[发明专利]一种基于双目视觉的物理坐标定位方法

说明书

一种基于双目视觉的物理坐标定位方法，包括以下步骤：S1、对左右两个摄像机进行设定，建立摄像机模型的坐标系，求得摄像机模型坐标系与世界坐标系的转换关系；S2、提取特征点和获得特征点在左右图像中的像素坐标；S3、算出特征点在世界坐标系中的空间坐标；本发明通过左右两台摄像机模拟双目，建立坐标系转换模型，然后对两个摄像机所拍摄的图像提取特征点和计算像素坐标，再转换为摄像机模型的理论坐标，最后在计算出目标点的空间坐标，提高了测量精度和效率，使得双目坐标定位在工业机器人手眼系统、工业切割、物流运输业、包装业、光学检测与加工等领域具有更好的应用前景。

技术领域

本发明涉及计算机视觉领域，更具体地说，是涉及一种基于双目视觉的物理坐标定位方法。

背景技术

双目立体视觉是机器视觉领域中的一个重要分支，其直接模拟人类双眼处理景物的方式，可靠简便。因此双目立体视觉装置在诸如微操作系统的位姿检测与控制，机器人自主导航与航测、三维测量学和虚拟现实等很多领域中都极具应用价值。

随着机器视觉技术的发展，利用摄像头采集的图像信息来进行目标定位具有了较大的可行性和更大的优势。如今基于单目立体视觉的定位已经得到了广泛的应用。但是单目视觉得到的是二维数据，丢失了大量的深度信息，造成了定位速度慢、定位精度不可靠。相对而言，双目立体视觉直接模拟人类双眼的处理方式，具有获取物体深度信息的能力，能得到目标点的精确空间位置信息，因而具有更大的研究价值。双目立体视觉技术已越来越多的应用于工程测绘、军事、航天航空、医疗和消防领域。工程测绘上使用基于双目立体视觉技术精确测量三维物体周长，通过双目视觉实现了机器人对磁场分布的快速准确检测。军事上使用机器人上战场，通过机器人上的摄像头定位敌对目标并进行射击能有效降低人员伤亡，医疗上使用机器手做手术，精确定位空间目标点，消防上基于双目空间定位实现快速准确的定位火源，实现自动化灭火、将火灾隐患消灭于火灾早期，最大程度的降低火灾带来的损失。

基于机器视觉的双目空间定位是从多个视点拍摄一个空间物体，得到它在不同角度下的一系列图像，利用多个图像中对应像素之间的差异，计算得到目标物体的三维几何形状和三维空间位置。空间定位通常都需要前期进行摄像头标定，摄像机标定技术是空间物体三维重建的一个重要组成部分，直接影响三维重建的精度，是系统误差的主要来源之一，是从二维图像获得三维信息关键环节，是立体视觉研究的最重要工作之一。基于双目立体视觉定位的标定方法中传统方法可以适用于任意的摄像机模型，但标定精度高标定过程复杂，提取准确率低，定位精度低，效率不高，而且算法可扩展性低，只能针对一种处理方式。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提供一种基于双目视觉的物理坐标定位方法，提高了测量精度和效率。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：

一种基于双目视觉的物理坐标定位方法，包括以下步骤：

S1、对左右两个摄像机进行标定，建立摄像机模型的坐标系，求得摄像机模型中图像坐标系与世界坐标系的转换关系；

S2、提取特征点和获得特征点点在左右图像中的像素坐标；

S3、算出特征点在世界坐标系中的空间坐标；

作为优选的，所述S1具体包括：

S101、建立模型，设置摄像机的标定模型，建立摄像机模型坐标系；

S102、求出世界坐标系与摄像机模型坐标系的转换模型：

其中，R为3×3摄像机模型坐标系的旋转矩阵，T为3×1摄像机模型坐标系平移向量，(x_c，y_c，z_c)为摄像机模型坐标系中的坐标，(x_w，y_w，z_w)为世界坐标系中的坐标。