基于模板的空间定位方法、空间定位装置，电子设备及计算机可读存储介质制造方法及图纸

一种基于模板的空间定位方法、空间定位装置，电子设备及计算机可读存储介质，其中所述空间定位方法依据前一帧的检测结果在原始图像中采取截图，降采样等方式对图像进行预处理，预处理后的图像再进行模板的检测以及空间定位测算；在模板检测后，位姿的计算设计了两种不同的方式进行，可依据特征点的数量进行选择；将相机内参根据不同的图像预处理方式按照不同的方式进行转换然后进行位姿计算；对于未检测到模板的情况下，进行全分辨率图像以及降采样图像按一定频率交替的方式进行空间位姿计算；在检测到模板后对模版所在的区域进行自适应阈值求取，作为下一帧该模板的二值化阈值。这样，可以显著降低空间定位的计算量。

【技术实现步骤摘要】
基于模板的空间定位方法、空间定位装置，电子设备及计算机可读存储介质
本申请涉及机器视觉领域，尤其涉及一种基于模板的空间定位方法、空间定位装置，电子设备及计算机可读存储介质。
技术介绍
空间定位是机器视觉领域中一个重要的研究方向，是自动驾驶，智能机器人，增强现实等技术的基础。基于模板的空间定位技术是一种利用已知的模板特征点在图像采集设备所获取的图像中的位置，来计算模板与图像采集设备之间的相对位姿关系的一种环境感知技术。由于基于模板的空间定位技术具有定位准确、计算速度快和成本较低等优点，被广泛的应用于自动驾驶、智能机器人和增强现实等领域。然而，现有的基于模板的空间定位技术需要在场景中放置模板，而模板的大小会被场景空间所限制。例如，当图像采集设备与模板距离较远，而模板尺寸较小时，将会导致采集的图像不够清晰。这将限制了模板的有效测试距离。如果通过提升图像采集设备的分辨率来补偿模板的有效距离，将大幅度增加计算设备的计算量，同时也会大幅度增加成本。同时，要检测模板在不同场景环境中的位姿，现有的空间定位技术还需要增加一个局部自适应阈值模块，用于获取不同场景空间中图像的自适应阈值。所述自适应阈值的计算量十分大，难以满足空间定位的实时性需求。因此，当下亟需一种能够节约计算资源成本，同时又能在保证模板图像清晰度的情况下具有实时性的空间定位方法。
技术实现思路
本申请的一个目的在于提供一种基于模板的空间定位方法、空间定位装置，电子设备及计算机可读储存介质，其中，所述基于模板的空间定位方法通过对采集的模板的图像先进行截图和降采样的预处理，再进行位姿计算，以大幅度降低空间定位计算的计算量。本申请的另一个目的在于提供一种基于模板的空间定位方法、空间定位装置，电子设备及计算机可读储存介质，其中，所述基于模板的空间定位方法具有较小的空间定位计算的计算量，和较快的空间定位速度，以满足于空间定位的实时性需求。本申请的另一个目的在于提供一种基于模板的空间定位方法、空间定位装置，电子设备及计算机可读储存介质，其中，所述基于模板的空间定位方法在对采集的模板的图像预处理之后，通过坐标变换或者内参变换的方式进行位姿计算，以矫正预处理产生的位姿偏移，从而在保证定位准确性的基础上降低计算量。本申请的另一个目的在于提供一种基于模板的空间定位方法、空间定位装置，电子设备及计算机可读储存介质，其中，所述基于模板的空间定位方法在采集的图像未检测到模板时，采用全分辨率图像和降采样图像以一定频率交替的方式进行位姿计算，以在未检测到模板时满足空间定位的实时性需求，同时也改善空间定位受模板有效测试距离限制的缺陷。本申请的另一个目的在于提供一种基于模板的空间定位方法、空间定位装置，电子设备及计算机可读储存介质，其中，所述基于模板的空间定位方法通过获取场景空间中的自适应阈值，提升了不同场景空间中位姿计算的有效性和准确性。为了实现上述至少一专利技术目的，本申请提供了一种基于模板的空间定位方法，包括：通过一图像采集设备获取一场景中一模板的第一连续预设帧图像，其中，所述模板具有一组特征点；对所述第一连续预设帧图像的第一帧图像进行预处理，获取所述第一帧图像的局部自适应阈值；基于获取的所述模板的所述第一帧图像的局部自适应阈值，将获取所述第一帧图像中的特征点与所述模板的特征点进行匹配；获取并输出所述图像采集设备与所述模板之间的相对位姿；响应于未输出基于所述连续预设帧图像的最后一帧图像获取的所述图像采集设备与所述模板之间的相对位姿，获取所述模板所在区域的自适应阈值，作为下一帧图像的二值化阈值，并重复步骤：对所述下一帧图像进行预处理，获取所述下一帧图像的局部自适应阈值；基于获取的所述模板的下一帧图像的局部自适应阈值，将获取所述下一帧图像中的特征点与所述模板的特征点进行匹配；获取并输出所述图像采集设备与所述模板之间的相对位姿；以及响应于输出基于所述连续预设帧图像的最后一帧图像获取的所述图像采集设备与所述模板之间的相对位姿，结束对所述第一连续预设帧图像的处理。