The invention provides a space positioning method and device. The method includes: obtaining the first image when infrared emitter filmed by the first camera of the stereo camera module, and determining the first pixel coordinates of the infrared emitter in the first image, and obtaining second of the stereoscopic camera module. The infrared emitter filmed by the camera launches the second image of the infrared, and determines the second pixel coordinates of the infrared emitter in the second image; the calibration function of the spatial coordinate system corresponding to the stereoscopic camera model group according to the first pixel coordinates, the second pixel coordinates and the pre determined coordinates of the stereoscopic camera model group. The spatial coordinates of the infrared emitter are obtained. The scheme of the invention does not involve the camera internal reference and the external reference, which is easy to standardize, and solves the space positioning method of the existing technology because of the use of the internal reference and the external reference of the camera, so that the positioning accuracy is difficult to control.
【技术实现步骤摘要】
一种空间定位方法及装置
本专利技术涉及空间定位
，尤其涉及一种空间定位方法及装置。
技术介绍
利用图像传感器(摄像头)结合图形图像算法进行空间定位是一个有效的空间定位方案。此外，空间定位技术是一个应用很广辅助控制手段，该技术提供了一个用户不直接接触产品而对产品进行有效的反馈的方案，让产品在空间中产生的作用域更宽广，也让产品更人性化更智能。其中，现有技术包括如下两种空间定位方案：第一种，主动空间定位：利用计算机视觉对空间场景进行分析，即利用计算机视觉的相关算法分析出特征点，进而通过对摄像头内参和外参的标定，利用摄像头的内参和外参，配合视觉图像算法，对特征点进行追踪定位。第二种，辅助空间定位：通过在场景中安装外部发射器，利用摄像头捕捉发射器，即通过捕捉发射器的图像，利用摄像头内参和外参，配合算法实现空间定位。然而，现有技术的上述两种方案都要使用到摄像头的内参和外参，其中，内参表示相机内部参数，例如焦距、视场角、分辨率、畸变系数等，外参表示相机的相对位置及朝向等信息，例如平移矩阵旋转矩阵等。而内参和外参通常需要很复杂的数学体系进行运算，不易标定且标定准确度较难控制。此外，由于内参和外参标定标准不统一，标定方式多种，例如标定次数、标定用图片数量等等，所以空间定位结果受标定方式的影响也较大。而且，对于利用摄像头进行空间定位从而提供服务的产品来讲，出厂前是需要将摄像头内外参标定好的，但摄像头内参和外参标定较难标准化且较难量化，因此，现有定位方法并不适应产品的量产要求。综上所述，现有技术的空间定位方法由于利用了摄像头的内参和外参，使得定位精确度较难把控。专利技术内...
【技术保护点】
1.一种空间定位方法，其特征在于，包括：获取立体摄像头模组的第一摄像头拍摄的红外发射器发射红外线时的第一图像，并确定所述红外发射器在所述第一图像中的第一像素坐标；获取所述立体摄像头模组的第二摄像头拍摄的所述红外发射器发射红外线时的第二图像，并确定所述红外发射器在所述第二图像中的第二像素坐标；根据所述第一像素坐标、所述第二像素坐标和预先确定的与所述立体摄像头模组对应的空间坐标系的标定函数，获得所述红外发射器的空间坐标。
