【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及微波热图成像测点辨识、匹配与选取，具体地，涉及一种立体视觉与微波热图成像测点匹配选取的方法及系统。
技术介绍
1、微波感知技术以其穿透能力强、高精度、抗干扰能力和环境适应性强等优点，在军事、通信、雷达等领域发挥着重要作用。其能够在复杂环境下稳定工作，为精细测量、隐蔽感知提供了有效解决方案，成为现代科技领域不可或缺的一项关键技术。
2、微波收发器在感知目标时主要依赖于目标对电磁波的反射，基于微波进行微动感知的前提是进行准确的测点定位和选取。使用多发多收的线性调频连续波的微波收发器，可以通过差拍频率分辨不同距离维度的多个目标，并进一步通过同一目标到不同接收天线的时间差进行角度分辨，得到全场目标或测点的距离-角度联合定位。测点的辨识与识别依靠微波收发器的距离-角度热图成像，从热图中进行测点选取严重依赖测试者对被测目标或测点的具体空间分布信息等先验知识，当测试场景较为复杂、测点排布不规则且数量庞大或测试距离较远时，测点选取的效率和准确性低下，甚至失败，制约了包括基于微波感知的全场振动与形变位移测量在内的技术在工程实际的广泛应用。因此，迫切需要一种直观、易于操作的微波成像热图测点辨识、定位和选取的技术和方法。
3、在公开号为cn217029797u的中国专利文献中，公开了一种减震型微波收发器，其包括安装座、减震组件、微波收发器本体、限位柱、散热片和接线端口，减震组件的底部和安装座固定连接，减震组件的顶部和微波收发器本体固定连接，安装座的顶部向上延伸设置有位于微波收发器本体左右两边的限位块，限位块上开设
技术实现思路
1、针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种立体视觉与微波热图成像测点匹配选取的方法及系统。
2、根据本专利技术提供的一种立体视觉与微波热图成像测点匹配选取的方法，包括：
3、步骤s1：采集视场内的信息，确定参考目标；
4、步骤s2：构建坐标系，并建立相机坐标系到微波收发器天线坐标系的映射关系；
5、步骤s3：进行目标或测点的匹配与选取。
6、优选的，所述步骤s1包括固定微波收发器和立体相机，选定大于或等于三个在立体相机和微波收发器视场中均存在的非共线目标或测点，或放置标定参考物作为参考目标。
7、优选的，所述标定参考物包括大于或等于三个非共线的能够被微波收发器和立体相机同时感知到的目标，经标定与匹配处理模块完成立体视觉成像和微波距离-角度热图中目标的匹配与联合标定，生成相机坐标系和微波收发器天线坐标系间的坐标变换矩阵。
8、优选的，所述微波收发器包括发射并接收电磁波信号，输出基带信号；所述立体相机包括双目相机、结构光相机和tof相机，且所述立体相机使用立体视觉形式，输出有关信息；所述有关信息包括目标的视差或深度在内的信息。
9、优选的，所述步骤s2包括以下子步骤：
10、步骤s2.1：完成参考目标在相机坐标系o-xcyczc下的定位；以立体相机的某一rgb相机的光心为原点建立相机坐标系o-xcyczc；
11、其中，xcoyc平面平行于该rgb相机的成像平面，zc正方向由该rgb相机的光心指向外部；
12、基于立体视觉的深度测量原理，得到参考目标的深度信息作为z坐标；所述立体视觉包括双目视差原理、光脉冲飞行时间法3d成像；基于其他原理，计算得出参考目标的x坐标和y坐标；所述其他原理包括小孔成像原理；
13、步骤s2.2：完成参考目标在微波收发器天线坐标系o-xryrzr下的定位；设微波收发器的天线平面为yrozr平面；
14、其中，天线阵列的排布方向为yr轴方向，从前方正视天线平面时，yr轴正向指向右侧，zr轴正向指向上方，xr轴正向指向天线平面外，微波收发器天线坐标系o-xryrzr的原点为第一个通道的位置；
