复数相机测速方法及测速装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种复数相机测速方法及测速装置，测速方法包括：S1、对设置在一个移动平台上的位置相对固定的相机组的各相机的位置进行标定；S2、获取相机组中各相机的同步图像序列并记录时间戳；S3、处理相机组的各相机拍摄的图像的配准，当得到的两幅图像的配准结果大于第一阈值时，计算两幅图像的位置变换矩阵，并根据拍摄两幅所述图像的相机相对移动平台的位置关系得到移动平台的位置变换矩阵，最后根据位置变换矩阵及两幅图像的拍摄时间间隔算出移动平台的速度信息。通过处理不同相机拍摄的图像的配准来计算移动平台的速度，能够解决单个相机测速时拍摄距离和图像重合度的矛盾，获取高精度的移动速度信息。获取高精度的移动速度信息。获取高精度的移动速度信息。

【技术实现步骤摘要】
复数相机测速方法及测速装置


[0001]本专利技术涉及测速
，尤其涉及一种复数相机测速方法及测速装置。

技术介绍

[0002]随着信息电子、自动控制等技术的不断发展，机器人已经越来越多的参与到人们的生产生活当中。其中具有移动、感知、搬运等能力的移动机器人作为其中的代表被广泛应用于多种行业。无论是家庭使用的扫地机器人，还是工业常见的AGV(自动导航小车)、智能叉车，或者酒店医院中的服务机器人，都是移动机器人技术的具体表现。
[0003]为了对移动机器人进行良好控制，实时获取机器人自身速度成为一个技术难点。当前应用的技术方案中，大部分移动机器人采用了左右轮测速码盘测速的方式，但这种方式本质上没有与真实环境形成反馈，因此当车轮出现打滑或者车轮被架空的情况下，移动机器人得到的速度并不真实，很容易误判自身的位置和运行状况，最终导致未知的错误，这对机器人运动的安全性和稳定性都带来极大挑战。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种复数相机测速方法及测速装置，测速精确且不会受外界干扰。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术提供了一种复数相机测速方法，包括以下步骤：
[0006]S1、对设置在一个移动平台上的位置相对固定的相机组的各相机的位置进行标定，得到各相机之间的位置关系以及各相机与移动平台的位置关系；
[0007]S2、获取所述相机组中各相机的同步图像序列并记录时间戳；
[0008]S3、处理所述相机组的各相机拍摄的图像的配准，当得到的两幅图像的配准结果大于第一阈值时，计算两幅所述图像的位置变换矩阵，并根据拍摄两幅所述图像的相机之间的位置关系、所述相机相对所述移动平台的位置关系及两幅所述图像的位置变换矩阵得到所述移动平台在两幅图像拍摄的时间间隔下的位置变换矩阵，最后根据所述移动平台的位置变换矩阵及所述两幅图像的拍摄时间间隔，算出所述移动平台的速度信息。
[0009]可选的，所述S3具体包括：
[0010]S31、获取所述移动平台在当前时刻的位置信息，并根据所述移动平台在当前时刻的位置信息及第一相机相对所述移动平台的位置关系计算得到所述第一相机在当前时刻的第一位置；
[0011]S32、根据所述第一位置，遍历其他相机拍摄图像时的第二位置，当所述第二位置与所述第一位置的距离小于第二阈值时，则判定为查找成功，将对应所述第一位置及所述第二位置拍摄的图像分别记为查找图像及候选图像，记录所述查找图像及候选图像的时间戳，并进入S33；
[0012]S33、进行所述查找图像与所述候选图像的配准，若得到的配准结果大于所述第一阈值时，则判定为匹配成功，计算出所述查找图像与所述候选图像的位置变换矩阵，并进入
S34；
[0013]S34、根据所述查找图像与所述候选图像的相机之间的位置关系及所述位置变换矩阵计算得到所述第一相机的位置变换矩阵，然后根据所述第一相机的位置变换矩阵及所述第一相机相对所述移动平台的位置关系计算得到所述移动平台的位置变换矩阵，最后根据所述移动平台的位置变换矩阵及所述两幅图像的拍摄时间差，算出所述移动平台的速度信息。
[0014]可选的，获取所述移动平台在当前时刻的位置信息的步骤具体包括：
[0015]对所述第一相机的查找图像和上一帧图像进行配准，得到所述第一相机的位置变换矩阵，并根据所述位置变换矩阵、所述第一相机相对所述移动平台的位置关系计算得到所述移动平台的位置信息。
[0016]可选的，对所述第一相机的查找图像和上一帧图像进行配准，得到所述第一相机的位置变换矩阵，并根据所述位置变换矩阵、所述第一相机相对所述移动平台的位置关系计算得到所述移动平台的位置信息时，根据每个相机的配准结果设定每个相机对应的权重，通过加权平均的方式计算得到所述移动平台的位置信息。
[0017]可选的，所述配准的方法为2D图像特征匹配法，所述2D图像特征匹配法通过提取两幅图像的特征点并进行快速匹配计算得到两幅图像的位置变换矩阵。
[0018]可选的，所述配准的方法为2D图像频域信息匹配法，所述2D图像频域信息匹配法通过傅立叶
‑
梅林变换算法计算两幅图像的旋转平移和尺度因子，进而计算得到两幅图像的位置变换矩阵。
[0019]可选的，所述配准的方法为3D匹配法，所述3D匹配法通过两幅图像对应的3D点坐标计算空间3自由度的位姿和速度，进而计算得到两幅图像的位置变换矩阵。
[0020]可选的，通过位置传感器直接获取所述移动平台在当前时刻的位置信息。
[0021]可选的，在执行步骤S32或S33时，若查找失败或匹配失败，则进入S35，所述S35具体包括：
[0022]获取所述移动平台在当前时刻的位置信息、上一时刻的位置信息以及当前时刻和上一时刻的拍摄时间差，估算所述相机组相对所述被拍摄对象的速度。
