[发明专利]一种基于达芬奇技术的单目视觉位姿测量方法及系统

摘要

本发明提供了一种基于达芬奇技术的单目视觉位姿测量方法，包括以下步骤：图像二值化：将位姿图像进行二值化，从图像的灰度值方图中把灰度值的集合用阈值T分为两类，确定阈值T；特征点提取：首先提取整张位姿图像中的所有轮廓，根据圆的性质依次检验是否为圆；进行圆曲线拟合，确定圆心，根据圆环面积大小依次排序，找到圆环间位置对应关系；位姿解算：根据前面图像处理得到的特征参数结合相机标定参数求解相对位姿，建立图像坐标与空间位置之间的相互关系，进行位姿解算，即可得到合作目标的位姿信息。该方法具有结构简单、相机标定简单、现场安装、调试容易等优点，同时还避免了立体视觉中视场小、立体匹配难的不足。

主权项

1.一种基于达芬奇技术的单目视觉位姿测量方法，其特征在于包括以下步骤：(1)图像二值化采用Otsu法将所获取的位姿图像进行二值化，从图像的灰度值方图中把灰度值的集合用阈值T分为两类，然后根据两个类别的平均值方差和各类的方差的比为最大来确定阈值T；(2)特征点提取首先提取整张位姿图像中的所有轮廓，根据圆的性质依次检验是否为圆，若是圆则提取质心；遍历所有的轮廓，判断是否轮廓的像素点总数处于一个范围；通过像素点总数，过滤掉一部分不可能是圆的轮廓；采用RANSAC算法进行圆曲线拟合，确定圆心，根据圆环面积大小依次排序，找到圆环间位置对应关系；(3)位姿解算根据前面图像处理得到的特征参数结合相机标定参数求解相对位姿，建立图像坐标与空间位置之间的相互关系，Ow表示实物空间坐标系，Oc表示相机坐标系原点，(U,V)表示成像平面；从Ow坐标系到(U,V)成像平面之间的转换关系如公式(1)，其中，R和T分别表示相机坐标系和世界坐标系的姿态和位置变换矩阵，f是相机焦距，dx和dy是像元在xy方向上的尺寸，利用提取的合作目标中的圆心坐标和相应的相点坐标构成二维成像平面和三维实物空间匹配点对，结合公式(1)中的相机内外参数矩阵，利用P4P算法进行位姿解算，即可得到合作目标的位姿信息。