一种基于混合视域光场的三维定位测量方法技术

本发明专利技术公开了一种基于混合视域光场的三维定位测量方法，包括：A1：搭建光场传感器系统，所述光场传感器系统包括设置在机械臂臂端的臂端相机组和设置在机械臂以外的臂外相机组，所述臂外相机组的视场区域包含所述臂端相机组的视场区域；A2：分别对所述臂端相机组和所述臂外相机组进行标定，以分别获取臂端光场和臂外光场的内部参数；A3：结合所述臂端光场和所述臂外光场的内部参数进行双视域标定配准，生成混合视域光场；A4：提取所述混合视域光场的光场特征点，逆投影反演所述混合视域光场的空间三维坐标，以进行三维定位和测量。本发明专利技术的基于混合视域光场的三维定位测量方法，在遮挡鲁棒的前提下实现高精度的三维测量和环境感知。

【技术实现步骤摘要】
一种基于混合视域光场的三维定位测量方法
本专利技术涉及计算机视觉与数字图像处理领域，尤其涉及一种基于混合视域光场的三维定位测量方法。
技术介绍
三维定位视觉测量是以光学传感器捕获的图像作为输入，通过计算机视觉处理，结合任务需要获取图像中感兴趣目标的位置、姿态信息的技术。该技术是机器视觉系统认知三维客观世界的核心技术，在工业机器人、自动驾驶以及安防监控等多个产业领域中，尤其是在对安全性和精度要求较高的人机协作机器人领域具有重要意义。然而，传统的视觉测量技术在传感器层面多依赖于二维成像传感器，无法提供场景的深度信息；基于多目视觉的相机阵列往往体积较大，不便于安装在机器人臂端以提供工作区域内的视觉反馈，且对纹理稀疏的物体测量效果不佳。以上
技术介绍
内容的公开仅用于辅助理解本专利技术的构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述
技术介绍
不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供一种基于混合视域光场的三维定本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于混合视域光场的三维定位测量方法，其特征在于，包括以下步骤：/nA1：搭建光场传感器系统，所述光场传感器系统包括设置在机械臂臂端的臂端相机组和设置在机械臂以外的臂外相机组，所述臂外相机组的视场区域包含所述臂端相机组的视场区域；/nA2：分别对所述臂端相机组和所述臂外相机组进行标定，以分别获取臂端光场和臂外光场的内部参数；/nA3：结合所述臂端光场和所述臂外光场的内部参数进行双视域标定配准，生成混合视域光场；/nA4：提取所述混合视域光场的光场特征点，逆投影反演所述混合视域光场的空间三维坐标，以进行三维定位和测量。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于混合视域光场的三维定位测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
A1：搭建光场传感器系统，所述光场传感器系统包括设置在机械臂臂端的臂端相机组和设置在机械臂以外的臂外相机组，所述臂外相机组的视场区域包含所述臂端相机组的视场区域；
A2：分别对所述臂端相机组和所述臂外相机组进行标定，以分别获取臂端光场和臂外光场的内部参数；
A3：结合所述臂端光场和所述臂外光场的内部参数进行双视域标定配准，生成混合视域光场；
A4：提取所述混合视域光场的光场特征点，逆投影反演所述混合视域光场的空间三维坐标，以进行三维定位和测量。


2.根据权利要求1所述的三维定位测量方法，其特征在于，所述臂端相机组包括多个立体相机，所述臂外相机组包括多个普通相机。


3.根据权利要求2所述的三维定位测量方法，其特征在于，步骤A2中对所述臂端相机组进行标定以获取臂端光场的内部参数具体包括：对多个所述立体相机分别进行标定以获取对应的四维特征点，再进行下述操作以计算得到多个所述立体相机的内部参数：



其中：
H—臂端光场的光场单应性矩阵；
R—相机坐标系到标定物所指定的局部坐标系之间的旋转矩阵；
t—相机坐标系到标定物所指定的局部坐标系之间的平移向量；
d—描述光场相机径向畸变参数的一组畸变向量；
E(·)—在每个子孔径图像下反投影像点与实际像点间的误差函数；
(XW,YW,ZW)—转换前世界坐标系下观察到的三维先验点坐标；
i,j—光场相机的子孔径图像索引值；
#viewx,#viewy—光场相机x、y两方向上的子孔径图像总数；
pt,#pt—四维光场特征点的索引值以及特征点总数；
p,#pose—位姿估计输入的姿态索引以及姿态总数。


4.根据权利要求3所述的三维定位测量方法，其特征在于，其中光场单应性矩阵的初始值Hinit为：



其中：
Hinit—臂端光场的光场单应性矩阵的初始值；

—使用张氏标定法对不同子孔径进行标定得到的焦距的平均值；
Δt—不同子孔径对应的虚拟光心之间的相对平移量；
i0,j0,u0,v0—对应齐次坐标系下四维光场偏移量的内部参数。


5.根据权利要求1所述的三维定位测量方法，其特征在于，步骤A3中具体包括：将标定物置于所述臂外相机组和所述臂端相机组中的所有相机的公共视场区域内，采用所述臂端光场和所述臂外光场的内部参数经光束法平差联合求解外部参数后获得所述臂端光场与所述臂外相机组中任意一台相机之间的位姿转换关系；再根据所述臂端光场与所述臂外相机组中任意一台相机之间的位姿转换关系将所述臂端光场的数据转换所述臂外光场下，获得混合视域光场。


6.根据权利要求5所述的三维定位测量方法，其特征在于，采用所述臂端光场和所述臂外光场的内部参数经光束法平差联合求解外部参数后获得所述臂端光场与所述臂外相机组中任意一台相机之间的位姿转换关系具体为：



其中：
RC—表示臂端光场坐标系与臂外光场坐标系之间的旋转矩阵；
tC—表示臂端光场坐标系...

【专利技术属性】
技术研发人员：金欣，康今世，
申请(专利权)人：清华大学深圳国际研究生院，
类型：发明
国别省市：广东;44