[0023]为了达到上述目的，本专利技术还提供了一种复数相机测速装置，包括：
[0024]移动平台，能够相对被拍摄对象移动；
[0025]相机组，包括至少两台设置在所述移动平台上的相机，各相机之间的位置相对固定；
[0026]处理器，被配置为用于执行如权利要求1
‑
8中任一项所述的复数相机测速方法。
[0027]可选的，所述相机组具备与所述相机匹配的光源，包括：
[0028]近红外光源和与之匹配的具有能够透过所述近红外光源发射光波长的镜头的相机；
[0029]或者远红外光源和与之匹配的远红外相机；
[0030]或者紫外光源和与之匹配的紫外相机；
[0031]或者具备偏振光的光源和与之匹配的具有能够透过所述偏振光的镜头的相机。
[0032]可选的，各相机的图像拍摄时间同步或者各相机的拍摄时间具有时间戳。
[0033]可选的，所述复数相机测速装置还包括设置在所述移动平台上的标定工具，所述
标定工具用于标定各相机之间的相对位置关系及各相机相对所述移动平台的位置关系。
[0034]可选的，所述标定工具为棋盘格、激光测距仪、激光雷达、TOF传感器或编码器。
[0035]可选的，所述相机组包括至少一对双目相机。
[0036]可选的，所述相机组包括至少两台沿所述移动平台的主要运动方向布置的TOF相机。
[0037]可选的，所述相机组包括至少一对沿所述移动平台的主要运动方向布置的线阵相机。
[0038]可选的，所述相机组还包括至少一台全局快门面阵相机，所述处理器能够将所述全局快门面阵相机拍摄的图像与所述线阵相机拍摄的图像进行对比，以修正所述线阵相机拍摄的图像。
[0039]可选的，当得到的两幅图像的配准结果小于第一阈值时，所述处理器能够根据移动平台在当前时刻的位置信息、上一时刻的位置信息以及当前时刻和上一时刻的拍摄时间差，估算所述相机组相对所述被拍摄对象的速度。
[0040]可选的，所述复数相机测速装置还包括至少一台激光测量仪，所述激光测量仪用于测量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复数相机测速方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、对设置在一个移动平台上的位置相对固定的相机组的各相机的位置进行标定，得到各相机之间的位置关系以及各相机与移动平台的位置关系；S2、获取所述相机组中各相机的同步图像序列并记录时间戳；S3、处理所述相机组的各相机拍摄的图像的配准，当得到的两幅图像的配准结果大于第一阈值时，计算两幅所述图像的位置变换矩阵，并根据拍摄两幅所述图像的相机之间的位置关系、所述相机相对所述移动平台的位置关系及两幅所述图像的位置变换矩阵得到所述移动平台在两幅图像拍摄的时间间隔下的位置变换矩阵，最后根据所述移动平台的位置变换矩阵及所述两幅图像的拍摄时间间隔，算出所述移动平台的速度信息。2.如权利要求1所述的复数相机测速方法，其特征在于，所述S3具体包括：S31、获取所述移动平台在当前时刻的位置信息，并根据所述移动平台在当前时刻的位置信息及第一相机相对所述移动平台的位置关系计算得到所述第一相机在当前时刻的第一位置；S32、根据所述第一位置，遍历其他相机拍摄图像时的第二位置，当所述第二位置与所述第一位置的距离小于第二阈值时，则判定为查找成功，将对应所述第一位置及所述第二位置拍摄的图像分别记为查找图像及候选图像，记录所述查找图像及候选图像的时间戳，并进入S33；S33、进行所述查找图像与所述候选图像的配准，若得到的配准结果大于所述第一阈值时，则判定为配准成功，计算出所述查找图像与所述候选图像的位置变换矩阵，并进入S34；S34、根据所述查找图像与所述候选图像的相机之间的位置关系及所述位置变换矩阵计算得到所述第一相机的位置变换矩阵，然后根据所述第一相机的位置变换矩阵及所述第一相机相对所述移动平台的位置关系计算得到所述移动平台的位置变换矩阵，最后根据所述移动平台的位置变换矩阵及所述两幅图像的拍摄时间差，算出所述移动平台的速度信息。3.如权利要求2所述的复数相机测速方法，其特征在于，获取所述移动平台在当前时刻的位置信息的步骤具体包括：对所述第一相机的查找图像和上一帧图像进行配准，得到所述第一相机的位置变换矩阵，并根据所述位置变换矩阵、所述第一相机相对所述移动平台的位置关系计算得到所述移动平台的位置信息。4.如权利要求3所述的复数相机测速方法，其特征在于，对所述第一相机的查找图像和上一帧图像进行配准，得到所述第一相机的位置变换矩阵，并根据所述位置变换矩阵、所述第一相机相对所述移动平台的位置关系计算得到所述移动平台的位置信息时，根据每个相机的配准结果设定每个相机对应的权重，通过加权平均的方式计算得到所述移动平台的位置信息。5.如权利要求1或4所述的复数相机测速方法，其特征在于，所述配准的方法为2D图像特征匹配法，所述2D图像特征匹配法通过提取两幅图像的特征点并进行快速匹配计算得到两幅图像的位置变换矩阵。6.如权利要求1或4所述的复数相机测速方法，其特征在于，所述配准的方法为2D图像频域信息匹配法，所述2D图像频域信息匹配法通过傅立叶
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梅林变换算法计算两幅图像的
旋转平移和尺度因子，进而计算得到两幅图像的位置变换...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓林，王磊，杨冬冬，粱泓，李嘉茂，
申请(专利权)人：上海爱观视觉科技有限公司，
类型：发明
国别省市：