[发明专利]基于单目视觉的平面测量方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及计算机视觉及图像处理领域，尤其涉及一种基于单目视觉的平面测量方法。

背景技术

常见的视觉测量方法主要有单目视觉测量、双目视觉测量、结构光视觉测量等。双目视觉通过对多台摄像机进行信息融合可以达到较高的精度，但是较单目视觉测量具有结构复杂、测量时间长的缺点。结构光视觉测量的主要原理是采用结构光形成特征，根据三角测量原理求取特征点的三维坐标信息，结构光抗干扰能力强、实时性好，但测量系统标定比较困难。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为解决上述的问题，本发明提供了基于单目视觉的平面测量方法，以得到物体在固定平面上的位置及长度信息。

(二)技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种基于单目视觉的平面测量方法，包括：

步骤S1，根据平面上放置的平面靶标建立世界坐标系；

步骤S2，获取所述平面靶标上的标定点在图像坐标系中的图像坐标；

步骤S3，获取所述标定点在所建立的世界坐标系中的世界坐标；

步骤S4，根据所述标定点的图像坐标和世界坐标计算世界坐标系和图像坐标系之间的转换参数m′；

步骤S5，根据所述转换参数m′计算被测物体在世界坐标系中的位置和长度。

本发明还提出了一种基于单目视觉的平面测量装置，其包括

根据平面上放置的平面靶标建立世界坐标系的装置；

获取所述平面靶标上的标定点在图像坐标系中图像坐标的装置；

获取所述标定点在所建立的的世界坐标系中的世界坐标；

根据所述标定点的图像坐标和世界坐标计算世界坐标系和图像坐标系之间的转换参数m′；

根据所述转换参数m′计算被测物体在世界坐标系中的位置和长度。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明基于单目视觉的平面测量方法具有以下有益效果：

(1)被测量平面上放置平面靶标，并在平面靶标上选取标定点进行摄像机标定，得到从世界坐标系到图像坐标系转换的必要参数，方法简单可行；

(2)过世界坐标系与图像坐标系的转换关系求出物体特征点在世界坐标系的位置坐标，进而求出物体世界坐标系中的长度值，测量结果准确，精度高。

附图说明

图1为本发明基于单目视觉的平面测量方法的流程图；

图2为本发明实施例基于单目视觉的平面测量方法中坐标系的建立示意图；

图3为本发明中基于单目视觉的平面测量方法中摄像机拍摄的图像。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

为了测量位于固定平面内物体的位置及长度，本发明提出一种基于单目视觉的平面测量方法。该方法在被测量平面上放置平面靶标，并在平面靶标上选取标定点进行摄像机标定，得到从世界坐标系到图像坐标系转换的必要参数。通过世界坐标系与图像坐标系的转换关系求出物体特征点在世界坐标系的位置坐标，进而求出物体世界坐标系中的长度值。

图1为根据本发明实施例基于单目视觉的平面测量方法的流程图。如图1所示，本实施例基于单目视觉的平面测量方法包括下述步骤：

步骤S1，固定相机的位置，将平面靶标放置在地面上，建立相应的坐标系。

步骤S2，用相机拍摄图像，并获取标定点在图像坐标系中的坐标(u_i，v_i)。

步骤S3，统计所获取的标定点对应的世界坐标值。

步骤S4，计算世界坐标系和图像坐标系之间的转换参数m′，实现摄像机的标定。

步骤S5，计算被测物体在世界坐标系中的位置和长度。

其中，如图2所示，坐标系的建立包括：

1)世界坐标系O_wx_wy_wz_w：选取被测物体所在平面为平面O_wx_wy_w，z_w轴为垂直O_wx_wy_w平面竖直向上，其中所述世界坐标系上的原点O_w可以为所述平面靶标上的某一点，如平面靶标可以为由边长已知的黑白相间的方格构成的方形结构，那么原点坐标可以为所述平面靶标上的方格的角点坐标。