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一种单目视觉实时定位的方法
【专利摘要】本发明涉及一种单目视觉实时定位的方法。本发明首先对摄像头进行标定，以获取内参数矩阵。然后标定好摄像头后，根据基本的小孔成像原理，通过几何变换求解出需要测量的地面指定点到参考点的距离和向量与小车中心线的角度。本发明在一般的几何换算定位基础上，考虑到摄像头主点一般不在图像中心，进行了几何修正，提高了测量精度。
【专利说明】一种单目视觉实时定位的方法【技术领域】
[0001]本发明属于计算机几何学领域，适合于实时测量二维平面上目标点到参考点的距离以及角度。
【背景技术】
[0002]目标定位的方法有激光测距法，GPS定位法，还有图像处理法等。在激光测距这种主动测距方法，往往会因为被测物体的形状不规则，或者激光束偏离被测物体而造成测量精度偏低，无法在实际生活中运用；GPS定位虽然比较准确，但是成本比较高，需要在被测物体上搭建GPS系统，如果对于测量未知障碍物的距离就不适合了。在基于图像的定位上，有基于单目视觉定位和多目视觉定位方法。多目定位通常是匹配多个摄像头拍摄图像的特征点序列，用三角测量法求解视差，最后恢复被测物体在世界坐标系下的坐标，这种方法虽然可以比较准确的恢复出三维场景，但是在匹配上可能因为特征点的误配，造成测量不准。单目定位结构简单，实时性比较高，可以在短时间内快速得到比较准确的结果。

【发明内容】

[0003]本发明的目地是为了解决当前一些定位方法的实时性不高、成本过高的问题，提出一种单目视觉实时定位的方法，与多目视觉定位相比本发明结构简单易于实现；与其他的单目视觉定位相比，本发明精准度高，且实时性强。
[0004]本发明采用的具体技术方案如下:
[0005]将广角摄像头固定在一辆小车上，让摄像头以一定的俯角朝下，确定测量摄像头到地面的高度h，小车的长度I，摄像头俯仰角Y C1,小车正前方的参考点M到小车的距离D，以及摄像头的水平视角2α和垂直视角2β ;在获取以上参数后，设摄像头拍摄的图片大小HXW，目标P点在图像中为P，参考点M在图像中为m，摄像头光轴与地面交点G在图像中为主点g，采用如下步骤标定摄像头，以获取内参数矩阵R:
[0006]第一步，制作标定板。
[0007]打印出7X8正方形黑白格标定模版，将其固定在一个平整的方形板上，测量任意一个方形格的长度I1。
[0008]第二步，标定摄像头。
[0009]按不同的方位摆放标定板，保证摄像头把全部的方形格都拍到，得到N张图像；用Matlab标定工具箱载入全部的图像，输入I1的大小，标定摄像头；最后得到摄像头内参数矩阵R，其中R包括主点图像平面坐标(cx，cy)，以及摄像头的X轴方向的焦距fx与I轴方向的焦距fy。
[0010]标定好摄像头后，根据基本的小孔成像原理，通过几何变换求解出需要测量的地面指定点P到参考点M的距离D1和向量元？与小车中心线的角度angle，具体求解方案如下:
[0011]第一步:建立P点和M点，以及交点G的二维坐标计算式，具体是:[0012]以G为原点，Y轴为光轴的投影线，X轴垂直Y轴以小车右侧为正，建立直角坐标系XGY ;根据简单的几何变换，得出地面上任何一点i在此坐标下的坐标:
【权利要求】
1.一种单目视觉实时定位的方法，其特征在于: 将广角摄像头固定在一辆小车上，让摄像头以一定的俯角朝下，确定测量摄像头到地面的高度h，小车的长度1，摄像头俯仰角Ytl，小车正前方的参考点M到小车的距离D，以及摄像头的水平视角2α和垂直视角2β ;在获取以上参数后，设摄像头拍摄的图片大小HXW，目标P点在图像中为ρ，参考点M在图像中为m，摄像头光轴与地面交点G在图像中为主点g，采用如下步骤标定摄像头，以获取内参数矩阵R: 第一步，制作标定板； 打印出7X8正方形黑白格标定模版，将其固定在一个平整的方形板上，测量任意一个方形格的长度I1 ; 步，标定摄像头 按不同的方位摆放标定板，保证摄像头把全部的方形格都拍到，得到N张图像；用Matlab标定工具箱载入全部的图像，输入I1的大小，标定摄像头；最后得到摄像头内参数矩阵R，其中R包括主点图像平面坐标(cx，cy)，以及摄像头的X轴方向的焦距fx与I轴方向的焦距fy ; 标定好摄像头后，根据基本的小孔成像原理，通过几何变换求解出需要测量的地面指定点P到参考点M的距离D1和向量巧？与小车中心线的角度angle,具体求解方案如下:第一步:建立P点和M点，以及交点G的二维坐标计算式，具体是: 以G为原点，Y轴为光轴的投影线，X轴垂直Y轴以小车右侧为正，建立直角坐标系XGY ；根据简单的几何变换，得出地面上任何一点i在此坐标下的坐标:
【文档编号】G01C3/10GK104034305SQ201410255274
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年6月10日 优先权日:2014年6月10日
【发明者】戴国骏, 曾虹, 周天宝, 童辉, 郑嘉强 申请人:杭州电子科技大学