【技术特征摘要】
1.一种空间定位方法，其特征在于，包括：获取立体摄像头模组的第一摄像头拍摄的红外发射器发射红外线时的第一图像，并确定所述红外发射器在所述第一图像中的第一像素坐标；获取所述立体摄像头模组的第二摄像头拍摄的所述红外发射器发射红外线时的第二图像，并确定所述红外发射器在所述第二图像中的第二像素坐标；根据所述第一像素坐标、所述第二像素坐标和预先确定的与所述立体摄像头模组对应的空间坐标系的标定函数，获得所述红外发射器的空间坐标。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述红外发射器在所述第一图像中的第一像素坐标的步骤，包括：获取所述第一图像中的红外点的像素坐标；若所述第一图像中存在多个红外点，则将多个所述红外点在所述第一图像中的像素坐标的平均值作为所述红外发射器在所述第一图像中的第一像素坐标；若所述第一图像中存在定位红外点，则将所述定位红外点在所述第一图像中的像素坐标作为所述红外发射器在所述第一图像中的第一像素坐标；和/或所述确定所述红外发射器在所述第二图像中的第二像素坐标的步骤，包括：获取所述第二图像中的红外点的像素坐标；若所述第二图像中存在多个红外点，则将多个所述红外点在所述第二图像中的像素坐标的平均值作为所述红外发射器在所述第二图像中的第二像素坐标；若所述第二图像中存在定位红外点，则将所述定位红外点在所述第二图像中的像素坐标作为所述红外发射器在所述第二图像中的第二像素坐标。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述空间坐标系的标定函数包括空间Z坐标的标定函数、空间X坐标的标定函数和空间Y坐标的标定函数；所述根据所述第一像素坐标、所述第二像素坐标和预先确定的与所述立体摄像头模组对应的空间坐标系的标定函数，获得所述红外发射器的空间坐标的步骤，包括：获得所述第一像素坐标的横坐标与所述第二像素坐标的横坐标之差的绝对值，并作为目标视差；将所述目标视差代入到空间Z坐标的标定函数中，获得所述红外发射器的空间Z坐标；将所述第一像素坐标的横坐标以及所述空间Z坐标代入空间X坐标的标定函数中，获得所述红外发射器的空间X坐标；将所述第一像素坐标的纵坐标以及所述空间Z坐标代入空间Y坐标的标定函数中，获得所述红外发射器的空间Y坐标。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述获取立体摄像头模组的第一摄像头拍摄的红外发射器发射红外线时的第一图像的步骤之前，所述方法还包括：将所述立体摄像头模组设置在预定拍摄位置，并利用所述第一摄像头分别拍摄标定物设置在所述标定平台上的各个预设位置时的第三图像、利用所述第二摄像头拍摄标定物设置在所述标定平台上的各个预设位置时的第四图像，其中，所述标定物上设置有位于第一直线上的多个第一标注点、位于与所述第一直线垂直且相交的第二直线上的多个第二标注点以及位于所述第一直线和所述第二直线的交点处的目标标注点，所述预设位置位于第三直线上，且当所述标定物设置在所述标定平台上的任意预设位置时，所述第三直线与所述第一直线和所述第二直线均垂直，且所述拍摄位置使得所述第一摄像头和所述第二摄像头之间的中点与所述目标标注点之间的连线与所述第三直线平行；分别获取所述第一摄像头拍摄的第三图像和所述第二摄像头拍摄的第四图像；根据与各个所述预设位置对应的所述第三图像和所述第四图像中的所述第一标注点、所述第二标注点和所述目标标注点的像素坐标，确定与所述立体摄像头模组对应的空间坐标系的标定函数。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述空间坐标系的原点为所述第一摄像头和所述第二摄像头之间的中点，所述空间坐标系的Z方向轴为所述原点与所述目标标注点所在的直线，所述空间坐标系的X方向轴为经过所述原点并与所述第一直线平行的直线，所述空间坐标系的Y方向轴为经过所述原点并与所述第二直线平行的直线。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据与各个所述预设位置对应的所述第三图像和所述第四图像中的所述第一标注点、所述第二标注点和所述目标标注点的像素坐标，确定与所述立体摄像头模组对应的空间坐标系的标定函数的步骤，包括：根据与各个所述预设位置对应的所述第三图像中的所述第一标注点的像素坐标，确定空间X坐标的标定函数；根据与各个所述预设位置对应的所述第三图像中的所述第二标注点的像素坐标，确定空间Y坐标的标定函数；根据与各个所述预设位置对应的所述第三图像和所述第四图像中的所述目标标注点的像素坐标，确定空间Z坐标的标定函数。