基于logo的双目视觉室内定位方法.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CN106228538A(43)申请公布日2016.12.14(21)申请号201610546034.X(22)申请日2016.07.12(71)申请人哈尔滨工业大学地址150001黑龙江省哈尔滨市南岗区西大直街92号(72)发明人马琳林英男徐诗皓徐玉滨(74)专利代理机构哈尔滨市松花江专利商标事务所23109代理人牟永林(51)Int.Cl.G06T7/00(2006.01)权利要求书6页说明书10页附图3页(54)发明名称基于logo的双目视觉室内定位方法(57)摘要基于logo的双目视觉室内定位方法，本发明涉及双目视觉室内定位方法。本发明是要现有技术是存在单目不容易提取出目标三维信息的问题，而提出的基于logo的双目视觉室内定位方法。该方法是通过一、建立logo图像采集的视觉地图数据库；二、求得左摄像机和右摄像机的内参数和外参数；三、利用双目摄像机拍摄logo图像，利用logo图像视觉信息特征与VisualMap数据库图像的视觉信息特征进行匹配；保留匹配点将误匹配点的剔除；四、计算顶点P1和P2的三维坐标；五、求得左摄像机在世界坐标系下的坐标等步骤实现的。本发明应用于双目视觉室内定位方法领域。CN106228538ACN106228538A权利要求书1/6页1.基于logo的双目视觉室内定位方法，其特征在于，该方法具体是按照以下步骤进行的：步骤一、建立logo图像采集的视觉地图数据库；步骤二、双目摄像机内外参数的标定；利用张正友棋盘标定法，求得左摄像机的内参数和右摄像机的内参数；利用Matlab确定左摄像机和右摄像机的相对位姿关系的外参数R和T；步骤三、利用双目摄像机拍摄logo图像，利用logo图像视觉信息特征与VisualMap数据库图像的视觉信息特征进行匹配；保留匹配点将误匹配点的剔除；步骤四、根据步骤三中得到的像素坐标和计算顶点P1在左摄像机的坐标系OclXclYclZcl下的三维坐标；根据步骤三中得到的像素坐标计算顶点P2在左摄像机的坐标系OclXclYclZcl下的三维坐标；步骤五、根据步骤四求得的三维坐标和视觉地图数据库中存储的logo图像的顶点P1和P2在世界坐标系下的坐标建立坐标转换关系，求得左摄像机在世界坐标系下的坐标，即为用户的位置坐标。2.根据权利要求1所述基于logo的双目视觉室内定位方法，其特征在于：步骤一中建立logo图像采集的视觉地图数据库具体过程为：步骤一一：根据需要定位的室内环境，选择世界坐标系原点O(xw0,zw0),建立平面二维直角坐标系OwXwZw；步骤一二：利用单目摄像机对室内墙壁上固定logo图像进行采集，并记录下被拍摄logo图像信息的顶点P1在世界坐标系下的位置坐标和顶点P2在世界坐标系下的位置坐标保存单目摄像机拍摄的logo图像的顶点P1的像素坐标p1＝(u1,v1)，定义单目摄像机拍摄的logo图像的顶点P2的像素坐标p2＝(u2,v2)，将像素坐标(u1,v1)、像素坐标(u2,v2)、位置坐标和位置坐标存于视觉地图数据库中；步骤一三、将logo图像通过SURF算法进行特征点信息的提取得到视觉信息特征；将视觉信息特征存储到视觉地图数据库；q＝1…n,n为logo图像个数。3.根据权利要求1所述基于logo的双目视觉室内定位方法，其特征在于：步骤二中双目摄像机内外参数的标定；利用张正友棋盘标定法，求得左摄像机的内参数和右摄像机的内参数；利用Matlab确定左摄像机和右摄像机的相对位姿关系的外参数R和T具体为：步骤二一、利用张正友棋盘标定法，通过棋盘平面图板，在Matlab软件中标定出左摄像机和右摄像机模型参数矩阵，根据模型参数矩阵读取出左摄像机的内参数fl和右摄像机的内参数fr，将fl和fr进行保存；步骤二二、利用Matlab确定左摄像机和右摄像机的相对位姿关系的外参数R和T；并将R和T保存到Matlab中；其中，表示左摄像机坐标系原点Ocl和右摄像机坐标系原点Ocr之间的旋转矩阵；2CN106228538A权利要求书2/6页若规定一个旋转关系分解为绕坐标系的x轴顺时针旋转α度角、绕y轴顺时针旋转β度角和绕z轴顺时针旋转γ度角，则其中，r1＝cosβcosγr2＝-cosβsinγr3＝sinβr4＝sinαsinβcosγ+cosαsinγr5＝-sinαsinβsinγ+cosαcosγr6＝-sinαcosβ；r7＝-cosαsinβcosγ+sinαsinγr8＝cosαsinβsinγ+sinαcosγr9＝sinαcosβ表示中左摄像机坐标系原点Ocl和右摄像机坐标系原点Ocr之间的平移向量；tx表示Ocr和Ocl在x轴方向的平移值，ty表示Ocr和Ocl在y轴方向的平移值，tz表示