本发明专利技术提供了一种位姿获取方法、装置及设备，涉及视觉位姿计算技术领域，所述位姿获取方法包括：获取所述视觉标识器产生的图像信息；根据所述图像信息中所述第一特征图案的位置信息，获得所述第一特征图案的第一投影图像信息和所述光栅区域的第二投影图像信息；根据所述第一特征图案的位置信息和所述第一投影图像信息，获得所述视觉标识器的粗精度位姿信息；根据所述第二投影图像信息获得所述光栅区域产生的第二特征图案的中心像素位置；根据所述第二特征图案的中心像素位置的变化，获取视线角；根据所述视线角和所述视觉标识器的粗精度位姿信息，获得所述视觉标识器的高精度位姿信息。与现有技术比较，本发明专利技术能够提高位姿计算精度。算精度。算精度。
【技术实现步骤摘要】
一种位姿获取方法、装置及设备
[0001]本专利技术涉及视觉位姿计算
，具体而言，涉及一种位姿获取方法、装置及设备。
技术介绍
[0002]位姿估计，作为计算机视觉的重要组成部分，是求解目标坐标系相对于参考坐标系的平移和旋转关系的过程。常见的位姿估计技术主要有GPS、惯性导航系统和视觉等。其中视觉的位姿估计技术因为其成本低，系统复杂度小，易快速部署，自动化程度高等优点，被广泛运用在机器人控制与导航、同时定位与建图、武器制导与初始对准等领域。
[0003]视觉位姿估计技术最常使用的是基于特征点的位姿估计，该方法是在相机内参数确定的条件下，已知n个特征点在目标坐标系的坐标和图像像素坐标系下对应点的像素坐标，利用透视投影关系求得特征点在相机坐标系的坐标，进而求解相对位姿关系。该方法主要使用的视觉标识是黑白棋盘格和圆形图案等，其特征提取简单、限制小、操作方便，适用于绝大多数的测量场合。但是该方法的特征提取精度直接决定了最终位姿结果的精度，估计过程中当位置改变时，特征点位置在图像中的改变较大，检测精度较高，而当姿态改变时，尤其是相机正对标识器观察时，角度旋转引起的特征点的像素位置变化较小，特征信息的测量误差较大，进而导致姿态估计的效果并不理想。
技术实现思路
[0004]本专利技术解决的问题是现有的视觉标识的位姿估计方法在产生小幅位姿变化时估计精度不足。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种位姿获取方法，所述方法基于位姿获取设备，所述位姿获取设备包括基于面外光栅的视觉标识器，所述视觉标识器包括光栅区域以及环绕所述光栅区域设置的多个第一特征图案，且所述光栅区域用于产生第二特征图案，所述位姿获取方法包括：
[0006]获取所述视觉标识器产生的图像信息；
[0007]根据所述图像信息中所述第一特征图案的位置信息，获得所述第一特征图案的第一投影图像信息和所述光栅区域的第二投影图像信息；
[0008]根据所述第一特征图案的位置信息和所述第一投影图像信息，获得所述视觉标识器的粗精度位姿信息；
[0009]根据所述第二投影图像信息获得所述光栅区域产生的第二特征图案的中心像素位置；
[0010]根据所述第二特征图案的中心像素位置的变化，获取视线角；
[0011]根据所述视线角和所述视觉标识器的粗精度位姿信息，获得所述视觉标识器的高精度位姿信息。
[0012]可选地，所述获取所述视觉标识器产生的图像信息，包括：
[0013]对图像采集器进行标定；
[0014]利用标定后的图像采集器获取所述视觉标识器产生的图像信息。
[0015]可选地，所述根据所述图像信息中所述第一特征图案的位置信息，获得所述第一特征图案的第一投影图像信息和所述光栅区域的第二投影图像信息，包括：
[0016]对获取的所述图像信息进行预处理，获得具有指定色彩的图像信息；
[0017]对所述具有指定色彩的图像信息进行图像提取，获得多个所述第一特征图案的位置信息；
[0018]根据多个所述第一特征图案的位置信息，利用单应性变换得到所述第一特征图案的第一投影图像信息和所述光栅区域的第二投影图像信息。
[0019]可选地，所述获取的所述图像信息为彩色图像信息，
[0020]所述对获取的所述图像信息进行预处理，获得具有指定色彩的图像信息，包括：
[0021]将获取的所述彩色图像信息转化为灰度图像信息；
[0022]将所述灰度图像信息中各图像点像素的灰度值与预设阈值进行比较；
[0023]根据比较的结果设置各图像点的颜色，获得具有指定色彩的图像信息，所述指定色彩的图像信息包括以颜色区分的前景图像信息和背景图像信息。
[0024]可选地，所述对所述具有指定色彩的图像信息进行图像提取，获得多个所述第一特征图案的位置信息，包括：
[0025]提取所述前景图像信息中的多个所述第一特征图案的轮廓信息；
[0026]根据多个所述第一特征图案的轮廓信息，利用质心提取方法，获取每个所述第一特征图案的中心位置信息，将所述中心位置信息作为对应的所述第一特征图案的位置信息。
[0027]可选地，所述根据所述第二特征图案的中心像素位置的变化，获取视线角，包括：
[0028]获取所述第二特征图案的中心像素的初始位置和当前位置；
[0029]获取所述视觉标识器的观测角度与所述第二特征图案的移动距离；
[0030]根据所述观测角度与所述第二特征图案的移动距离，获得预设定值；
[0031]根据所述第二特征图案的中心像素的初始位置、当前位置以及所述预设定值，获得视线角。
[0032]可选地，所述根据所述视线角和所述视觉标识器的粗精度位姿信息，获得所述视觉标识器的高精度位姿信息，包括：
