[发明专利]一种基于球机的三维位置测量方法及装置

权利要求书

1.一种基于球机的三维位置测量方法，应用于双目系统中，所述双目系统包括两个相机，其中至少一个相机为球机，其特征在于，所述方法包括：

双目系统确定的任意一个相机检测到待测量目标时，读取每一个相机在初始状态下标定的外部参数和内部参数，其中，所述外部参数表征相机的相机坐标系中心点相对于设置的世界坐标系的三维位置和姿态角的旋转矩阵，所述内部参数表征相机的图像中心点坐标和相机的焦距；

双目系统调整球机的姿态角和焦距，并分别获得每一个相机各自拍摄得到的图像，以及分别从每一个图像中获取所述待测量目标的目标点；

双目系统分别基于所述每一个相机的内部参数、外部参数以及调整后的所述每一个相机的姿态角和焦距，计算获得所述待测量目标的三维位置。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，双目系统确定任意一个相机检测到待测量目标之前，进一步包括：

将每一个相机调整到初始状态，并将任意一个相机的相机坐标系设置为世界坐标系；

基于所述设置的世界坐标系，对每一个相机分别进行标定，获得每一个相机标定的外部参数和内部参数。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，双目系统调整球机的姿态角和焦距，并分别获得每一个相机各自拍摄得到的图像，以及分别从每一个图像中获取所述待测量目标的目标点，具体包括：

根据待测量目标的方向和球机的外部参数，调整球机的姿态角，使所述待测量目标位于所述球机的视野范围内；

调整球机的焦距，直到确定所述待测量目标在球机的图像中的分辨率达到预设的阈值时，分别获得每一个相机各自拍摄得到的图像；

分别确定拍摄得到的每一个图像中的待测量目标的图像区域，获得图像区域集合，以及，分别从拍摄得到的每一个图像中的待测量目标上选取同一个特征点，获得特征点集合；

在所述图像区域集合中的所有图像区域之间进行任意两两匹配，以及在所述特征点集合中的所有特征点之间进行任意两两匹配，当确定任意两个图像区域之间的相似度均不小于预设的第一阈值，以及任意两个特征点的相似度均不小于预设的第二阈值时，确定匹配成功，并将每一个特征点分别作为对应的每一个图像中的所述待测量目标的目标点。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，双目系统分别基于所述每一个相机的内部参数、外部参数以及调整后的所述每一个相机的姿态角和焦距，计算获得所述待测量目标的三维位置，具体包括：

读取所述每一个相机中球机在调整姿态角时的旋转角度，并根据所述旋转角度，计算获得球机的旋转矩阵；

分别基于所述每一个相机的内部参数和所述每一个相机调整后的相机的焦距，获得所述每一个相机调整后的相机的图像中心点坐标，并基于所述每一个相机调整后的相机的图像中心点坐标和相机的焦距，计算所述每一个相机对应的目标点的方向向量；

根据所述旋转矩阵，将所述方向向量转换到在初始状态下标定的所述每一相机的相机坐标系下；

根据所述每一个相机的外部参数，再将转换到在初始状态下标定的所述每一个相机的相机坐标系下的方向向量，分别转换到设置的世界坐标系中；

根据转换到世界坐标系下的方向向量，计算获得所述待测量目标的三维位置。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，根据转换到世界坐标系下的方向向量，计算获得所述待测量目标的三维位置，具体包括：

根据转换到世界坐标系下的方向向量，找到所述转换到世界坐标系下的方向向量的交点，并由所述交点和所述每一个相机在初始状态下标定的相机坐标系中心点构成一个三角形，计算获得所述交点的三维坐标，以及将所述交点的三维坐标作为所述待测量目标的三维位置。

6.如权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，进一步包括：

根据计算获得的所述待测量目标的三维位置，对所述待测量目标进行跟踪分析。