一种基于单目相机的海面测距方法和系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113689492A(43)申请公布日2021.11.23(21)申请号202111235602.1(22)申请日2021.10.22(71)申请人浙江建木智能系统有限公司地址310000浙江省杭州市拱墅区登云路518号恒策西城时代中心1幢904室-B(72)发明人雷富强任海英张巍(74)专利代理机构杭州创智卓英知识产权代理事务所(普通合伙)33324代理人张超(51)Int.Cl.G06T7/70(2017.01)G06T7/80(2017.01)权利要求书3页说明书11页附图4页(54)发明名称一种基于单目相机的海面测距方法和系统(57)摘要本申请涉及一种基于单目相机的海面测距方法和系统，其中，该方法包括：测量单目相机的相机位姿角度信息和船舶的船舶位姿角度信息，计算得到相机旋转矩阵和船舶旋转矩阵，根据相机的海拔高度、相机旋转矩阵和船舶旋转矩阵，计算得到系统旋转矩阵和系统平移矩阵，获取相机所拍摄图像的像素坐标，进一步根据单目相机的内参数和畸变参数，以及系统旋转矩阵和系统平移矩阵，将像素坐标转换成海面物理坐标，完成目标点与船舶之间的数据测量，通过本申请，解决了海面测距场景下测距难度高和测距误差大的问题，实现了海面测量中目标船与目标点之间的距离、目标船方位角、船体宽度等数据的测量，提高了海面测距中数据测量的精准度。CN113689492ACN113689492A权利要求书1/3页1.一种基于单目相机的海面测距方法，其特征在于，所述方法包括：测量单目相机的相机位姿角度信息和海拔高度，根据所述相机位姿角度信息计算得到相机旋转矩阵；实时测量获取船舶的船舶位姿角度信息，根据所述船舶位姿角度信息计算得到船舶旋转矩阵；根据所述海拔高度、所述相机旋转矩阵和所述船舶旋转矩阵，计算得到系统旋转矩阵和系统平移矩阵；通过单目相机获取包含船舶和目标点的图像，处理得到所述图像中像素点的像素坐标；根据所述像素坐标，以及所述单目相机的内参数和畸变参数，计算得到所述像素点在相机坐标系中的相机物理坐标；根据所述像素点的相机物理坐标、所述系统旋转矩阵和所述系统平移矩阵，计算得到所述像素点在海面坐标系中的海面物理坐标；根据所述海面物理坐标完成所述目标点与所述船舶之间的数据测量。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，测量单目相机的相机位姿角度信息，根据所述相机位姿角度信息计算得到相机旋转矩阵包括：测量单目相机的相机位姿角度信息，所述相机位姿角度信息包括偏向角、俯仰角和滚转角，通过公式计算得到相机旋转矩阵R2。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，实时测量获取船舶的船舶位姿角度信息，根据所述船舶位姿角度信息计算得到船舶旋转矩阵包括：实时测量获取船舶的船舶位姿角度信息，所述船舶位姿角度信息包括纵轴偏转角和横轴偏转角，通过公式计算得到船舶旋转矩阵R3。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述海拔高度、所述相机旋转矩阵和所述船舶旋转矩阵，计算得到系统旋转矩阵和系统平移矩阵包括：根据所述相机旋转矩阵R2和所述船舶旋转矩阵R3，通过公式计算得到系统旋转矩阵R；根据所述海拔高度h和所述系统旋转矩阵R，通过公式计算得到系统平移矩阵，其中，所述单目相机在海面坐标系中的平移向量。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在根据所述像素坐标，以及所述单目相机的内参数和畸变参数，计算得到所述像素点在相机坐标系中的相机物理坐标之前，所述方法还包括：2CN113689492A权利要求书2/3页通过所述单目相机获取包含标定板的图像，利用张正友相机标定算法计算出所述单目相机的内参数和畸变参数。6.一种基于单目相机的海面测距系统，其特征在于，所述系统包括单目相机模块、陀螺仪模块和主机模块，其中，所述主机模块用于处理所述单目相机模块和所述陀螺仪模块提供的数据信息，运算生成海面测距结果；所述单目相机模块测量单目相机的相机位姿角度信息和海拔高度，所述主机模块根据所述相机位姿角度信息计算得到相机旋转矩阵；所述陀螺仪模块实时测量获取船舶的船舶位姿角度信息，所述主机模块根据所述船舶位姿角度信息计算得到船舶旋转矩阵；所述主机模块根据所述海拔高度、所述相机旋转矩阵和所述船舶旋转矩阵，计算得到系统旋转矩阵和系统平移矩阵；所述单目相机模块获取包含船舶和目标点的图像，所述主机模块处理得到所述图像中像素点的像素坐标；所述主机模块根据所述像素坐标，以及所述单目相机的内参数和畸变参数，计算得到所述像素点在相机坐标系中的相机物理坐标；所述主机模块根据所述像素点的相机物理坐标、所述系统旋转矩阵和所述系统平移矩阵，计算得到所述像素点在海面坐标系中的海面物理坐标；所述主机模块根据所述海面物理坐标完成所述目标点与所述船舶之间的数据测量。7.根据