一种基于圆形标志点布局的视觉定位方法技术

本发明专利技术涉及一种基于圆形标志点布局的视觉定位方法，包括如下步骤：步骤1：获得相机内部参数；步骤2：得到已知物体的位置；步骤3：利用相机得到标志点在图像中的坐标；步骤4：得到圆环形物体与已知物体的相对位置。本发明专利技术解决了传统视觉定位方法过于复杂，且易受外界干扰的问题，可以直接得到待测物体与已知物体的相对位置，具有重要的意义和实用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种基于圆形标志点布局的视觉定位方法
本专利技术涉及一种基于圆形标志点布局的视觉定位方法，该专利技术属于视觉定位领域的测量技术。
技术介绍
目前，视觉定位方法有着非常广泛的应用，可以较为便捷的得到不同物体之间的相对位置信息，比如四旋翼无人机在降落的过程中，利用视觉定位方法测量无人机与地面标志物之间的相对距离，可以准确地降落在某一特定区域。然而对于传统视觉定位方法，标志点布置较为复杂，且测量过程易受外部环境干扰，实用价值不高，所以提出一种标志点特征鲜明，鲁棒性高的视觉定位方法是十分重要和有意义的。
技术实现思路
本专利技术的目的是给出一种基于圆形标志点布局的视觉定位方法。它解决了视觉定位方法过于复杂，且易受外界干扰的问题。本专利技术认定待测物体表面非等间距布置一定数量的标志点，标志点构成圆形，且数量大于三，如图1所示。在利用视觉测量过程中，应保持待测物体、已知物体和相机姿态稳定。通过视觉数据提取标志点在图像中的坐标，将标志点拟合为一个圆，根据相机小孔成像模型，即可得到待测物体与已知物体的相对位置。如图2所示，本专利技术共涉及到三个坐标系：相机坐标系oc-xcyczc，已知物体坐标系od-x本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于圆形标志点布局的视觉定位方法，认定待测物体表面非等间距布置标志点，在利用视觉测量过程中，应保持待测物体、已知物体和相机姿态稳定；通过视觉数据提取标志点在图像中的坐标，将标志点拟合为一个圆，根据相机小孔成像模型，得到待测物体与已知物体的相对位置；该定位方法涉及到三个坐标系：相机坐标系oc‑xcyczc，已知物体坐标系od‑xdydzd，图像坐标系oi‑uv；相机坐标系原点位于相机中心，相机指向前方为xc轴，指向右方为yc轴，指向下方为zc轴；已知物体坐标系原点位于物体中心，其坐标轴指向与相机坐标系相同，指向前方为xc轴，指向右方为yc轴，指向下方为zc轴；在相机拍摄的图片中，任一标志...

【技术特征摘要】
1.一种基于圆形标志点布局的视觉定位方法，认定待测物体表面非等间距布置标志点，在利用视觉测量过程中，应保持待测物体、已知物体和相机姿态稳定；通过视觉数据提取标志点在图像中的坐标，将标志点拟合为一个圆，根据相机小孔成像模型，得到待测物体与已知物体的相对位置；该定位方法涉及到三个坐标系：相机坐标系oc-xcyczc，已知物体坐标系od-xdydzd，图像坐标系oi-uv；相机坐标系原点位于相机中心，相机指向前方为xc轴，指向右方为yc轴，指向下方为zc轴；已知物体坐标系原点位于物体中心，其坐标轴指向与相机坐标系相同，指向前方为xc轴，指向右方为yc轴，指向下方为zc轴；在相机拍摄的图片中，任一标志点的坐标为对应的相机坐标系坐标已知物体坐标系坐标根据相机小孔成像原理，在当前位置拍摄照片有其中，为相机成像的尺度因子，M表示相机的参数矩阵，与相机内部特性有关，αx,αy,u0,v0为相机的内部参数；为旋转矩阵，由已知物体相对于相机坐标系的旋转决定；为平移向量，由已知物体相对于相机坐标系的平移决定；和表示了从已知物体到相机的坐标系变换，其满足由于已知物体与相机在拍摄过程中姿态保持稳定，所以认为其中，t1，t2，t3分别表示已知物体坐标系在x、y、z三个轴向的平移；因此便得到每个标志点与已知物体的相对位置关系；由于各个标志点布置成一个圆形，其在图像上的投影表示为(x-a)2+(y-b)2＝r2(6)其中，(a,b)表示圆心在图像坐标系的坐标，r表示半径；如果有N个标志点被检测到，残差表示为εi＝(xi-a)2+(yi-b)2-r2(7)取代价函数为残差的平方根据最小二乘原理，当拟合结果最优时应有代价函数达到极值，即因此得到圆参数如下根据相机小孔成像原理，标志点在图像坐标系中的深度s表示为其中，Rdr为实际半径，f为相机焦...

【专利技术属性】
技术研发人员：全权，戴训华，高岩，蔡开元，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11