一種基于雙攝像機(jī)的智能體視覺三維定位裝置與方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于雙攝像機(jī)的的智能體視覺三維定位方法及其裝置，其方法包括：步驟1，在智能體上設(shè)置雙攝像機(jī)，使第一攝像機(jī)的主軸與第二攝像機(jī)的主軸互相垂直；步驟2，兩個(gè)攝像機(jī)對(duì)同一對(duì)象分別進(jìn)行單目視覺的三維定位，分別獲得第一定位結(jié)果、第二定位結(jié)果；步驟3，對(duì)所述第一定位結(jié)果、第二定位結(jié)果進(jìn)行融合處理，獲得最優(yōu)三維定位結(jié)果，融合處理為：用第二攝像機(jī)的X分量代替第一攝像機(jī)的Z分量；用第一攝像機(jī)的X負(fù)分量代替第二攝像機(jī)的Z分量。本發(fā)明通過(guò)巧妙的融合兩個(gè)攝像機(jī)的單目視覺定位數(shù)據(jù)，進(jìn)而融合兩者三維定位深度方向的誤差，從與深度平方成正比例降低為與深度成正比例，保證了視覺系統(tǒng)的正常定位。
【專利說(shuō)明】一種基于雙攝像機(jī)的智能體視覺三維定位裝置與方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于計(jì)算機(jī)視覺三維領(lǐng)域，尤其涉及一種基于雙攝像機(jī)的智能體視覺三維定位裝置與方法。
【背景技術(shù)】
[0002]機(jī)器人、無(wú)人車輛等智能體在環(huán)境中作業(yè)時(shí)，需要知道自身的位姿。視覺系統(tǒng)是面掃描傳感器，信息量大，常用于機(jī)器人的環(huán)境感知與定位。機(jī)器人視覺定位通常有兩種方式，一種是單攝像機(jī)的定位方法，一種是雙攝像機(jī)的立體定位方法。然而，這兩種方式針對(duì)智能體視覺定位深度方向均存在誤差較大的問(wèn)題，無(wú)法保證視覺系統(tǒng)的正常使用。
[0003]因?yàn)?，這兩種方法有一個(gè)共同的特點(diǎn)，即在三維定位時(shí)，與X，Y方向定位誤差只是X, Y方向偏差的正比，深度方向的誤差與深度的平方成正比。因此，視覺系統(tǒng)在深度方向的誤差會(huì)比X，Y方向的誤差大，當(dāng)距離較遠(yuǎn)時(shí)誤差無(wú)法容忍，造成無(wú)法獲知自身位姿的后果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種基于雙攝像機(jī)的的智能體視覺三維定位裝置與方法，該方法有效地降低視覺系統(tǒng)的深度定位誤差，使三維定位深度方向的誤差從與深度平方成正比例降低為與深度成正比例，保證了視覺系統(tǒng)的正常定位。
[0005]本發(fā)明的基于雙攝像機(jī)的的智能體視覺三維定位方法，其包括:
[0006]步驟1，在智能體上設(shè)置雙攝像機(jī)，使第一攝像機(jī)的主軸與第二攝像機(jī)的主軸互相垂直，則滿足條件:第一攝像機(jī)坐標(biāo)系的Z方向與第二攝像機(jī)的坐標(biāo)系下的X方向相同，所述第一攝像機(jī)坐標(biāo)系的X方向與第二攝像機(jī)坐標(biāo)系的Z方向相差180度；
[0007]步驟2，兩個(gè)攝像機(jī)對(duì)同一對(duì)象分別進(jìn)行單目視覺的三維定位，分別獲得第一定位結(jié)果、弟二定位結(jié)果；
[0008]步驟3，對(duì)所述第一定位結(jié)果、第二定位結(jié)果進(jìn)行融合處理，獲得最優(yōu)三維定位結(jié)果，融合處理為:
[0009]用第二攝像機(jī)的X分量代替第一攝像機(jī)的Z分量；
[0010]用第一攝像機(jī)的X負(fù)分量代替第二攝像機(jī)的Z分量。
[0011]進(jìn)一步的，若P為智能體上任意一點(diǎn)，其在第一攝像機(jī)的坐標(biāo)系下的坐標(biāo)為AP，在第二攝像機(jī)的坐標(biāo)系下的坐標(biāo)為Bp，在世界坐標(biāo)系下的坐標(biāo)為Wp，A、B分別表示第一、第二攝像機(jī)的坐標(biāo)系，則滿足:
【權(quán)利要求】
1.一種基于雙攝像機(jī)的的智能體視覺三維定位方法，其特征在于，包括: 步驟1，在智能體上設(shè)置雙攝像機(jī)，使第一攝像機(jī)的主軸與第二攝像機(jī)的主軸互相垂直，則滿足條件:第一攝像機(jī)坐標(biāo)系的Z方向與第二攝像機(jī)的坐標(biāo)系下的X方向相同，所述第一攝像機(jī)坐標(biāo)系的X方向與第二攝像機(jī)坐標(biāo)系的Z方向相差180度； 步驟2，兩個(gè)攝像機(jī)對(duì)同一對(duì)象分別進(jìn)行單目視覺的三維定位，分別獲得第一定位結(jié)果、弟 定位結(jié)果； 步驟3，對(duì)所述第一定位結(jié)果、第二定位結(jié)果進(jìn)行融合處理，獲得最優(yōu)三維定位結(jié)果，融合處理為:
