一种基于平行四边形的单目视觉单幅图像定位方法，是仅通过单幅图像上具有平行四边形几何约束的四个特征点实现物体的空间定位，具体：（1）视觉传感器采集平行四边形图像，通过图像处理算法求取平行四边形四个顶点成像点在摄像机坐标系下的坐标；（2）借助两个消隐点求取在摄像机坐标系下平行四边形所在平面的法线；（3）在步骤（2）的基础上，根据透视成像模型求取平行四边形四个顶点在摄像机坐标系下的坐标；（4）根据平行四边形四个顶点在摄像机坐标系下的坐标及四个顶点在物体坐标系下的坐标求取物体的空间位姿。本发明专利技术由一台摄像机对空间物体的定位，经济性强；对空间物体位姿进行计算时，利用平行四边形成像的两个消隐点的特性，大幅度简化计算过程。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种图像定位方法。特别是涉及ー种对物体旋转角度识别。
技术介绍
随着传感器技术、网络技术已经图像技术的发展，基于视觉的定位技术已成为ー门快速发展的新型学科，在机器人导航、航空航天飞行器的定位于抓取、虚拟现实等技术中得到了越来越广泛的应用。基于视觉的定位大体可以分为基于多福图像的定位和基于单幅图像的定位，其中基于单幅图像的定位由于不需要确定图像点之间的对应关系，应用更加广泛。PnP问题是基于单幅图像对物体惊喜定位的一种有效方法，也是应用最广泛的方法。PnP问题是指给定η 组空间点与图像点之间的对应关系，确定物体坐标系与摄像机坐标系刚体变换关系的一种方法，该问题自1981年提出之后，引起了国内外学者的广泛重视，针对PnP问题求解进行了大量研究与探讨，取得了很多有价值的成果，特别的在Ρ4Ρ问题中，如果4个空间点共面且其所在平面与摄像机光轴不平行时，则对应的共面Ρ4Ρ问题有唯一解。在Ρ4Ρ问题中，如果4个空间共面点组成平行四边形时，该Ρ4Ρ问题的解可以通过平行四边形的两个消隐点很方便的求解，因此通过构造具有平行四边形几何约束的4个特征点来实现通过单幅图像的物体定位操作方便，鲁棒性强，具有很高的工程应用价值。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供ー种能够实现物体空间定位的。本专利技术所采用的技术方案是一种，是仅通过单幅图像上具有平行四边形几何约束的四个特征点实现物体的空间定位，具体包括如下步骤(I)视觉传感器采集平行四边形图像，通过图像处理算法求取平行四边形四个顶点成像点在摄像机坐标系下的坐标；(2)借助两个消隐点求取在摄像机坐标系下平行四边形所在平面的法线；(3)在步骤(2)的基础上，根据透视成像模型求取平行四边形四个顶点在摄像机坐标系下的坐标；(4)根据平行四边形四个顶点在摄像机坐标系下的坐标及四个顶点在物体坐标系下的坐标求取物体的空间位姿。步骤(2)所述的求取在摄像机坐标系下平行四边形所在平面的法线是设定0「χ^ζ。为摄像机坐标系，P1P2P3P4为空间平行四边形，Q1Q2Q3Q4为它们在像平面的成像点V2为平行四边形P1P2P3P4两组平行对边对应的消隐点，即点V1为直线Q1Q2与直线Q3Q4的交点，点V2为直线Q1Q4与直线Q2Q3的交点，设ra表示\、O。两点之间的矢量，rb表示V2、0。两点之间的点之间的矢量，在摄像机坐标系下平行四边形所在平面的法线n= 为n=raXrb/|raXrb当Q1Q2ZVQ3Q4 (或Q1Q4ZVQ2Q3)吋，V1 (或V2)点无法得到，此时将Q1和Q2或Q2和Q3两点之间的矢量记为匕(rb)。步骤(3)所述的根据透视成像模型求取平行四边形四个顶点在摄像机坐标系下的坐标具体为设定Pwi= (xwi, ywi, zwi)τ表示点Pi在物体坐标系中坐标,Pci= (xci, yci, zci)T表示点Pi在摄像机坐标系中坐标，匕=τ为平行四边形所在平面内的一点Ptl在摄像机坐标系下的坐标，Qcd=Ui, Yi, f)T表示点Qi在摄像机坐标系中坐标；记权利要求1.