[发明专利]基于双目视觉的目标姿态解算方法

说明书

本发明提供了一种基于双目视觉的目标姿态解算方法，步骤1：通过左右两个相机采集多组图像，并完成左右两个相机的标定；步骤2：对左右两个相机采集到的图像进行校正和滤波处理；步骤3：从步骤2中的图像中提取目标，处理后得到目标轮廓以及目标在图像中的坐标位置；步骤4：从步骤2的图像中分割出包含目标的图片，并提取出分割图片中的特征点，通过步骤3中得到的目标在图像中的位置信息对特征点坐标进行修正；步骤5：根据特征点的分散程度选择最优特征点；步骤6：利用最优特征点解算目标的姿态。本发明的方法能够提高基于双目视觉的特征点坐标解算精度，提高特征点匹配精度，以及提高姿态解算算法的鲁棒性和稳定性。

技术领域

本发明涉及视觉导航领域，具体地，涉及基于双目视觉的目标姿态解算方法。

背景技术

目前视觉求解目标姿态的方法有很多，大体可分为三类：1)单目；2)双目；3)多目。相比双目系统，单目获得的目标位置信息较少，而多目系统的建模方式较复杂。提取目标表面特征的方法包括提取几何特征，提取点特征等方法。而利用双目系统获取目标表面特征，对目标表面特征要求低，且获取周围信息较多，可以提高目标的解算精度。而在实际应用中，由于基于视觉的特征点坐标解算精度不高和特征点匹配精度并不高，所以目标的姿态解算精度不高。

经检索，申请(专利)号：CN201310656595.1，名称：一种飞机三维姿态解算方法，公开了一种飞机三维姿态解算算法，首先采用高斯平滑滤波对待处理图像进行预处理以去除噪声对后续算法的影响，其次采用模糊C均值聚类算法FCM对上述平滑后的图像进行分割，获得二值图像，然后对分割后获得的而至目标图像进行Hough变换，检测出目标上直线特征明显地部分，而对于目标上线特征不明显的部分采用骨架提取获得特征点，再对骨架上的特征点进行直线拟合，获得目标轴线，最后结合上述获得的轴线以及目标实际尺寸、相机参数等信息，利用投影几何知识最终结算处目标在相机坐标系下的三维姿态参数。基于能够反映物体结构的几何特征，利用整个目标图像进行Hough变换和骨架提取，获得轴线更加准确，获得三维姿态参数更加精确。

技术要点比较：

1、数据源对比：上述发明采用单目相机，本发明采用双目相机，双目相机可以获

取更多目标的位置信息和空间信息。

2、实现方法对比：上述发明采用提取目标表面能体现目标架构的几何线特征，通过数据拟合得出特征点坐标。

本发明与检索结果中的发明专利申请文件的相同点：

1)都采用图像处理方法，对输入图像的预处理方法相似；

2)都是通过提取目标特征的方法来解算姿态。

本发明与上述发明专利申请文件的不同点：

1)本发明对输入的图像进行增强、去噪、校正等操作；

2)为减少图像处理的计算量，对预处理后的图像进行目标提取，分割出目标所在的图像区域，对匹配成功的特征点坐标进行校正；

3)为提高匹配精度，本发明对相机的内外参数矩阵进行了数据融合，得出最优参数矩阵，提高特征点坐标点的解算精度；

4)本发明加入了误匹配点剔除算法，提高特征点匹配精度；本发明采用四元数向量表示目标的姿态；

5)本发明不仅可以应用于无人机、机器人及应用到航天领域的非合作目标姿态求解问题中。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于双目视觉的目标姿态解算方法。

根据本发明提供的基于双目视觉的目标姿态解算方法，包括如下步骤：

步骤1：通过左右两个相机采集多组图像，并通过所述多组图像完成左右两个相机的标定；