[发明专利]一种基于二维图像的三维空间定位方法、系统和存储介质

说明书

本发明公开了一种基于二维图像的三维空间定位方法、系统和存储介质，其中方法包括：获取目标对象的二维图像作为第一图像；提取第一图像中的各靶标图案；判断出各靶标图案与标准图案匹配后，获取各靶标的特征数据，并确定第一投影关系；根据第一投影关系将第一图像配准到第二图像中，进而确定并输出目标对象的偏转角度和偏移距离值。通过将获取设有标定物的目标对象作为第一图像，判断出各靶标图案与标准图案匹配后，提取各靶标的特征数据，由各靶标的特征数据确定第一投影关系，根据第一投影关系将第一图像配准到第二图像中，进而通过二维图像实现三维目标的空间定位和测量，从而提高目标对象的识别精度范围，以及降低成本。

技术领域

本发明涉及空间定位技术领域，尤其涉及一种基于二维图像的三维空间定位方法、系统和存储介质。

背景技术

结合图像采集装置与图形图像算法进行空间定位是一个有效的空间定位方案。空间定位技术是一个应用较广泛的辅助控制手段，通过提供一个不需用户直接接触标定物而对标定物进行有效地反馈的方案。现有的空间定位方案中出于精度的考虑，通常采用激光雷达等方式进行空间定位，然而在某些场合(如军用场合)出于安全的考虑，不允许使用激光雷达的方式进行空间定位，如何利用普通图像采集装置及识别算法满足空间定位高精度与适用范围广的需求成为一个亟待解决的技术问题。

发明内容

为了解决上述技术中的技术问题，本发明的目的是提供一种基于二维图像的三维空间定位方法、系统和存储介质。

本发明所采用的第一技术方案是：

一种基于二维图像的三维空间定位方法，包括以下步骤：

获取目标对象的二维图像作为第一图像，所述目标对象设有至少一个标定物，所述标定物含一个中心靶标和至少两个边缘靶标且中心靶标和各边缘靶标有高度差；

提取第一图像中的各靶标图案；

判断出各靶标图案与标准图案匹配后，获取各靶标的特征数据，并确定第一投影关系，所述第一投影关系为第一图像与第二图像间的投影关系，所述第二图像为目标对象标定物正对相机时的二维图像；

根据第一投影关系将第一图像配准到第二图像中，进而确定并输出目标对象的偏转角度和偏移距离值。

进一步，所述根据第一投影关系将第一图像配准到第二图像中，进而确定并输出目标对象的偏转角度和偏移距离值这一步骤，具体包括以下步骤：

以中心靶标中心为原点建立靶坐标系，及以相机光心为原点建立相机坐标系；

获取目标对象在靶坐标系中的第一坐标，以及获取目标对象在相机坐标系的第二坐标；

结合第一投影关系和第一坐标确定目标对象在相机坐标系的投影坐标；

结合第二坐标和投影坐标，计算并输出目标对象在相机坐标系的偏转角度和偏移距离值。

进一步，所述根据第一投影关系将第一图像配准到第二图像中，进而确定并输出目标对象的偏转角度和偏移距离值这一步骤，具体还包括以下步骤：

在相机坐标系中获取与目标对象最近邻的若干像素点坐标；

对各像素点坐标进行插值处理，进而确定并输出目标对象在相机坐标系的亚像素级偏转角度与偏移距离值。

进一步，所述判断出各靶标图案与标准图案匹配后，获取各靶标的特征数据，并确定第一投影关系，所述第一投影关系为第一图像与第二图像间的投影关系，所述第二图像为目标对象标定物正对相机坐标系时的二维图像这一步骤，具体包括以下步骤：

根据标准图案对各靶标图案的形状、颜色纹理及相对位置进行匹配，并在匹配成功后，提取各靶标的特征数据，所述特征数据为靶标图案的几何投影特征；