【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机器视觉与机械运动标定算法，尤其涉及一种舞台灯位姿标定方法、装置、电子设备、存储介质及系统。
技术介绍
1、在舞台灯的应用中，有时需要对舞台上的人员进行灯光跟踪。目前常用的方法是先通过定位传感器定位演员在舞台坐标系中的坐标，再将该坐标换算为灯具的转动角度，从而实现灯光自动跟踪照射舞台人员。但此方法需要预先知道灯具相对舞台坐标系的位姿(位置及姿态)，即需要进行灯具标定。
2、目前常用的舞台灯标定方案中，需要人工控制灯光照射到确定的位置。例如，先将定位传感器分别放置在舞台上的若干位置；再操作灯具，使其光束中心线分别对应照射到这些位置，并分别对应记录下灯具旋转角度信息和表示定位传感器位置的坐标信息；然后，根据这些信息计算舞台灯的机箱在舞台坐标系下的位姿；最后，根据机箱的位姿和需要照射的位置坐标，推算出灯具需要旋转的角度。
3、但是，该方法需要人工调整灯具照射角度，使光束中心线在舞台上的落点位于定位传感器，但是由于光束中心线肉眼不可见，只能目测估计，因此会存在操作偏差和操作不一致的情况，影响标定精度。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种舞台灯位姿标定方法、装置、电子设备、存储介质及系统，用以解决现有技术标定精度不稳定的缺陷，实现有效提高标定精度的稳定性的目标。
2、本专利技术提供一种舞台灯位姿标定方法，包括：
3、获取目标舞台灯的光束分别照射到舞台上至少三个不同位置时的光斑图像和灯具角度信息，并分别计算各所述光斑图像中光束中心
4、基于所述第一坐标和获取所述光斑图像时相机的内参及位姿信息，推算舞台上的光束中心线投射点在舞台坐标系下的第二坐标，并记录所述第二坐标与所述灯具角度信息的对应关系；
5、基于所述第二坐标、所述灯具角度信息和所述对应关系，确定所述目标舞台灯的标定位姿。
6、根据本专利技术提供的一种舞台灯位姿标定方法，所述基于所述第二坐标、所述灯具角度信息和所述对应关系，确定所述目标舞台灯的标定位姿，包括：
7、基于所述第二坐标、所述灯具角度信息和所述对应关系，建立标定方程组，并采用非线性优化算法，求解所述标定方程组，获取最优解作为所述目标舞台灯的标定位姿。
8、根据本专利技术提供的一种舞台灯位姿标定方法，所述标定方程组如下：
9、(li,0,0,1)t＝tlight_rotation(yawi,pitchi)*tlight*(xi,yi,zi,1)t,i＝1......n；
10、式中，(xi,yi,zi,1)t表示所述目标舞台灯的光束照射到舞台上第i个位置时对应的所述第二坐标，tlight表示第一变换矩阵，用于将所述第二坐标变换为舞台上的光束中心线投射点在灯具坐标系下的第三坐标，(yawi,pitchi)表示所述目标舞台灯的光束照射到舞台上第i个位置时对应的所述灯具角度信息，tlight_rotation(yawi,pitchi)表示第二变换矩阵，为与所述灯具角度信息相关的已知量，用于将所述第三坐标变换为所述目标舞台灯在旋转(yawi,pitchi)角度后形成的旋转坐标系下的第四坐标，(li,0,0,1)t表示所述第四坐标，li表示所述目标舞台灯的光束中心线与舞台地面的交点到所述目标舞台灯的光束光心的距离，n表示所述目标舞台灯照射到舞台上的不同位置的总数；
11、相应地，所述求解所述标定方程组，获取最优解作为所述目标舞台灯的标定位姿，包括：
12、求解所述标定方程组，获取所述第一变换矩阵的最优值，作为所述目标舞台灯的标定位姿。
13、根据本专利技术提供的一种舞台灯位姿标定方法，所述非线性优化算法为levenberg-marquardt算法。
14、根据本专利技术提供的一种舞台灯位姿标定方法，所述获取目标舞台灯的光束分别照射到舞台上至少三个不同位置时的光斑图像和灯具角度信息，包括：
15、控制所述目标舞台灯的光束分别照射所述至少三个不同位置，分别形成对应的光斑；
