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申请/专利权人：中国电子科技集团公司第三研究所

申请日：2016-11-28

公开（公告）日：2019-06-11

公开（公告）号：CN106780609B

专利技术分类：..使用基于特征的方法[2017.01]

专利摘要：本发明涉及视觉定位方法和视觉定位装置。该视觉定位方法包括：在识别对象上设置多个标识点；根据该多个标识点之间的位置关系，对该多个标识点进行拓扑区分；根据该多个标识点之间的拓扑关系，建立标识点三维坐标的线性方程组，并求解该多个标识点的三维坐标；根据标识点的三维坐标，建立标识点坐标系；和，求解该标识点坐标系的旋转矩阵，以得到该识别对象的姿态信息。通过根据本发明的视觉定位方法和视觉定位装置，可以实现不具有显著的自然特征的识别对象的姿态的实时和高精度定位。

专利权项：1.一种视觉定位方法，包括：在识别对象上设置多个标识点；根据所述多个标识点之间的位置关系，对所述多个标识点进行拓扑区分；根据所述多个标识点之间的拓扑关系，建立标识点三维坐标的线性方程组，并求解所述多个标识点的三维坐标；根据标识点的三维坐标，建立标识点坐标系；和求解所述标识点坐标系的旋转矩阵，以得到所述识别对象的姿态信息；所述多个标识点是设置在所述识别对象上的五个标识点；其中，所述建立标识点三维坐标的线性方程组，并求解所述多个标识点的三维坐标的步骤具体包括：令标识点在世界坐标系下的坐标为Pwixwi,ywi,zwi，在相机坐标系下的坐标为Pcixci,yci,zci，且在成像面上的像素坐标为Iuixui,yui,1，则Pcixci,yci,zci与Iuixui,yui,1的关系表示为以下公式2：其中，dx,dy为像元尺寸，sx为不垂直因子，f为焦距，u0,v0为图像中心；令5个标识点中Pw2Pw3Pw0Pw4，设2号点到3号点的距离|Pw2Pw3|与0号点到4号点的距离|Pw0Pw4|比为k，得到以下公式3：令R、T为标识点从世界坐标系到相机坐标系的变换，得到以下公式4：Pci＝R·Pwi+T                                                  4将公式4带入公式3，得到公式5：Pc2＝R·Pw2+T  ＝R·kPw4‑Pw0+Pw3+T  ＝R·kPw4‑Pw0+T‑T+Pw3+T  ＝kRPw4‑RPw0+T‑T+RPw3+T  ＝kPc4‑Pc0+Pc3                                  5因此得到公式6：Pc2＝[Pc0,Pc3,Pc4][‑k,1,k]T                                        6令Pc＝[Pc0,Pc3,Pc4]，根据公式2和公式6得到公式7：Pc＝[Pc0,Pc3,Pc4]＝K‑1diagλ0,λ3,λ4[Iu0,Iu3,Iu4]                      7将公式7两边同时取逆并乘以Pc2得到公式8：Pc‑1Pc2＝diag1λ0,1λ3,1λ4[Iu0,Iu3,Iu4]‑1Kλ2K‑1Iu2     ＝diagλ2λ0,λ2λ3,λ2λ4[Iu0,Iu3,Iu4]‑1Iu2                 8令[η0,η3,η4]＝[Iu0,Iu3,Iu4]‑1Iu2，带入公式8得到公式9：Pc‑1Pc2＝diagλ2λ0,λ2λ3,λ2λ4[η0,η3,η4]                          9根据公式6得到公式10：Pc‑1Pc2＝[‑k,1,k]T                                              10联立公式9和公式10求解出λi，如以下公式11表示：根据以下公式12由λi表示标识点在相机坐标系下的坐标为：

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