根据本申请的一个实施例，其中，所述预处理步骤包括：响应于所述模板的第一连续帧图像未采用局部自适应阈值，获取所述模板的第一帧图像的局部自适应阈值；响应于所述模板的第一连续帧图像采用局部自适应阈值，和获取的前一帧图像中特征点与模板中的特征点匹配，获取所述模板与所述图像采集设备之间的距离；响应于所述模板的连续预设帧图像采用局部自适应阈值，和获取的前一帧图像中特征点与模板中的特征点未匹配，获取所述模板的第二连续预设帧图像的特征点的分辨率，并判断所述第二连续预设帧图像是否被降采样处理；响应于获取的所述模板与所述图像采集设备之间的距离小于或等于一距离阈值，或者所述模板的第二连续预设帧图像未被降采样处理，对所述模板的图像进行降采样处理；以及响应于获取的所述模板与所述图像采集设备之间的距离大于所述距离阈值，获取所述图像的一图像截图，其中，所述图像截图的中心坐标与所述模板中心在上一帧图像中的坐标重合。根据本申请的一个实施例，其中，对所述模板的图像进行降采样处理步骤包括：获取所述模板的图像的降采样参数；以及基于所述降采样参数和一降采样算法，对所述模板的图像进行降采样处理。根据本申请的一个实施例，其中，获取并输出所述图像采集设备与所述模板之间的相对位姿步骤包括：将处理后的图像中的所述特征点的坐标变换至处理前的所述图像中的所述特征点的坐标；基于变换后的所述特征点的坐标，获取所述图像采集设备与所述模板之间的相对位姿；以及输出所述相对位姿。根据本申请的一个实施例，其中，获取并输出所述图像采集设备与所述模板之间的相对位置步骤包括：将所述图像采集设备的内参变换为降采样处理后的内参；基于变换后的所述图像采集设备的内参，获取所述图像采集设备与所述模板之间的相对位姿；以及输出所述相对位姿。根据本申请的一个实施例，其中，所述距离阈值基于所述图像采集设备的分辨率和所述模板的尺寸被设定，其中，所述图像截图的尺寸基于所述图像采集设备的在场景中的移动速度被设定。依本申请的另一个方面，本申请进一步提供一种空间定位装置，包括：一图像采集模块，用于基于一图像采集指令，获取一场景中一模板的第一连续预设帧图像，其中，所述模板具有一组特征点，每一所述特征点具有一坐标；一预处理模块，用于接收并预处理所述模板的图像，和用于获取所述第一连续预设帧图像的局部自适应阈值；一计算模块，用于基于获取的所述模板的第一连续预设帧图像的局部自适应阈值，获取所述模板的特征点在图像中的坐标，和获取所述图像采集设备与所述模板之间的相对位姿，和基于一继续检测指令，获取所述模板所在区域的自适应阈值，作为下一帧图像的二值化阈值；以及一输出模块，用于输出所述图像采集设备与所述模板之间的相对位姿。根据本申请的一个实施例，其中，其中，所述预处理模块本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于模板的空间定位方法，其特征在于，包括：/n通过一图像采集设备获取一场景中一模板的第一连续预设帧图像，其中，所述模板具有一组特征点；/n对所述第一连续预设帧图像的第一帧图像进行预处理，获取所述第一帧图像的局部自适应阈值；/n基于获取的所述模板的所述第一帧图像的局部自适应阈值，将获取所述第一帧图像中的特征点与所述模板的特征点进行匹配；/n获取并输出所述图像采集设备与所述模板之间的相对位姿；/n响应于未输出基于所述连续预设帧图像的最后一帧图像获取的所述图像采集设备与所述模板之间的相对位姿，获取所述模板所在区域的自适应阈值，作为下一帧图像的二值化阈值，并重复步骤：/n对所述下一帧图像进行预处理，获取所述下一帧图像的局部自适应阈值；/n基于获取的所述模板的下一帧图像的局部自适应阈值，将获取所述下一帧图像中的特征点与所述模板的特征点进行匹配；/n获取并输出所述图像采集设备与所述模板之间的相对位姿；以及/n响应于输出基于所述连续预设帧图像的最后一帧图像获取的所述图像采集设备与所述模板之间的相对位姿，结束对所述第一连续预设帧图像的处理。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于模板的空间定位方法，其特征在于，包括：
通过一图像采集设备获取一场景中一模板的第一连续预设帧图像，其中，所述模板具有一组特征点；
对所述第一连续预设帧图像的第一帧图像进行预处理，获取所述第一帧图像的局部自适应阈值；
基于获取的所述模板的所述第一帧图像的局部自适应阈值，将获取所述第一帧图像中的特征点与所述模板的特征点进行匹配；
获取并输出所述图像采集设备与所述模板之间的相对位姿；
响应于未输出基于所述连续预设帧图像的最后一帧图像获取的所述图像采集设备与所述模板之间的相对位姿，获取所述模板所在区域的自适应阈值，作为下一帧图像的二值化阈值，并重复步骤：
对所述下一帧图像进行预处理，获取所述下一帧图像的局部自适应阈值；
基于获取的所述模板的下一帧图像的局部自适应阈值，将获取所述下一帧图像中的特征点与所述模板的特征点进行匹配；
获取并输出所述图像采集设备与所述模板之间的相对位姿；以及
响应于输出基于所述连续预设帧图像的最后一帧图像获取的所述图像采集设备与所述模板之间的相对位姿，结束对所述第一连续预设帧图像的处理。


