[发明专利]圆形目标视觉定位精度评估方法、装置、存储介质和处理设备

说明书

本发明涉及一种圆形目标视觉定位精度评估方法、装置、存储介质和处理设备。方法包括：设定圆形目标相对于相机的初始状态；将圆形目标的连续圆形曲线投影到图像平面，得到椭圆曲线；按照图像分辨率对椭圆曲线进行栅格离散化，利用蒙特卡洛方法对成像误差进行模拟叠加，生成带有随机误差的离散像素点集曲线；对离散像素点集曲线进行弧段提取、椭圆拟合和空间圆位姿识别，获得圆形目标的偏差空间位姿状态；通过对比获得圆形目标的偏差空间位姿状态和初始状态的误差量，根据所述误差量确定定位精度。本发明解决了圆形目标视觉定位中多误差源耦合难以分离分析和定量评估的困难，可为单目视觉测量系统设计中对圆形目标特征的选取与利用提供重要支撑。

技术领域

本发明涉及视觉定位技术领域，尤其涉及一种圆形目标视觉定位精度评估方法、装置、存储介质和处理设备。

背景技术

单目视觉位姿测量作为一种重要的位姿测量手段，具有结构简单、测量准确度高等优点，测量时需已知测量目标的几何模型，如目标的点、直线、曲线等特征。其中圆是一种重要的曲线特征，在目标识别、跟踪、定位等领域均有重要应用，特别是在目标定位中，通过预先标定圆形目标的尺寸，通过单个圆形特征或者附加少量特征信息即可实现目标的定位，且由于圆形本身的对称特性，能够平衡掉部分随机误差，使得定位精度一般会优于基于点特征或线特征的定位方法。在工业、航天、医疗等领域的大量中，如果能够巧妙地利用圆形特征开展视觉感知与测量的系统设计，将对整个系统的简化和稳定运行起到至关重要作用。

由于工业、航天和医疗等领域的应用中，通常会因任务需求不同，对视觉感知与测量系统的精度提出不同的要求，这就要求在系统设计方案阶段能够对视觉系统的感知和测量精度进行评估。而基于圆形特征的视觉测量系统，由于成像投影的复杂性，其精度难以通过解析法进行评估，而且测量解算的误差与图像处理的误差紧密耦合，难以分离考虑，这使得测量精度的定量评估更加困难。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种圆形目标视觉定位精度评估方法、装置、存储介质和处理设备。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种圆形目标视觉定位精度评估方法，包括如下步骤：

设定圆形目标相对于相机的初始状态；

通过透视投影原理模拟圆形目标的成像过程，将所述圆形目标的连续圆形曲线投影到图像平面，得到椭圆曲线；

按照图像分辨率对所述椭圆曲线进行栅格离散化，获得离散投影点，在所述离散投影点上利用蒙特卡洛方法对成像误差进行模拟叠加，生成带有随机误差的离散像素点集曲线；

对所述离散像素点集曲线进行弧段提取、椭圆拟合和空间圆位姿识别，获得圆形目标的偏差空间位姿状态；

通过对比获得圆形目标的偏差空间位姿状态和初始状态的误差量，根据所述误差量确定定位精度。

本发明解决上述技术问题的另一技术方案如下：一种圆形目标视觉定位精度评估装置，包括：

设定单元，用于设定圆形目标相对于相机的初始状态；

投影单元，用于通过透视投影原理模拟圆形目标的成像过程，将所述圆形目标的连续圆形曲线投影到图像平面，得到椭圆曲线；

离散单元，用于按照图像分辨率对所述椭圆曲线进行栅格离散化，获得离散投影点，在所述离散投影点上利用蒙特卡洛方法对成像误差进行模拟叠加，生成带有随机误差的离散像素点集曲线；

定位单元，用于对所述离散像素点集曲线进行弧段提取、椭圆拟合和空间圆位姿识别，获得圆形目标的偏差空间位姿状态；

误差计算单元，用于通过对比获得圆形目标的偏差空间位姿状态和初始状态的误差量，根据所述误差量确定定位精度。