[发明专利]一种双目摄像头水平相对位姿识别方法

摘要

本发明涉及计算机视觉技术领域，一种双目摄像头水平相对位姿识别方法，包括以下步骤：(1)安装识别物与双目摄像头，(2)采集识别物的双目图像，(3)构建平面坐标系，(4)获取识别物在双目摄像头图像中的夹角信息，(5)计算识别物边缘与摄像头光心的距离，(6)计算识别物相对双目摄像头的水平偏角信息。本发明使用计算机视觉识别姿态，设备成本低，不必局限在固定的场景中，系统在机器人位置移动时仍然有效。另外，本发明方法可行简单，复杂程度低。

主权项

1.一种双目摄像头水平相对位姿识别方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1、安装识别物与双目摄像头，在需要识别水平相对位姿的物体上固定一个识别物，识别物需要满足的条件是具有两个垂直地面的直线边缘，将双目摄像头水平放置，再把识别物放置在双目摄像头的摄像范围内，以保证可以采集到识别物的图像信息；步骤2、采集识别物的双目图像，打开摄像头，通过双目摄像头采集出同一时刻对识别物的两个不同方位的图像；步骤3、构建平面坐标系，过双目摄像头的左右摄像头光心所在的直线构建平行于地面的平面坐标系(x,y)，以左右摄像头光心连线所在的直线为x轴，左摄像头光心指向右摄像头光心为x轴正方向；以过左摄像头光心并垂直于x轴的水平方向为y轴，指向识别物一侧的方向为y轴正方向；这里，设O点为坐标系原点，亦为左摄像头光心，O₁点为右摄像头光心，线段AB为识别物平面，垂直于地面的平面在俯视图中显示为线段；A点和B点分别为识别物左边缘和右边缘，垂直于地面的线段在俯视图中显示为点；步骤4、获取识别物在双目摄像头图像中的夹角信息，获取双目摄像头图像中识别物在水平方向上的夹角，包括左摄像头图像中识别物左边缘与右边缘之间的水平夹角∠AOB设为θ₁、左摄像头图像中识别物右边缘与x轴的正方向水平夹角∠BOO₁设为θ₂，右摄像头图像中识别物左边缘与右边缘之间的水平夹角∠AO₁B设为θ₃，右摄像头图像中识别物左边缘与x轴负方向的水平夹角∠AO₁O设为θ₄；步骤5、计算识别物边缘与摄像头光心的距离，以左摄像头光心O、右摄像头光心O₁与识别物左边缘A在水平方向上所围成的三角形ΔOO₁A，根据三角形正弦定理得到，式中，l₁表示右摄像头光心O₁与识别物左边缘A的水平距离，即线段AO₁的长度，d表示双目摄像头中左右摄像头光心的距离，即线段OO₁的长度，由公式(1)解得右摄像头光心O₁与识别物左边缘A的水平距离l₁为，同理，以左摄像头光心O、右摄像头光心O₁与识别物右边缘B在水平方向上所围成的三角形ΔOO₁B，根据三角形正弦定理得到，式中，l₂表示右摄像头光心O₁与识别物右边缘B的水平距离，即线段BO₁的长度，由公式(3)解得右摄像头光心O₁与识别物右边缘B的水平距离l₂为，步骤6、计算识别物相对双目摄像头的水平偏角信息，以右摄像头光心O₁、识别物左边缘A与识别物右边缘B在水平方向上所围成三角形ΔAO₁B，根据三角形余弦定理得到，l²＝l₁²+l₂²‑2l₁·l₂·cosθ₃  (5)式中，l表示识别物左边缘A与右边缘B的水平距离，即线段AB的长度，由公式(5)解得识别物左边缘A与右边缘B的水平距离l为，再根据三角形ΔAO₁B中正弦定理得到，式中，θ₅表示线段AB与线段BO₁所形成的水平夹角∠ABO₁，由公式(7)解得，再根据三角几何关系，求得识别物相对x轴的水平偏角θ为，