2.如權(quán)利要求1所述的基于雙攝像機(jī)的的智能體視覺三維定位方法，其特征在于: 若P為智能體上任意一點(diǎn)，其在第一攝像機(jī)的坐標(biāo)系下的坐標(biāo)為AP，在第二攝像機(jī)的坐標(biāo)系下的坐標(biāo)為BP，在世界坐標(biāo)系下的坐標(biāo)為WP，A、B分別表示第一、第二攝像機(jī)的坐標(biāo)系，則滿足:
3.如權(quán)利要求1所述的基于雙攝像機(jī)的的智能體視覺三維定位方法，其特征在于， 若P為智能體上任意一點(diǎn)，其在第一攝像機(jī)的坐標(biāo)系下的坐標(biāo)為AP，在第二攝像機(jī)的坐標(biāo)系下的坐標(biāo)為BP，在世界坐標(biāo)系下的坐標(biāo)為WP，A、B分別表示第一、第二攝像機(jī)的坐標(biāo)系，則滿足:
4.一種基于雙攝像機(jī)的的智能體視覺三維定位裝置，其特征在于，包括: 機(jī)械本體、兩個(gè)相同型號(hào)的攝像機(jī)、人工路標(biāo)、處理裝置； 所述機(jī)械本體固定在智能體上，該機(jī)械本體為長(zhǎng)方體，且該長(zhǎng)方體的底面和頂面是正方形，四個(gè)側(cè)面以相互平行的平面為一組，分為兩組，每組開有圓柱孔，且兩組的圓柱孔相互垂直，上下相切； 每個(gè)圓柱孔的正前方開槽，放置濾光片，所述圓柱孔的后方放置一個(gè)攝像機(jī)；該攝像機(jī)的鏡頭探入所述圓柱孔內(nèi)； 所述人工路標(biāo)是在一個(gè)平面上均勻布置有源紅外LED燈的裝置，不同位置的人工路標(biāo)通過(guò)點(diǎn)亮不同的有源紅外LED燈來(lái)區(qū)別，獲得不同的路標(biāo)ID ;該人工路標(biāo)的有源紅外LED燈中心點(diǎn)的世界坐標(biāo)通過(guò)人工測(cè)量后保存于處理裝置的數(shù)據(jù)庫(kù)中； 所述處理裝置包括第一攝像機(jī)子單元，第二攝像機(jī)子單元，及雙攝像機(jī)三維定位融合子單元；第一攝像機(jī)子單元和第二攝像機(jī)子單元均包括:采集圖像模塊，與采集圖像模塊連接的檢測(cè)模塊，與檢測(cè)模塊連接的ID識(shí)別模塊，數(shù)據(jù)模塊，與ID識(shí)別模塊、數(shù)據(jù)模塊、檢測(cè)模塊分別連接的單目視覺三維定位模塊； 其中采集圖像模塊負(fù)責(zé)從所屬攝像機(jī)中周期性地讀出所感知的數(shù)字圖像；檢測(cè)模塊用于根據(jù)該數(shù)字圖像進(jìn)行人工路標(biāo)中心點(diǎn)檢測(cè)，得出人工路標(biāo)關(guān)鍵點(diǎn)的圖像坐標(biāo)；ID識(shí)別模塊根據(jù)檢測(cè)出的中心點(diǎn)陣列進(jìn)行人工路標(biāo)ID的識(shí)別，并根據(jù)識(shí)別出的人工路標(biāo)ID從所接數(shù)據(jù)模塊中的人工路標(biāo)世界坐標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)中查找出對(duì)應(yīng)ID的人工路標(biāo)關(guān)鍵點(diǎn)的世界坐標(biāo)；單目視覺三維定位模塊，結(jié)合人工路標(biāo)關(guān)鍵點(diǎn)的圖像坐標(biāo)和世界坐標(biāo)以及自身的攝像機(jī)參數(shù)，進(jìn)行單目視覺的三維定位，并將定位結(jié)果輸出至雙攝像機(jī)三維定位融合子單元；雙攝像機(jī)三維定位融合子單元根據(jù)兩個(gè)攝像機(jī)子單元的單目視覺定位結(jié)果進(jìn)行融合運(yùn)算，融合運(yùn)算具體為:用第二攝像機(jī)的X分量代替第一攝像機(jī)的Z分量；用第一攝像機(jī)的X負(fù)分量代替第二攝像機(jī)的Z分量，得到減小深度誤差的三維定位結(jié)果。
5.如權(quán)利要求4所述的基于雙攝像機(jī)的的智能體視覺三維定位裝置，其特征在于，所述兩個(gè)圓柱孔上放置的濾光片為相同帶寬的帶通濾波器，該帶通濾波器以940nm為中心頻率，帶寬為10nm。
6.如權(quán)利要求4所述的基于雙攝像機(jī)的的智能體視覺三維定位裝置，其特征在于，所述兩個(gè)攝像機(jī)為普通CCD`攝像機(jī)。
【文檔編號(hào)】G06T7/00GK103824298SQ201410086367
【公開日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2014年3月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月10日
【發(fā)明者】黃強(qiáng), 陳曉鵬, 張偉民, 黃高, 張通通, 宋勇博 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)