16、分别采集包含所述对应的光斑的图像，作为所述光斑图像，并对应记录所述目标舞台灯的光束在照射对应位置时所述目标舞台灯的角度信息，作为所述灯具角度信息。
17、根据本专利技术提供的一种舞台灯位姿标定方法，具体通过确定所述目标舞台灯的水平电机的转动信息和垂直电机的转动信息，确定所述目标舞台灯的光束在照射对应位置时所述目标舞台灯的灯具角度信息并记录。
18、根据本专利技术提供的一种舞台灯位姿标定方法，所述计算各所述光斑图像中光束中心线投射点图像在相机坐标系下的第一坐标，包括：
19、采用机器视觉算法，检测所述光斑图像中的光斑，并根据所述光斑的亮度分布及形状，确定所述光束中心线投射点图像的位置；
20、根据所述光束中心线投射点图像的位置，计算所述光束中心线投射点图像在相机坐标系下的所述第一坐标。
21、根据本专利技术提供的一种舞台灯位姿标定方法，具体将舞台地面上的光斑中心点作为所述目标舞台灯的光束中心线在舞台地面上的投射点，则相应地，将所述光斑图像中的光斑中心点作为所述光束中心线投射点图像。
22、根据本专利技术提供的一种舞台灯位姿标定方法，所述计算各所述光斑图像中光束中心线投射点图像在相机坐标系下的第一坐标，包括：
23、采用机器视觉算法，检测所述光斑图像中的光斑，并根据所述光斑图像中光斑的几何特性，采用对应的几何算法，求取所述光斑图像中的光斑中心点在相机坐标系下的坐标，作为所述光束中心线投射点图像的所述第一坐标。
24、根据本专利技术提供的一种舞台灯位姿标定方法，所述光斑图像中光斑的形状为椭圆，则相应地采用椭圆检测算法检测所述光斑图像中的椭圆光斑，并根据所述椭圆光斑的几何对称性，检测所述椭圆光斑的中心点作为所述光斑图像中的光斑中心点，并计算所述光斑图像中的光斑中心点的所述第一坐标。
25、根据本专利技术提供的一种舞台灯位姿标定方法，所述基于所述第一坐标和获取所述光斑图像时相机的内参及位姿信息，推算舞台上的光束中心线投射点在舞台坐标系下的第二坐标，包括：
26、基于所述第一坐标和相机的所述内参及位姿信息，采用反投影法，确定反投影射线；
27、基于所述反投影射线，确定所述光斑图像中的所述光束中心线投射点图像在舞台地面上的对应点，作为所述光束中心线在舞台地面上的投射点，并计算所述投射点在所述舞台坐标系下的所述第二坐标。
28、根据本专利技术提供的一种舞台灯位姿标定方法，若所述目标舞台灯的光束照射到舞台上第i个位置时所述光斑图像中所述光束中心线投射点图像的所述第一坐标为则所述舞台坐标系下相机中的所述反投影射线表示为：
29、
30、式中，k,tcamera分别表示相机的所述内参及位姿信息，(k*tcamera)+表示为k本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种舞台灯位姿标定方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的舞台灯位姿标定方法，其特征在于，所述基于所述第二坐标、所述灯具角度信息和所述对应关系，确定所述目标舞台灯的标定位姿，包括：
3.根据权利要求2所述的舞台灯位姿标定方法，其特征在于，所述标定方程组如下：
4.根据权利要求2或3所述的舞台灯位姿标定方法，其特征在于，所述非线性优化算法为Levenberg-Marquardt算法。
5.根据权利要求1-3中任一所述的舞台灯位姿标定方法，其特征在于，所述获取目标舞台灯的光束分别照射到舞台上至少三个不同位置时的光斑图像和灯具角度信息，包括：
6.根据权利要求5所述的舞台灯位姿标定方法，其特征在于，具体通过确定所述目标舞台灯的水平电机的转动信息和垂直电机的转动信息，确定所述目标舞台灯的光束在照射对应位置时所述目标舞台灯的灯具角度信息并记录。
7.根据权利要求1-3中任一所述的舞台灯位姿标定方法，其特征在于，所述计算各所述光斑图像中光束中心线投射点图像在相机坐标系下的第一坐标，包括：
8.根
