[发明专利]基于计算机视觉的空间物体定位和测量的方法和系统

摘要

本发明提出了基于计算机视觉的空间物体定位和测量的方法和系统，本发明所述方法依据投影几何的投影比例原理，通过确定已知对比物的物像比例关系计算目标的实际尺寸和空间位置，本发明命名此方法为“物像关系比例法”。本发明所述系统包括图像采集平台和数据处理平台，其中图像采集平台包括相机或摄像机；数据处理平台包括电脑和软件，软件包括图像处理软件和依据本方法设计的相应计算公式。本发明所述方法首先采集对比物的物理尺寸参数并对相机进行标定取得相机焦距f，将上述参数输入参数库；采集平台采集图像或视频，数据处理平台计算对比物的物像关系比例；依据物像关系比例计算目标的相应物理尺寸并定位目标的三维空间位置。

主权项

1.基于计算机视觉的空间物体定位和测量的方法，其特征在于，包括：采集对比物或目标物体的物理尺寸参数并对相机进行标定取得相机焦距f，将上述参数输入数据处理平台参数库；采集平台采集图像或视频，数据处理平台计算对比物的物像关系比例λ；依据前述物像关系比例λ计算目标的相应物理尺寸并定位目标的空间位置；其中，物像关系比例指：依据投影几何的投影比例原理，可知三角形ABO_c与三角形OCO_c相似，三角形PBO_c与三角形pCO_c相似；所以有等式（1）：λ=AB/OC=AO_c/OO_c=PB/pC=X_c/x=Y_c/y=Z_c/f,其中f=OO_c，λ为物像关系比例;依据前述物像关系比例λ计算目标的相应物理尺寸并定位目标的空间位置，具体包括：由等式（1），依据物像关系比例λ*目标物体在图像坐标系中的图像尺寸，可得目标物体物理尺寸；由等式（1），依据物像关系比例λ*相机焦距f，可得相机镜头与目标物体所在近似平面的距离Z_c；由等式（1），依据物像关系比例λ*目标物体的图像坐标x，可得目标物体的相机坐标系坐标X_c;由等式（1），依据物像关系比例λ*目标物体的图像坐标y,可得目标物体的相机坐标系坐标Y_c;由X_c，Y_c，Z_c，可得相机镜头到目标物体的直线距离算式（1）：L=；通过算式（2）：将相机坐标（X_c,Y_c,Z_c）转换为世界坐标系坐标（X_w,Y_w,Z_w）。