2.根据权利要求1所述的空间定位方法，其中，所述预处理步骤包括：
响应于所述模板的第一连续帧图像未采用局部自适应阈值，获取所述模板的第一帧图像的局部自适应阈值；
响应于所述模板的第一连续帧图像采用局部自适应阈值，和获取的前一帧图像中特征点与模板中的特征点匹配，获取所述模板与所述图像采集设备之间的距离；
响应于所述模板的连续预设帧图像采用局部自适应阈值，和获取的前一帧图像中特征点与模板中的特征点未匹配，获取所述模板的第二连续预设帧图像的特征点的分辨率，并判断所述第二连续预设帧图像是否被降采样处理；
响应于获取的所述模板与所述图像采集设备之间的距离小于或等于一距离阈值，或者所述模板的第二连续预设帧图像未被降采样处理，对所述模板的图像进行降采样处理；以及
响应于获取的所述模板与所述图像采集设备之间的距离大于所述距离阈值，获取所述图像的一图像截图，其中，所述图像截图的中心坐标与所述模板中心在上一帧图像中的坐标重合。


3.根据权利要求2所述的空间定位方法，其中，对所述模板的图像进行降采样处理步骤包括：
获取所述模板的图像的降采样参数；以及
基于所述降采样参数和一降采样算法，对所述模板的图像进行降采样处理。


4.根据权利要求3所述的空间定位方法，其中，获取并输出所述图像采集设备与所述模板之间的相对位姿步骤包括：
将处理后的图像中的所述特征点的坐标变换至处理前的所述图像中的所述特征点的坐标；
基于变换后的所述特征点的坐标，获取所述图像采集设备与所述模板之间的相对位姿；以及
输出所述相...

【专利技术属性】
技术研发人员：王城特，张本好，倪志刚，胡增新，
申请(专利权)人：舜宇光学浙江研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33