判断是否获得每幅采集图像中两个立体靶标的所有质心像素，若是，则执行步骤(4e)，否则，执行步骤(4c)；/n(4e)将投影参数中每个定位相机的投影矩阵与对应定位相机的采集图像中两个立体靶标的质心像素坐标相乘，得到以该定位相机为投影中心两个立体靶标的地平面投影点；/n(4f)使用对称式法，得到以每个定位相机为投影中心两个立体靶标的地平面投影点与对应立体靶标形成的两条空间直线的方程式；/n(4g)使用解析几何方法，根据以每个定位相机为投影中心两个立体靶标的地平面投影点与对应立体靶标形成的两条空间直线的方程式，计算其交点，将该交点作为该定位相机的光心；/n(4h )将每个定位相机的光心记录为定位模型的相机光心参数；/n(5)使用定位模型，确定待定位目标物的空间坐标：/n(5a)使用每个定位相机对出现在共视区内的待定位目标物采集一次图像；/n(5b)将待定位目标物作为待提取目标，使用轮廓匹配方法，从每幅采集图像中提取待提取目标的质心像素，得到采集图像中待定位目标物的质心像素；/n(5c)将投影参数中每个定位相机的投影矩阵与对应定位相机的采集图像中待定位目标物的质心像素坐标相乘，得到以该定位相机为投影中心待定位目标物的地平面投影点；/n(5d)使用两点式法，得到两个定位相机光心与以对应定位相机光心为投影中心待定位目标物的地平面投影点形成的两条空间直线的方程式；/n(5e)使用解析几何方法，根据两个定位相机光心与以对应定位相机光心为投影中心待定位目标物的地平面投影点形成的两条空间直线的方程式，计算其交点，将该交点坐标作为待定位目标物在空间坐标系中的位置。/n