[0033]根据所述视线角获得所述图像采集器的旋转轴向量和旋转角度；
[0034]根据所述旋转轴向量、所述旋转角度和所述视觉标识器的粗精度位姿信息，获得所述视觉标识器的高精度位姿信息。
[0035]本专利技术所述的位姿获取方法相对于现有技术的优势在于：
[0036]本专利技术的位姿获取方法，一方面，利用视觉标识器中光栅区域产生的第二特征图案，例如莫尔条纹，能够根据微小位姿变换产生显著的条纹位置移动，克服了目前位姿估计标识及方法在正视情况下姿态敏感度低的情况，有效提高位姿计算精度；另一方面，本专利技术根据所述视线角和所述视觉标识器的粗精度位姿信息，即可获得所述视觉标识器的高精度位姿信息，位姿解算的计算量少，仅包括一个常规位姿估计(粗精度位姿估计)和基于视点位置的位姿校正，保证实时性要求；另外，本专利技术以常规位姿估计结果作为粗精度计算结
果，能抑制复杂环境的干扰，有效提高位姿获取设备的抗干扰性。
[0037]为解决上述技术问题，本专利技术还提供一种位姿获取装置，设置于位姿获取设备上，所述位姿获取设备包括基于面外光栅的视觉标识器，所述视觉标识器包括光栅区域以及环绕所述光栅区域设置的多个第一特征图案，且所述光栅区域用于产生第二特征图案，所述位姿获取装置包括：
[0038]获取单元，所述获取单元用于获取所述视觉标识器产生的图像信息；
[0039]信息处理单元，所述信息处理单元用于根据所述图像信息中所述第一特征图案的位置信息，获得所述第一特征图案的第一投影图像信息和所述光栅区域的第二投影图像信息；
[0040]所述信息处理单元还用于根据所述第一特征图案的位置信息和所述第一投影图像信息，获得所述视觉标识器的粗精度位姿信息，
[0041]所述信息处理单元还用于根据所述第二投影图像信息获得所述光栅区域产生的第二特征图案的中心像素位置，
[0042]所述信息处理单元还用于根据所述第二特征图案的中心像素位置的变化，获取视线角；
[0043]计算单元，所述计算单元用于根据所述视线角和所述视觉标识器的粗精度位姿信息，获得所述视觉标识器的高精度位姿信息。
[0044]本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种位姿获取方法，其特征在于，所述方法基于位姿获取设备，所述位姿获取设备包括基于面外光栅的视觉标识器(3)，所述视觉标识器(3)包括光栅区域(6)以及环绕所述光栅区域(6)设置的多个第一特征图案(5)，且所述光栅区域(6)用于产生第二特征图案，所述方法包括：获取所述视觉标识器(3)产生的图像信息；根据所述图像信息中所述第一特征图案(5)的位置信息，获得所述第一特征图案(5)的第一投影图像信息和所述光栅区域(6)的第二投影图像信息；根据所述第一特征图案(5)的位置信息和所述第一投影图像信息，获得所述视觉标识器(3)的粗精度位姿信息；根据所述第二投影图像信息获得所述光栅区域(6)产生的第二特征图案的中心像素位置；根据所述第二特征图案的中心像素位置的变化，获取视线角；根据所述视线角和所述视觉标识器(3)的粗精度位姿信息，获得所述视觉标识器(3)的高精度位姿信息。2.根据权利要求1所述的位姿获取方法，其特征在于，所述获取所述视觉标识器(3)产生的图像信息，包括：对图像采集器(1)进行标定；利用标定后的图像采集器(1)获取所述视觉标识器(3)产生的图像信息。3.根据权利要求1所述的位姿获取方法，其特征在于，所述根据所述图像信息中所述第一特征图案(5)的位置信息，获得所述第一特征图案(5)的第一投影图像信息和所述光栅区域(6)的第二投影图像信息，包括：对获取的所述图像信息进行预处理，获得具有指定色彩的图像信息；对所述具有指定色彩的图像信息进行图像提取，获得多个所述第一特征图案(5)的位置信息；根据多个所述第一特征图案(5)的位置信息，利用单应性变换得到所述第一特征图案(5)的第一投影图像信息和所述光栅区域(6)的第二投影图像信息。4.根据权利要求3所述的位姿获取方法，其特征在于，所述获取的所述图像信息为彩色图像信息，所述对获取的所述图像信息进行预处理，获得具有指定色彩的图像信息，包括：将获取的所述彩色图像信息转化为灰度图像信息；将所述灰度图像信息中各图像点像素的灰度值与预设阈值进行比较；根据比较的结果设置各图像点的颜色，获得具有指定色彩的图像信息，所述指定色彩的图像信息包括以颜色区分的前景图像信息和背景图像信息。5.根据权利要求4所述的位姿获取方法，其特征在于，所述对所述具有指定色彩的图像信息进行图像提取，获得多个所述第一特征图案(5)的位置信息，包括：提取所述前景图像信息中的多个所述第一特征图案(5)的轮廓信息；根据多个所述第一特征图案(5)的轮廓信息，利用质心提取方法，获取每个所述第一特征图案(5)的中心位置信息，将所述中心位置信息作为对应的所述第一特征图案(5)的位置信息。
6.根据权利要求1所述的位姿获取方法，其特征在于，所述根据所述第二特征图案的中心像素位置的变化，获取...
【专利技术属性】
技术研发人员：屈桢深，于周顺泽，徐雨宁，于志伟，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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