一種單目視覺實時定位的方法
【專利摘要】本發明涉及一種單目視覺實時定位的方法。本發明首先對攝像頭進行標定，以獲取內參數矩陣。然后標定好攝像頭后，根據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到參考點的距離和向量與小車中心線的角度。本發明在一般的幾何換算定位基礎上，考慮到攝像頭主點一般不在圖像中心，進行了幾何修正，提高了測量精度。
【專利說明】一種單目視覺實時定位的方法【技術領域】
[0001]本發明屬于計算機幾何學領域，適合于實時測量二維平面上目標點到參考點的距離以及角度。
【背景技術】
[0002]目標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測距方法，往往會因為被測物體的形狀不規則，或者激光束偏離被測物體而造成測量精度偏低，無法在實際生活中運用；GPS定位雖然比較準確，但是成本比較高，需要在被測物體上搭建GPS系統，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攝像頭拍攝圖像的特征點序列，用三角測量法求解視差，最后恢復被測物體在世界坐標系下的坐標，這種方法雖然可以比較準確的恢復出三維場景，但是在匹配上可能因為特征點的誤配，造成測量不準。單目定位結構簡單，實時性比較高，可以在短時間內快速得到比較準確的結果。
【發明內容】
[0003]本發明的目地是為了解決當前一些定位方法的實時性不高、成本過高的問題，提出一種單目視覺實時定位的方法，與多目視覺定位相比本發明結構簡單易于實現；與其他的單目視覺定位相比，本發明精準度高，且實時性強。
[0004]本發明采用的具體技術方案如下:
[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 ;在獲取以上參數后，設攝像頭拍攝的圖片大小HXW，目標P點在圖像中為P，參考點M在圖像中為m，攝像頭光軸與地面交點G在圖像中為主點g，采用如下步驟標定攝像頭，以獲取內參數矩陣R:
[0006]第一步，制作標定板。
[0007]打印出7X8正方形黑白格標定模版，將其固定在一個平整的方形板上，測量任意一個方形格的長度I1。
[0008]第二步，標定攝像頭。
[0009]按不同的方位擺放標定板，保證攝像頭把全部的方形格都拍到，得到N張圖像；用Matlab標定工具箱載入全部的圖像，輸入I1的大小，標定攝像頭；最后得到攝像頭內參數矩陣R，其中R包括主點圖像平面坐標(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]標定好攝像頭后，根據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P到參考點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點和M點，以及交點G的二維坐標計算式，具體是:[0012]以G為原點，Y軸為光軸的投影線，X軸垂直Y軸以小車右側為正，建立直角坐標系XGY ;根據簡單的幾何變換，得出地面上任何一點i在此坐標下的坐標:
【權利要求】
1.一種單目視覺實時定位的方法，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 ;在獲取以上參數后，設攝像頭拍攝的圖片大小HXW，目標P點在圖像中為ρ，參考點M在圖像中為m，攝像頭光軸與地面交點G在圖像中為主點g，采用如下步驟標定攝像頭，以獲取內參數矩陣R: 第一步，制作標定板； 打印出7X8正方形黑白格標定模版，將其固定在一個平整的方形板上，測量任意一個方形格的長度I1 ; 步，標定攝像頭 按不同的方位擺放標定板，保證攝像頭把全部的方形格都拍到，得到N張圖像；用Matlab標定工具箱載入全部的圖像，輸入I1的大小，標定攝像頭；最后得到攝像頭內參數矩陣R，其中R包括主點圖像平面坐標(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 ; 標定好攝像頭后，根據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P到參考點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點和M點，以及交點G的二維坐標計算式，具體是: 以G為原點，Y軸為光軸的投影線，X軸垂直Y軸以小車右側為正，建立直角坐標系XGY ；根據簡單的幾何變換，得出地面上任何一點i在此坐標下的坐標:
【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 優先權日:2014年6月10日
【發明者】戴國駿, 曾虹, 周天寶, 童輝, 鄭嘉強 申請人:杭州電子科技大學
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