室內(nèi)多攝像頭同步高精度定位方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及室內(nèi)定位技術領域，尤其涉及一種室內(nèi)多攝像頭同步高精度定位方法。
【背景技術】
[0002]在工業(yè)生產(chǎn)和視頻監(jiān)控以及安全領域中，高精度定位系統(tǒng)受到人們的青睞，相應地，基于室內(nèi)高精度定位技術的市場需求正在日益擴大，應用也越來越廣泛。
[0003]視覺定位是通過機器視覺獲得包含待定位物體的圖像，從中獲得待定位物體的坐標的過程。視覺定位技術主要涉及攝像頭成像、圖像處理、物體坐標計算等步驟。其中圖像處理和物體坐標計算是視覺定位領域的兩個關鍵問題。
[0004]目前視覺定位的方法主要有兩種:基于單攝像頭的方法和基于多攝像頭的方法?；趩螖z像頭的方法，是只使用一個攝像頭來觀測待定位物體，從中提取特征點，計算物體坐標；雖然這個系統(tǒng)比較簡單，無須數(shù)據(jù)融合，易于實現(xiàn)實時監(jiān)測，但是由于一個攝像頭的觀測范圍比較小，而且由于ccd或者cmos的面積和像素不可能無限制地增加，使它的應用范圍受到限制。多攝像頭的方法，是利用多個攝像頭監(jiān)控物體，綜合多個攝像頭的觀察數(shù)據(jù)計算物體的位置，它的優(yōu)點是視野廣闊，容易監(jiān)控廣大的范圍，但是由于涉及數(shù)據(jù)融合，比較難以做到同步，數(shù)據(jù)量大，實時性也難以保證。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種室內(nèi)多攝像頭同步高精度定位方法，可以準確定位室內(nèi)物體的位置及朝向。
[0006]本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的:
[0007]—種室內(nèi)多攝像頭同步高精度定位方法，包括:
[0008]標定每一室內(nèi)物體的特征點，并計算特征點和物體中心的物體相對坐標；
[0009]利用多個室內(nèi)攝像頭同步采集圖像，獲得能夠覆蓋室內(nèi)區(qū)域的同步圖像；
[0010]根據(jù)預先建立的室內(nèi)坐標高精度測量系統(tǒng)從同步圖像中獲取每個室內(nèi)物體的特征點及特征點的絕對坐標，并逐一排除不同同步圖像中重復的特征點，最終獲得特征點集合；
[0011]根據(jù)室內(nèi)物體在開始運動前所估計的初始位置，判斷當前時刻待定位室內(nèi)物體的位置是否發(fā)生變化，若是，則根據(jù)待定位室內(nèi)物體與其所標定的特征點的相對距離為該待定位室內(nèi)物體重新分配特征點，基于重新分配特征點的絕對坐標及其與該待定位室內(nèi)物體的相對距離確定該待定位室內(nèi)物體的絕對坐標與朝向。
[0012]進一步的，所述利用室內(nèi)多攝像頭同步采集圖像，獲得能夠覆蓋室內(nèi)區(qū)域的同步圖像包括:
[0013]將每一攝像頭的電平觸發(fā)輸入端連接到電平觸發(fā)板上，通過計算機控制電平觸發(fā)板周期地升降電平，從而使多個攝像頭同步成像。
[0014]進一步的，該方法還包括:確定攝像頭的布置參數(shù)與數(shù)量，其包括如下:
[0015]根據(jù)所需的精度計算攝像頭參數(shù)以及攝像頭距離地面的距離；若所需的精度為毫米級，則攝像頭的視野范圍同攝像頭的像素必須滿足如下關系:攝像頭上一個像素對應地面上0.5mm乘以0.5mm的區(qū)域；
[0016]根據(jù)攝像頭精度以及ccd面積確定攝像頭的焦距以及攝像頭距離地面的高度，需滿足如下關系:焦距比上ccd芯片的長等于鏡頭到地面的距離比上視野范圍的長；
[0017]根據(jù)視野范圍確定攝像頭的數(shù)目，確保兩個相鄰攝像頭的視野有百分之十重合的要求下讓攝像頭覆蓋整個待測量區(qū)域；
[0018]標定各個攝像頭的參數(shù)，具體的:根據(jù)地面標定點的坐標以及標準棋盤格按照張正友平面標定法標定每個安裝好的攝像頭的參數(shù)。
[0019]進一步的，建立室內(nèi)坐標尚精度測量系統(tǒng)的步驟包括:
[0020]在室內(nèi)選擇多個標定點，并利用激光測距儀對室內(nèi)每個標定點的絕對坐標進行標定;
[0021]之后，在天花板上平均布置多個鏡頭平行于水平面的攝像頭，利用標定好的標定點以及標準棋盤格對每個攝像頭進行標定，計算出攝像頭成像坐標到室內(nèi)絕對坐標的變換矩陣。
[0022]進一步的，標定每一室內(nèi)物體的特征點的步驟包括:
[0023]每一室內(nèi)物體的特征點包括:5個主要特征點和3n個次要特征點，其中，η為可旋轉部件的數(shù)量；若物體上沒有可旋轉部件或者無需標定物體上的可旋轉部件，則僅標定與物體相關的主要特征點，若需要標定物體上可旋轉部件，則標定與物體相關的主要特征點以及標記與可旋轉部件相關的次要特征點；
[0024]所標定的5個主要特征點平均排布一個近似的圓周上，圓心為室內(nèi)物體的中心；所標定的3η個次要特征點，對于每一可旋轉部件而言，3個次要特征點中的一個到物體中心的連線同室內(nèi)物體上可旋轉部件的朝向相同，其余兩個位于這個點兩側且三點處于一條直線上。
[0025]進一步的，計算特征點和物體中心的物體相對坐標包括:
[0026]通過測量工具測量每一室內(nèi)物體的主要特征點相對于以物體中心為原點的坐標系的相對坐標。
[0027]進一步的，所述根據(jù)待定位室內(nèi)物體與其所標定的特征點的相對距離為該待定位室內(nèi)物體重新分配特征點包括:
[0028]獲得的特征點集合記為集合X，基于對物體移動的預測估計待定位室內(nèi)物體的位置，并根據(jù)特征點和室內(nèi)物體的相對距離從集合X中給每個待定位室內(nèi)物體分配相應的特征點，組成待定位室內(nèi)物體的特征點集合。
[0029]進一步的，基于重新分配特征點的絕對坐標及其與該待定位室內(nèi)物體的相對距離確定該待定位室內(nèi)物體的絕對坐標與朝向包括:
[0030]確定主要特征點，根據(jù)主要特征點的絕對坐標及其與該待定位室內(nèi)物體的相對距離確定該待定位室內(nèi)物體的絕對坐標；確定主要特征點的步驟如下:從某一待定位室內(nèi)物體的特征點集合中隨機提取5個點，根據(jù)其絕對坐標計算兩兩之間的相對位置，將其初始時所標定的主要特征點相對坐標之間的相對位置比較，如果相對位置一致則認為這5個點是該待定位室內(nèi)物體的主要特征點；
[0031]對于該待定位室內(nèi)物體的特征點集合來說，排除已經(jīng)確定是主要特征點的5個點后，首先從剩下的點中隨機選取三個點，計算它們構成的三角形的面積，如果面積小于預設值，就認為這是指示朝向的三個點；
[0032]然后，在這三個點中，每次選取一個點，分別計算它到剩下兩個點的距離之和，將和最小點作為指示朝向的點；
[0033]最后，根據(jù)待定位室內(nèi)物體中心與指示朝向的點產(chǎn)生一個向量，計算向量同室內(nèi)絕對坐標的X軸的夾角，該夾角則表示待定位室內(nèi)物體的朝向。
[0034]由上述本發(fā)明提供的技術方案可以看出，不僅能夠同時監(jiān)控廣大的室內(nèi)范圍，同時避免了一般多攝像頭定位系統(tǒng)中的成像過程中不同步問題；同時，通過利用人工添加的特征點進行定位，具有精度高，速度快等特點；另外，通過單獨設置的方向特征點確定物體的朝向，可以在定位的時候同時確定物體上一個可轉動部件的方向。
【附圖說明】
[0035]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域的普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。
[0036]圖1為本發(fā)明實施例提供的一種室內(nèi)多攝像頭同步高精度定位方法的流程圖；
[0037]圖2為本發(fā)明實施例提供的攝像頭成像原理的示意圖；
[0038]圖3為本發(fā)明實施例提供的室內(nèi)多攝像頭的布置場景示意圖；
[0039]圖4為本發(fā)明實施例提供的為室內(nèi)物體標定特征點的示意圖。
【具體實施方式】
[0040]下面結合本發(fā)明實施例中的附圖，對