15、对于微波成像距离-角度热图中的某一目标(r,θ)，确定测点在微波收发器天线坐标系下的z坐标为zr，则该测点对应的x、y坐标分别为：
16、
17、其中，r为该目标在微波距离-角度热图中的距离值，θ为该目标在微波距离-角度热图中的角度值，yr为该目标在微波收发器天线坐标系下的y坐标，xr为该目标在微波收发器天线坐标系下的x坐标；
18、步骤s2.3：确定大于或等于3个参考目标在相机坐标系和微波收发器天线坐标系下对应的三维坐标，分别记为：
19、
20、其中，n≥3，pcam为参考目标在相机坐标系下的三维坐标；pradar为参考目标在微波收发器天线坐标系下的三维坐标；
21、求得从相机坐标系到微波收发器天线坐标系的旋转矩阵r和平移矩阵t。
22、优选的，所述步骤s3包括在像素坐标系下进行待测目标或测点的辨识和选取，并完成到微波距离-角度热图坐标的转换；在立体相机的其中一个rgb相机的像素平面选中某待测目标或测点(utgt,vtgt)，其中utgt为该目标或测点在水平方向的像素值，vtgt为该目标或测点在竖直方向的像素值；并唯一确定该目标或测点相机坐标系下的z坐标值为zc_tgt，进而确定其在相机坐标系下的三维坐标(xc_tgt,yc_tgt,zc_tgt)；其在微波收发器天线坐标系下的三维坐标(xr_tgt,yr_tgt,zr_tgt)：
23、
24、其中，r为从相机坐标系到微波收发器天线坐标系的旋转矩阵，t为从相机坐标系到微波收发器天线坐标系的平移矩阵；
25、将该待测目标或测点在微波收发器天线坐标系下的三维坐标(xr_tgt,yr_tgt,zr_tgt)转化到微波距离-角度热图中：
26、
27、其中，rtgt为该待测目标或测点在微波距离-角度热图中的距离值；θtgt为该待测目标或测点在微波距离-角度热图中的角度值。
28、优选的，所述步骤s3还包括微波距离-角度热图坐标到像素坐标的转换，基于测点从微波收发器天线坐标系到相机坐标系的旋转矩阵r'和平移矩阵t'，设待测目标在微波距离-角度热图中的坐标为(rtgt,θtgt)，确定该待测目标或测点在微波收发器天线坐标系下的z坐标值zr_tgt，则该目标或测点在微波收发器天线坐标系下对应的x、y坐标分别为：
29、
30、其中，rtgt为该目标在微波距离-角度热图中的距离值，θtgt为该目标在微波距离-角度热图中的角度值，yr_tgt为该目标或测点在微波收发器天线坐标系下的y坐标；xr_tgt为本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种立体视觉与微波热图成像测点匹配选取的方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种立体视觉与微波热图成像测点匹配选取的方法，其特征在于，所述步骤S1包括固定微波收发器和立体相机，选定大于或等于三个在立体相机和微波收发器视场中均存在的非共线目标或测点，或放置标定参考物作为参考目标。
3.根据权利要求2所述的一种立体视觉与微波热图成像测点匹配选取的方法，其特征在于，所述标定参考物包括大于或等于三个非共线的能够被微波收发器和立体相机同时感知到的目标，经标定与匹配处理模块完成立体视觉成像和微波距离-角度热图中目标的匹配与联合标定，生成相机坐标系和微波收发器天线坐标系间的坐标变换矩阵。
4.根据权利要求2所述的一种立体视觉与微波热图成像测点匹配选取的方法，其特征在于，所述微波收发器包括发射并接收电磁波信号，输出基带信号；所述立体相机包括双目相机、结构光相机和TOF相机，且所述立体相机使用立体视觉形式，输出有关信息；所述有关信息包括目标的视差或深度在内的信息。
5.根据权利要求2所述的一种立体视觉与微波热图成像测点匹配选取的方法