一种，其特征在于，是仅通过单幅图像上具有平行四边形几何约束的四个特征点实现物体的空间定位，具体包括如下步骤 (1)视觉传感器采集平行四边形图像，通过图像处理算法求取平行四边形四个顶点成像点在摄像机坐标系下的坐标； (2)借助两个消隐点求取在摄像机坐标系下平行四边形所在平面的法线； (3)在步骤(2)的基础上，根据透视成像模型求取平行四边形四个顶点在摄像机坐标系下的坐标； (4)根据平行四边形四个顶点在摄像机坐标系下的坐标及四个顶点在物体坐标系下的坐标求取物体的空间位姿。2.根据权利要求I所述的，其特征在于，步骤(2)所述的求取在摄像机坐标系下平行四边形所在平面的法线是 设定0。-\7。2。为摄像机坐标系，P1P2P3P4为空间平行四边形，Q1Q2Q3Q4为它们在像平面的成像点；、、V2为平行四边形P1P2P3P4两组平行对边对应的消隐点，即点V1为直线Q1Q2与直线Q3Q4的交点，点V2为直线Q1Q4与直线Q2Q3的交点，设ra表示\、Oc两点之间的矢量，rb表示V2、O。两点之间的点之间的矢量，在摄像机坐标系下平行四边形所在平面的法线n= 为n=raXrb/|raXrb 当Q1Q2AZQ3Q4 (或Q1Q4AZQ2Q3)时，V1 (或V2)点无法得到，此时将Q1和Q2或Q2和Q3两点之间的矢量记为匕(rb)。3.根据权利要求I所述的，其特征在于，步骤(3)所述的根据透视成像模型求取平行四边形四个顶点在摄像机坐标系下的坐标具体为 设定Pwi= (xwi, ywi, zwi)τ表示点Pi在物体坐标系中坐标,Pei= (xci, yci, zci)τ表示点Pi在摄像机坐标系中坐标，匕=τ为平行四边形所在平面内的一点Ptl在摄像机坐标系下的坐标，Qci= (Xi, Yi, f)T表示点Qi在摄像机坐标系中坐标；记P = χ χ +γην + r ^ ’则根据(Pci-P0) · n=0 得4.根据权利要求I所述的，其特征在于，步骤(4)所述的求取物体的空间位姿具体为 设定Λ,表示点Pi在物体坐标系下中的坐标，死表示点Pi在摄像机坐标系下齐次坐标1=1, 2，3，4，物体的空间位姿满足#α =Ρ ，可通过牛顿迭代法求解。全文摘要一种，是仅通过单幅图像上具有平行四边形几何约束的四个特征点实现物体的空间定位，具体(1)视觉传感器采集平行四边形图像，通过图像处理算法求取平行四边形四个顶点成像点在摄像机坐标系下的坐标；(2)借助两个消隐点求取在摄像机坐标系下平行四边形所在平面的法线；(3)在步骤(2)的基础上，根据透视成像模型求取平行四边形四个顶点在摄像机坐标系下的坐标；(4)根据平行四边形四个顶点在摄像机坐标系下的坐标及四个顶点在物体坐标系下的坐标求取物体的空间位姿。本专利技术由一台摄像机对空间物体的定位，经济性强；对空间物体位姿进行计算时，利用平行四边形成像的两个消隐点的特性，大幅度简化计算过程。文档编号G06T7/00GK102810204SQ20121022785公开日2012年12月5日 申请日期2012年7月3日 优先权日2012年7月3日专利技术者丁雅斌, 张文昌, 梅江平, 黄田 申请人:天津大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于平行四边形的单目视觉单幅图像定位方法，其特征在于，是仅通过单幅图像上具有平行四边形几何约束的四个特征点实现物体的空间定位，具体包括如下步骤：（1）视觉传感器采集平行四边形图像，通过图像处理算法求取平行四边形四个顶点成像点在摄像机坐标系下的坐标；（2）借助两个消隐点求取在摄像机坐标系下平行四边形所在平面的法线；（3）在步骤（2）的基础上，根据透视成像模型求取平行四边形四个顶点在摄像机坐标系下的坐标；（4）根据平行四边形四个顶点在摄像机坐标系下的坐标及四个顶点在物体坐标系下的坐标求取物体的空间位姿。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：丁雅斌，张文昌，梅江平，黄田，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：
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