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据与各个所述预设位置对应的所述第三图像中的所述第一标注点的像素坐标，确定空间X坐标的标定函数的步骤，包括：获取与各个所述预设位置对应的所述第三图像中的所述第一标注点的像素横坐标；根据第一预设公式确定与各个所述预设位置对应的空间X方向上空间距离与像素距离之比，其中，KjX表示与第j个预设位置对应的空间X方向上空间距离与像素距离之比，pipi+1表示第i个第一标注点与第i+1个第一标注点的空间距离，表示与第j个预设位置对应的所述第三图像中的第i个第一标注点的像素横坐标，表示与第j个预设位置对应的所述第三图像中的第i+1个第一标注点的像素横坐标，n表示所述第一标注点的总数量，且n大于1；根据各个所述预设位置的空间Z坐标，以及与各个所述预设位置对应的空间X方向上空间距离与像素距离之比，进行函数拟合，获得空间X方向的空间距离与像素距离之比与空间Z坐标的第一函数关系式f1(spaceZ)；根据所述第一函数关系式f1(spaceZ)，获得空间X坐标的标定函数spaceX＝x*f1(spaceZ)，其中，x为所述第一摄像头拍摄的目标对象的像素横坐标，spaceX表示空间X坐标，spaceZ表示空间Z坐标。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第一函数关系式为：f1(spaceZ)＝a1*spaceZ2+b1*spaceZ+c1，其中，a1、b1、c1均为常量。9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据与各个所述预设位置对应的所述第三图像中的所述第一标注点的像素坐标，确定空间X坐标的标定函数的步骤，包括：获取与各个所述预设位置对应的所述第三图像中的所述第一标注点的像素横坐标；根据第一预设公式确定与各个所述预设位置对应的空间X方向上空间距离与像素距离之比，其中，KjX表示与第j个预设位置对应的空间X方向上空间距离与像素距离之比，pipi+1表示第i个第一标注点与第i+1个第一标注点的空间距离，表示与第j个预设位置对应的所述第三图像中的第i个第一标注点的像素横坐标，表示与第j个预设位置对应的所述第三图像中的第i+1个第一标注点的像素横坐标，n表示所述第一标注点的总数量，且n大于1；根据各个所述预设位置的空间Z坐标，以及与各个所述预设位置对应的空间X方向上空间距离与像素距离之比，进行函数拟合，获得空间X方向的空间距离与像素距离之比与空间Z坐标的第二函数关系式f2(spaceZ)；获取与各个所述预设位置对应的所述第三图像中的所述目标标注点的像素横坐标；根据第二预设公式获得与各个所述预设位置对应的所述目标标注点的空间X坐标，其中，Xdj表示与第j个预设位置对应的所述目标标注点的空间X坐标，表示与第j个预设位置对应的所述第三图像中的所述目标标注点的像素横坐标；根据各个所述预设位置的空间Z坐标，以及与各个所述预设位置对应的所述目标标注点的空间X坐标，进行函数拟合，获得空间X坐标偏差与空间Z坐标的第三函数关系式f3(spaceZ)；根据所述第二函数关系式f2(spaceZ)和所述第三函数关系式f3(spaceZ)获得空间X坐标的标定函数spaceX＝x*f2(spaceZ)-f3(spaceZ)，其中，x为所述第一摄像头拍摄的目标对象的像素横坐标，spaceX表示空间X坐标，spaceZ表示空间Z坐标。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述第二函数关系式为：f2(spaceZ)＝a2*spaceZ2+b2*spaceZ+c2，所述第三函数关系式为：f3(spaceZ)＝a3*spaceZ2+b3*spaceZ+c3，其中，a2、b2、c2、a3、b3、c3均为常量。11.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据与各个所述预设位置对应的所述第三图像中的所述第二标注点的像素坐标，确定空间Y坐标的标定函数的步骤，包括：获取与各个所述预设位置对应的所述第三图像中的所述第二标注点的像素纵坐标；根据第四预设公式确定与各个所述预设位置对应的空间Y方向上空间距离与像素距离之比，其中，KjY表示与第j个预设位置对应的空间Y方向上空间距离与像素距离之比，qiqi+1表示第i个第二标注点与第i+1个第二标注点的空间距离，表示与第j个预设位置对应的所述第三图像中的第i个第二标注点的像素纵坐标，表示与第j个预设位置对应的所述第三图像中的第i+1个第二标注点的像素纵坐标，m表示所述第二标注点的总数量，且m大于1；根据各个所述预设位置的空间Z坐标，以及与各个所述预设位置对应的空间Y方向上空间距离与像素距离之比，进行函数拟合，获得空间Y方向的空间距离与像素距离之比与空间Z坐标的第四函数关系式f4(spaceZ)；根据所述第四函数关系式f4(spaceZ)，获得空间Y坐标的标定函数spaceY＝y*f4(spaceZ)，其中，y为所述第一摄像头拍摄的目标对象的像素纵坐标，spaceY表示空间Y坐标，spaceZ表示空间Z坐标。