基于多目视觉的目标定位方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于多目视觉的目标定位方法及系统，该目标定位方法包括：在待测目标区域覆盖至少四个视觉测量单元，每个视觉测量单元包括至少一个相机和至少一个激光测距仪；确定视觉测量单元之间的相对位置关系；标定视觉测量单元中相机与激光测距仪之间的相对位姿关系；利用相机采集包括目标区域的图像，确定目标在图像中的位置和目标在相机坐标系下的方向；调整激光测距仪，使激光测距仪对准目标，测量目标到激光测距仪的距离；利用至少四个视觉测量单元获取的距离信息，计算目标的位置。本发明专利技术的基于多目视觉的目标定位方法及系统能够实现户外大范围场景下的目标定位，硬件要求低、定位精度高，适用场景更广泛。

【技术实现步骤摘要】
基于多目视觉的目标定位方法及系统
本专利技术涉及视觉定位
，具体涉及一种基于多目视觉的目标定位方法及系统。
技术介绍
现有目标定位方法主要通过对极几何理论和多个相机之间极线约束来求解目标的位置信息。为了完成目标位置估计，既要对单个相机标定内参数，又要标定多个相机之间的外参数，整个求解过程繁琐耗时，通常用于解决室内或者户外小范围场景下的目标定位问题。当用于户外大范围场景下的目标定位时，现有目标定位方法存在如下问题：难以设计合适标定板，标定模式检测精度低；相机之间的基线太长，距离太远，场景中难以找到多个相机之间可视标定图像；若采用全站仪确定标志点，则过程非常复杂，相机运动时需要重新标定。因此，采用传统的方法难以解决户外大范围场景下目标定位问题。
技术实现思路
为解决上述现有技术中存在的技术问题，本专利技术提供一种基于多目视觉的目标定位方法及系统。第一方面，本专利技术公开了一种基于多目视觉的目标定位方法，包括：在待测目标区域覆盖至少四个视觉测量单元，每个视觉测量单元包括至少一个相机和至少一个激光测距仪；...

【技术保护点】
1.一种基于多目视觉的目标定位方法，其特征在于，包括：/n在待测目标区域覆盖至少四个视觉测量单元，每个视觉测量单元包括至少一个相机和至少一个激光测距仪；/n确定视觉测量单元之间的相对位置关系；/n标定视觉测量单元中相机与激光测距仪之间的相对位姿关系；/n利用相机采集包括目标区域的图像，确定目标在图像中的位置和目标在相机坐标系下的方向；/n调整激光测距仪，使激光测距仪对准目标，测量目标到激光测距仪的距离；/n利用至少四个视觉测量单元获取的距离信息，计算目标的位置。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于多目视觉的目标定位方法，其特征在于，包括：
在待测目标区域覆盖至少四个视觉测量单元，每个视觉测量单元包括至少一个相机和至少一个激光测距仪；
确定视觉测量单元之间的相对位置关系；
标定视觉测量单元中相机与激光测距仪之间的相对位姿关系；
利用相机采集包括目标区域的图像，确定目标在图像中的位置和目标在相机坐标系下的方向；
调整激光测距仪，使激光测距仪对准目标，测量目标到激光测距仪的距离；
利用至少四个视觉测量单元获取的距离信息，计算目标的位置。


2.根据权利要求1所述的基于多目视觉的目标定位方法，其特征在于，视觉测量单元安装在可调节云台上。


3.根据权利要求1所述的基于多目视觉的目标定位方法，其特征在于，标定视觉测量单元中相机与激光测距仪之间的相对位姿关系，包括步骤S31-S32：
S31，标定相机内参；
S32，确定相机坐标系下的激光测距仪的光轴向量和激光测距仪原点在相机坐标系下的坐标。


4.根据权利要求3所述的基于多目视觉的目标定位方法，其特征在于，当激光测距仪的激光光斑可见时，确定相机坐标系下的激光测距仪的光轴向量和激光测距仪原点在相机坐标系下的坐标，包括步骤S3201-S3210：
S3201，设定激光测距仪光轴的三维向量为Cn＝[nx,ny,nz]T，激光测距仪原点在相机坐标系下的坐标为Ct＝[tx,ty,tz]T；
S3202，利用激光测距仪测量相机坐标系下任意一点Cpi＝[Cxi,Cyi,Czi]T，并得到反馈距离li；
S3203，确定激光测距仪的测量斑点的图像坐标值wi＝[ui,vi,1]T；
S3204，利用标定的相机内参数K和畸变参数D得到图像坐标到相机坐标的投影方程P(K,D)，将图像坐标值wi＝[ui,vi,1]T转换到相机坐标系下为：ki[xi,yi,1]T＝P(K,D)wi，xi和yi能够通过以上方程求解，ki为未知参数；
S3205，根据ki[xi,yi,1]T＝Ct+Cn*li＝[Cxi,Cyi,Czi]T，确定求解方程组：
fq1＝tx+nxli-xitz-xinzli＝0
fq2＝ty+nyli-yitz-yinzli＝0
S3206，移动视觉测量单元，获取Q个不同的图像，Q≥3，基于获取的图像得到Q个方程组，Q个方程组包括2Q个方程；
S3207，基于方程组，利用奇异值求解法求解光轴向量Cn＝[nx,ny,nz]T和原点坐标Ct＝[tx,ty,tz]T的初始值；
S3208，构造Cn的约束条件为：
S3209，构造优化函数为：ρ表示惩罚因子；
S3210，根据Cn和Ct的初始值、约束条件和优化函数，通过最小二乘优化算法获取Cn和Ct的精确值，并对获取的Cn进行归一化，以转换为单位向量。


5.根据权利要求3或4所述的基于多目视觉的目标定位方法，其特征在于，当激光测距仪的激光光斑不可见时，确定相机坐标系下的激光测距仪的光轴向量和激光测距仪原点在相机坐标系下的坐标，包括步骤S3211-S3222：
S3211，设定激光测距仪光轴的三维向量为Cn＝[nx,ny,nz]T，激光测距仪原点在相机坐标系下的坐标为Ct＝[tx,ty,tz]T；
S3212，构建同时满足相机和激光测距仪的测量要求的平面标定板；
S3213，确定标定板坐标系与相机坐标系的相对位姿关系；
S3214，...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊丹，杨延杰，黄奕勇，付康佳，刘红卫，韩伟，
申请(专利权)人：中国人民解放军军事科学院国防科技创新研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11