一種單目視覺實(shí)時(shí)定位的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種單目視覺實(shí)時(shí)定位的方法。本發(fā)明首先對攝像頭進(jìn)行標(biāo)定，以獲取內(nèi)參數(shù)矩陣。然后標(biāo)定好攝像頭后，根據(jù)基本的小孔成像原理，通過幾何變換求解出需要測量的地面指定點(diǎn)到參考點(diǎn)的距離和向量與小車中心線的角度。本發(fā)明在一般的幾何換算定位基礎(chǔ)上，考慮到攝像頭主點(diǎn)一般不在圖像中心，進(jìn)行了幾何修正，提高了測量精度。
【專利說明】一種單目視覺實(shí)時(shí)定位的方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于計(jì)算機(jī)幾何學(xué)領(lǐng)域，適合于實(shí)時(shí)測量二維平面上目標(biāo)點(diǎn)到參考點(diǎn)的距離以及角度。
【背景技術(shù)】
[0002]目標(biāo)定位的方法有激光測距法，GPS定位法，還有圖像處理法等。在激光測距這種主動(dòng)測距方法，往往會(huì)因?yàn)楸粶y物體的形狀不規(guī)則，或者激光束偏離被測物體而造成測量精度偏低，無法在實(shí)際生活中運(yùn)用；GPS定位雖然比較準(zhǔn)確，但是成本比較高，需要在被測物體上搭建GPS系統(tǒng)，如果對于測量未知障礙物的距離就不適合了。在基于圖像的定位上，有基于單目視覺定位和多目視覺定位方法。多目定位通常是匹配多個(gè)攝像頭拍攝圖像的特征點(diǎn)序列，用三角測量法求解視差，最后恢復(fù)被測物體在世界坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，這種方法雖然可以比較準(zhǔn)確的恢復(fù)出三維場景，但是在匹配上可能因?yàn)樘卣鼽c(diǎn)的誤配，造成測量不準(zhǔn)。單目定位結(jié)構(gòu)簡單，實(shí)時(shí)性比較高，可以在短時(shí)間內(nèi)快速得到比較準(zhǔn)確的結(jié)果。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明的目地是為了解決當(dāng)前一些定位方法的實(shí)時(shí)性不高、成本過高的問題，提出一種單目視覺實(shí)時(shí)定位的方法，與多目視覺定位相比本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單易于實(shí)現(xiàn)；與其他的單目視覺定位相比，本發(fā)明精準(zhǔn)度高，且實(shí)時(shí)性強(qiáng)。
[0004]本發(fā)明采用的具體技術(shù)方案如下:
[0005]將廣角攝像頭固定在一輛小車上，讓攝像頭以一定的俯角朝下，確定測量攝像頭到地面的高度h，小車的長度I，攝像頭俯仰角Y C1,小車正前方的參考點(diǎn)M到小車的距離D，以及攝像頭的水平視角2α和垂直視角2β ;在獲取以上參數(shù)后，設(shè)攝像頭拍攝的圖片大小HXW，目標(biāo)P點(diǎn)在圖像中為P，參考點(diǎn)M在圖像中為m，攝像頭光軸與地面交點(diǎn)G在圖像中為主點(diǎn)g，采用如下步驟標(biāo)定攝像頭，以獲取內(nèi)參數(shù)矩陣R:
[0006]第一步，制作標(biāo)定板。
[0007]打印出7X8正方形黑白格標(biāo)定模版，將其固定在一個(gè)平整的方形板上，測量任意一個(gè)方形格的長度I1。
[0008]第二步，標(biāo)定攝像頭。
[0009]按不同的方位擺放標(biāo)定板，保證攝像頭把全部的方形格都拍到，得到N張圖像；用Matlab標(biāo)定工具箱載入全部的圖像，輸入I1的大小，標(biāo)定攝像頭；最后得到攝像頭內(nèi)參數(shù)矩陣R，其中R包括主點(diǎn)圖像平面坐標(biāo)(cx，cy)，以及攝像頭的X軸方向的焦距fx與I軸方向的焦距fy。
[0010]標(biāo)定好攝像頭后，根據(jù)基本的小孔成像原理，通過幾何變換求解出需要測量的地面指定點(diǎn)P到參考點(diǎn)M的距離D1和向量元？與小車中心線的角度angle，具體求解方案如下:
[0011]第一步:建立P點(diǎn)和M點(diǎn)，以及交點(diǎn)G的二維坐標(biāo)計(jì)算式，具體是:[0012]以G為原點(diǎn)，Y軸為光軸的投影線，X軸垂直Y軸以小車右側(cè)為正，建立直角坐標(biāo)系XGY ;根據(jù)簡單的幾何變換，得出地面上任何一點(diǎn)i在此坐標(biāo)下的坐標(biāo):
【權(quán)利要求】
1.一種單目視覺實(shí)時(shí)定位的方法，其特征在于: 將廣角攝像頭固定在一輛小車上，讓攝像頭以一定的俯角朝下，確定測量攝像頭到地面的高度h，小車的長度1，攝像頭俯仰角Ytl，小車正前方的參考點(diǎn)M到小車的距離D，以及攝像頭的水平視角2α和垂直視角2β ;在獲取以上參數(shù)后，設(shè)攝像頭拍攝的圖片大小HXW，目標(biāo)P點(diǎn)在圖像中為ρ，參考點(diǎn)M在圖像中為m，攝像頭光軸與地面交點(diǎn)G在圖像中為主點(diǎn)g，采用如下步驟標(biāo)定攝像頭，以獲取內(nèi)參數(shù)矩陣R: 第一步，制作標(biāo)定板； 打印出7X8正方形黑白格標(biāo)定模版，將其固定在一個(gè)平整的方形板上，測量任意一個(gè)方形格的長度I1 ; 步，標(biāo)定攝像頭 按不同的方位擺放標(biāo)定板，保證攝像頭把全部的方形格都拍到，得到N張圖像；用Matlab標(biāo)定工具箱載入全部的圖像，輸入I1的大小，標(biāo)定攝像頭；最后得到攝像頭內(nèi)參數(shù)矩陣R，其中R包括主點(diǎn)圖像平面坐標(biāo)(cx，cy)，以及攝像頭的X軸方向的焦距fx與I軸方向的焦距fy ; 標(biāo)定好攝像頭后，根據(jù)基本的小孔成像原理，通過幾何變換求解出需要測量的地面指定點(diǎn)P到參考點(diǎn)M的距離D1和向量巧？與小車中心線的角度angle,具體求解方案如下:第一步:建立P點(diǎn)和M點(diǎn)，以及交點(diǎn)G的二維坐標(biāo)計(jì)算式，具體是: 以G為原點(diǎn)，Y軸為光軸的投影線，X軸垂直Y軸以小車右側(cè)為正，建立直角坐標(biāo)系XGY ；根據(jù)簡單的幾何變換，得出地面上任何一點(diǎn)i在此坐標(biāo)下的坐標(biāo):
【文檔編號】G01C3/10GK104034305SQ201410255274
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年6月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月10日
【發(fā)明者】戴國駿, 曾虹, 周天寶, 童輝, 鄭嘉強(qiáng) 申請人:杭州電子科技大學(xué)
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