[发明专利]用单目摄像头追踪移动物体中目标位置的方法

权利要求书

1.一种用单目摄像头追踪移动物体中目标位置的方法，其特征在于，追踪前，利用单目摄像头获取标签1和标签2的三维坐标，追踪时，遮挡标签2，利用单目摄像头获取标签1的三维坐标，计算标签2位置，该方法的步骤包括如下：

(1)获取基准图片：

追踪开始前，使用单目摄像头连续拍摄静止的被测物体的十帧图片，将最后一张图片作为基准图片，该基准图片中包括被测物体、标签1和标签2；

(2)计算标签1和标签2位置：

(2a)利用apriltag算法中的距离公式，分别计算基准图片中标签1与单目摄像头的距离以及基准图片中标签2与单目摄像头的距离；

(2b)按照下式，计算标签1和标签2之间的角度；

其中，β₁表示在基准图片中标签1的参考顶点A和参考顶点B之间的直线与标签1参考顶点A和标签2中心点之间的直线的角度，arctan表示反正切操作，

centy₁表示在基准图片中标签2中心点对应y轴的坐标，Ay₁表示在基准图片中标签1的参考顶点A处对应y轴的坐标，centx₁表示在基准图片中标签2中心点对应x轴的坐标，Ax₁表示在基准图片中标签1的参考顶点A处对应x轴的坐标，By₁表示在基准图片中标签1的参考顶点B处对应y轴的坐标，Bx₁表示在基准图片中标签1的参考顶点B处对应x轴的坐标；

(2c)按照下式，计算标签1参考顶点A与标签2中心点的距离；

其中，R₁表示在基准图片中标签1参考顶点A与标签2中心点之间的距离，表示取平方根操作，centy₁表示在基准图片中标签2中心点对应y轴的坐标，Ay₁表示在基准图片中标签1的参考顶点A处对应y轴的坐标，centx₁表示在基准图片中标签2中心点对应x轴的坐标，Ax₁表示在基准图片中标签1的参考顶点A处对应x轴的坐标；

(3)确定追踪时标签1的位置：

(3a)追踪开始时，遮挡被测物体上的标签2；

(3b)利用apriltag算法中的距离公式，计算在单目摄像头拍摄范围内任意移动被测物体时每帧图片中标签1与单目摄像头的距离；

(4)计算标签2的位置：

(4a)利用距离公式，计算每帧图片中标签1移动时参考顶点A与被遮挡的标签2中心点之间的距离；

(4b)按照下式，计算标签1与被遮挡的标签2之间的角度；

β₂＝β₁+α₃

其中，β₂表示每帧图片中标签1参考顶点A和被遮挡的标签2中心点之间的直线与单目摄像头水平轴的角度，β₁表示在基准图片中标签1参考顶点A和参考顶点B之间的直线与标签1参考顶点A和标签2中心点之间的直线的角度，α₃表示每帧图片中标签1参考顶点A和参考顶点B之间的直线与单目摄像头水平轴的角度；

(4c)利用位置公式，计算被遮挡的标签2中心点位置；

(5)计算标签2的角度：

利用角度公式，计算每帧图片中被遮挡的标签2参考顶点A和参考顶点B之间的直线与单目摄像头水平轴之间的角度；

(6)完成测量位置的追踪。

2.根据权利要求1所述的用单目摄像头追踪移动物体中目标位置的方法，其特征在于，步骤(2a)、步骤(3b)中所述的apriltag算法中的距离公式如下：

d_i＝-s×h₂₂×scale/2

其中，d_i表示在基准图片中标签中第i个像素点与单目摄像头的距离，s表示系数，h₂₂表示标签坐标系中的四个顶点的齐次坐标到图像标签坐标系中的四个顶点坐标的映射矩阵中第3行第3列的元素值，scale表示标签的边长值。

3.根据权利要求1所述的用单目摄像头追踪移动物体中目标位置的方法，其特征在于，步骤(2b)中所述的标签的参考顶点A和参考顶点B指的在标签未旋转时标签的的左上顶点和右上顶点。