6.根据权利要求5所述的一种立体视觉与微波热图成像测点匹配选取的方法，其特征在于，所述步骤S3包括在像素坐标系下进行待测目标或测点的辨识和选取，并完成到微波距离-角度热图坐标的转换；在立体相机的其中一个RGB相机的像素平面选中某待测目标或测点(utgt,vtgt)，其中utgt为该目标或测点在水平方向的像素值，vtgt为该目标或测点在竖直方向的像素值；并唯一确定该目标或测点相机坐标系下的Z坐标值为zc_tgt，进而确定其在相机坐标系下的三维坐标(xc_tgt,yc_tgt,zc_tgt)；其在微波收发器天线坐标系下的三维坐标(xr_tgt,yr_tgt,zr_tgt)：
7.根据权利要求5所述的一种立体视觉与微波热图成像测点匹配选取的方法，其特征在于，所述步骤S3还包括微波距离-角度热图坐标到像素坐标的转换，基于测点从微波收发器天线坐标系到相机坐标系的旋转矩阵R'和平移矩阵T'，设待测目标在微波距离-角度热图中的坐标为(Rtgt,θtgt)，确定该待测目标或测点在微波收发器天线坐标系下的Z坐标值zr_tgt，则该目标或测点在微波收发器
8.一种立体视觉与微波热图成像测点匹配选取的系统，其特征在于，包括：
9.根据权利要求8所述的一种立体视觉与微波热图成像测点匹配选取的系统，其特征在于，所述模块M1包括固定微波收发器和立体相机，选定大于或等于三个在立体相机和微波收发器视场中均存在的非共线目标或测点，或放置标定参考物作为参考目标。
10.根据权利要求9所述的一种立体视觉与微波热图成像测点匹配选取的系统，其特征在于，所述标定参考物包括大于或等于三个非共线的能够被微波收发器和立体相机同时感知到的目标，经标定与匹配处理模块完成立体视觉成像和微波距离-角度热图中目标的匹配与联合标定，生成相机坐标系和微波收发器天线坐标系间的坐标变换矩阵。
...【技术特征摘要】
1.一种立体视觉与微波热图成像测点匹配选取的方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种立体视觉与微波热图成像测点匹配选取的方法，其特征在于，所述步骤s1包括固定微波收发器和立体相机，选定大于或等于三个在立体相机和微波收发器视场中均存在的非共线目标或测点，或放置标定参考物作为参考目标。
3.根据权利要求2所述的一种立体视觉与微波热图成像测点匹配选取的方法，其特征在于，所述标定参考物包括大于或等于三个非共线的能够被微波收发器和立体相机同时感知到的目标，经标定与匹配处理模块完成立体视觉成像和微波距离-角度热图中目标的匹配与联合标定，生成相机坐标系和微波收发器天线坐标系间的坐标变换矩阵。
4.根据权利要求2所述的一种立体视觉与微波热图成像测点匹配选取的方法，其特征在于，所述微波收发器包括发射并接收电磁波信号，输出基带信号；所述立体相机包括双目相机、结构光相机和tof相机，且所述立体相机使用立体视觉形式，输出有关信息；所述有关信息包括目标的视差或深度在内的信息。
5.根据权利要求2所述的一种立体视觉与微波热图成像测点匹配选取的方法，其特征在于，所述步骤s2包括以下子步骤：
6.根据权利要求5所述的一种立体视觉与微波热图成像测点匹配选取的方法，其特征在于，所述步骤s3包括在像素坐标系下进行待测目标或测点的辨识和选取，并完成到微波距离-角度热图坐标的转换；在立体相机的其中一个rgb相机的像素平面选中某待测目标或测点(utgt,vtgt)，其中ut...
【专利技术属性】
技术研发人员：熊玉勇，缑英杰，彭志科，孟光，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：
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