基于機(jī)械臂末端單目視覺的動態(tài)目標(biāo)位置和姿態(tài)測量方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于機(jī)械臂末端單目視覺的動態(tài)目標(biāo)位置和姿態(tài)測量方法，屬于視覺測量領(lǐng)域。該方法首先進(jìn)行攝像機(jī)標(biāo)定和手眼標(biāo)定；然后用攝像機(jī)拍攝兩幅圖像，利用尺度不變特征提取方法，提取圖像中目標(biāo)區(qū)域的空間特征點(diǎn)并進(jìn)行特征點(diǎn)匹配；利用對極幾何約束方法，求解兩幅圖像之間的基礎(chǔ)矩陣，得到本質(zhì)矩陣，進(jìn)而求解攝像機(jī)的旋轉(zhuǎn)變換矩陣和位移變換矩陣；之后對特征點(diǎn)進(jìn)行三維重構(gòu)和尺度校正；最后利用重構(gòu)后的特征點(diǎn)構(gòu)建目標(biāo)坐標(biāo)系，獲得目標(biāo)相對攝像機(jī)的位置和姿態(tài)。本發(fā)明方法采用單目視覺，簡化計算過程，使用了手眼標(biāo)定，可簡化攝像機(jī)位姿信息測量過程中錯誤解的剔除。本方法適用于測量靜止目標(biāo)和低動態(tài)目標(biāo)的相對位姿。
【專利說明】基于機(jī)械臂末端單目視覺的動態(tài)目標(biāo)位置和姿態(tài)測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于機(jī)械臂末端單目視覺的動態(tài)目標(biāo)位置和姿態(tài)測量方法，屬于視覺測量領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，視覺測量技術(shù)得到了深入的發(fā)展，廣泛應(yīng)用與工業(yè)檢測、機(jī)器人視覺、實(shí)時測量等過程，采用雙目視覺和單目視覺是比較常用的方法。相對雙目視覺，單目視覺不僅克服了雙目視覺中基線固定的約束，同時將單目攝像機(jī)安裝在載體末端，可通過載體的運(yùn)動對目標(biāo)不同的特征部位進(jìn)行測量，且不會發(fā)生遮擋現(xiàn)象。
[0003]但現(xiàn)有單目視覺測量方法都假設(shè)場景靜止，即場景中機(jī)械臂平臺和被測目標(biāo)都靜止不動，而沒有考慮在攝像機(jī)移動的同時，測量目標(biāo)可能存在一定的緩慢運(yùn)動。因而不能準(zhǔn)確完成動態(tài)場景中的測量任務(wù)。
[0004]經(jīng)對現(xiàn)有的技術(shù)文獻(xiàn)檢索分析，發(fā)現(xiàn)曾慶化等人的發(fā)明專利“一種用于室內(nèi)環(huán)境的單目視覺/慣性全自主導(dǎo)航方法”，申請?zhí)枮?01110273402.5，該專利實(shí)現(xiàn)的方法以圖像局部不變特性和對極幾何為基礎(chǔ)估計攝像機(jī)位姿信息，最后將視覺導(dǎo)航信息和慣導(dǎo)信息結(jié)合獲得相對精確、可靠的導(dǎo)航信息，并進(jìn)行特征點(diǎn)3D重構(gòu)，獲得環(huán)境信息地圖，完成載體的自主導(dǎo)航。但該方法需要額外的慣性器件獲取慣導(dǎo)信息，并且其獲取特征點(diǎn)3D信息用來構(gòu)建環(huán)境信息，而沒有對目標(biāo)位姿進(jìn)行測量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提出一種基于機(jī)械臂末端單目視覺的動態(tài)目標(biāo)位置和姿態(tài)測量方法，用于測量動態(tài)目標(biāo)的位置和姿態(tài)。
[0006]本發(fā)明提出的基于機(jī)械臂末端單目視覺的動態(tài)目標(biāo)位置和姿態(tài)測量方法，包括以下步驟:
[0007](I)設(shè)攝像機(jī)拍攝圖像的平面坐標(biāo)系為(U，V)，采用張正友棋盤格標(biāo)定法，得到攝
像機(jī)的內(nèi)參數(shù)矩陣Μ,
【權(quán)利要求】
1.一種基于機(jī)械臂末端單目視覺的動態(tài)目標(biāo)位置和姿態(tài)測量方法，其特征在于該方法包括以下步驟: (O設(shè)攝像機(jī)拍攝圖像的平面坐標(biāo)系為(U，V)，采用張正友棋盤格標(biāo)定法，得到攝像機(jī)
的內(nèi)參數(shù)矩陣M
【文檔編號】G01C11/08GK103759716SQ201410016272
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月14日
【發(fā)明者】劉華平, 陳杰, 孫富春, 盧山, 劉宗明, 張宇 申請人:清華大學(xué)