9.根据权利要求8所述的舞台灯位姿标定方法，其特征在于，所述计算各所述光斑图像中光束中心线投射点图像在相机坐标系下的第一坐标，包括：
10.根据权利要求9所述的舞台灯位姿标定方法，其特征在于，所述光斑图像中光斑的形状为椭圆，则相应地采用椭圆检测算法检测所述光斑图像中的椭圆光斑，并根据所述椭圆光斑的几何对称性，检测所述椭圆光斑的中心点作为所述光斑图像中的光斑中心点，并计算所述光斑图像中的光斑中心点的所述第一坐标。
11.根据权利要求1所述的舞台灯位姿标定方法，其特征在于，所述基于所述第一坐标和获取所述光斑图像时相机的内参及位姿信息，推算舞台上的光束中心线投射点在舞台坐标系下的第二坐标，包括：
12.根据权利要求11所述的舞台灯位姿标定方法，其特征在于，若所述目标舞台灯的光束照射到舞台上第i个位置时所述光斑图像中所述光束中心线投射点图像的所述第一坐标为(xipixel,yipixel)T，则所述舞台坐标系下相机中的所述反投影射线表示为：
13.一种舞台灯位姿标定装置，其特征在于，包括：
14.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的程序或指令，其特征在于，所述处理器执行所述程序或指令时，实现如权利要求1至12中任一项所述的舞台灯位姿标定方法的步骤。
15.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有程序或指令，其特征在于，所述程序或指令被计算机执行时，实现如权利要求1至12中任一项所述的舞台灯位姿标定方法的步骤。
16.一种计算机程序产品，其特征在于，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行如权利要求1至12中任一项所述的舞台灯位姿标定方法。
17.一种舞台灯位姿标定系统，其特征在于，包括：至少一组舞台灯、相机和服务器；
...【技术特征摘要】
1.一种舞台灯位姿标定方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的舞台灯位姿标定方法，其特征在于，所述基于所述第二坐标、所述灯具角度信息和所述对应关系，确定所述目标舞台灯的标定位姿，包括：
3.根据权利要求2所述的舞台灯位姿标定方法，其特征在于，所述标定方程组如下：
4.根据权利要求2或3所述的舞台灯位姿标定方法，其特征在于，所述非线性优化算法为levenberg-marquardt算法。
5.根据权利要求1-3中任一所述的舞台灯位姿标定方法，其特征在于，所述获取目标舞台灯的光束分别照射到舞台上至少三个不同位置时的光斑图像和灯具角度信息，包括：
6.根据权利要求5所述的舞台灯位姿标定方法，其特征在于，具体通过确定所述目标舞台灯的水平电机的转动信息和垂直电机的转动信息，确定所述目标舞台灯的光束在照射对应位置时所述目标舞台灯的灯具角度信息并记录。
7.根据权利要求1-3中任一所述的舞台灯位姿标定方法，其特征在于，所述计算各所述光斑图像中光束中心线投射点图像在相机坐标系下的第一坐标，包括：
8.根据权利要求1-3中任一所述的舞台灯位姿标定方法，其特征在于，具体将舞台地面上的光斑中心点作为所述目标舞台灯的光束中心线在舞台地面上的投射点，则相应地，将所述光斑图像中的光斑中心点作为所述光束中心线投射点图像。
9.根据权利要求8所述的舞台灯位姿标定方法，其特征在于，所述计算各所述光斑图像中光束中心线投射点图像在相机坐标系下的第一坐标，包括：
10.根据权利要求9所述的舞台灯位姿标定方法，其特征在于，所述光斑图像中光斑的形...
【专利技术属性】
技术研发人员：彭颖茹，请求不公布姓名，请求不公布姓名，请求不公布姓名，请求不公布姓名，
申请(专利权)人：广州市浩洋电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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