12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述第四函数关系式为：f4(spaceZ)＝a4*spaceZ2+b4*spaceZ+c4，其中，a4、b4、c4均为常量。13.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据与各个所述预设位置对应的所述第三图像中的所述第二标注点的像素坐标，确定空间Y坐标的标定函数的步骤，包括：获取与各个所述预设位置对应的所述第三图像中的所述第二标注点的像素纵坐标；根据第四预设公式确定与各个所述预设位置对应的空间Y方向上空间距离与像素距离之比，其中，KjY表示与第j个预设位置对应的空间Y方向上空间距离与像素距离之比，qiqi+1表示第i个第二标注点与第i+1个第二标注点的空间距离，表示与第j个预设位置对应的所述第三图像中的第i个第二标注点的像素纵坐标，表示与第j个预设位置对应的所述第三图像中的第i+1个第二标注点的像素纵坐标，m表示所述第二标注点的总数量，且m大于1；根据各个所述预设位置的空间Z坐标，以及与各个所述预设位置对应的空间Y方向上空间距离与像素距离之比，进行函数拟合，获得空间Y方向的空间距离与像素距离之比与空间Z坐标的第五函数关系式f5(spaceZ)；获取与各个所述预设位置对应的所述第三图像中的所述目标标注点的像素纵坐标；根据第五预设公式获得与各个所述预设位置对应的所述目标标注点的空间Y坐标，其中，Ydj表示与第j个预设位置对应的所述目标标注点的空间Y坐标，表示与第j个预设位置对应的所述第三图像中的所述目标标注点的像素纵坐标；根据各个所述预设位置的空间Z坐标，以及与各个所述预设位置对应的所述目标标注点的空间Y坐标，进行函数拟合，获得空间Y坐标偏差与空间Z坐标的第六函数关系式f6(spaceZ)；根据所述第五函数关系式f5(spaceZ)和所述第六函数关系式f6(spaceZ)，获得空间Y坐标的标定函数，spaceY＝y*f5(spaceZ)-f6(spaceZ)，其中，y为所述第一摄像头拍摄的目标对象的像素纵坐标，spaceY表示空间Y坐标，spaceZ表示空间Z坐标。14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述第五函数关系式为：f5(spaceZ)＝a5*spaceZ2+b5*spaceZ+c5，所述第六函数关系式为：f6(spaceZ)＝a6*spaceZ2+b6*spaceZ+c6，其中，a5、b5、c5、a6、b6、c6均为常量。15.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据与各个所述预设位置对应的所述第三图像和所述第四图像中的所述目标标注点的像素坐标，确定空间Z坐标的标定函数的步骤，包括：获取所述标定物位于各个所述预设位置上时，所述目标标注点在所述第三图像中的像素横坐标与在所述第四图像中的像素横坐标之差的绝对值，并作为所述目标标注点的视差；根据各个所述预设位置的空间Z坐标，以及与各个所述预设位置对应的所述目标标注点的视差，进行函数拟合，获得空间Z坐标与视差的第七函数关系式，并确定为空间Z坐标的标定函数spaceZ＝f(sx)，其中，sx表示视差，spaceZ表示空间Z坐标。16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述空间Z坐标的标定函数为：f(sx)＝a7*sx2+b7*sx+c7，其中，a7、b7、c7均为常量。17.一种空间定位装置，其特征在于，包括：第一像素坐标确定模块，用于获取立体摄...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩周迎，李统福，乔梦阳，
申请(专利权)人：深圳超多维光电子有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44
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