室内多摄像头同步高精度定位方法技术

本发明专利技术公开了一种室内多摄像头同步高精度定位方法，该方法不仅能够同时监控广大的室内范围，同时避免了一般多摄像头定位系统中的成像过程中不同步问题；同时，通过利用人工添加的特征点进行定位，具有精度高，速度快等特点；另外，通过单独设置的方向特征点确定物体的朝向，可以在定位的时候同时确定物体上一个可转动部件的方向。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及室内定位
，尤其涉及一种。
技术介绍
在工业生产和视频监控以及安全领域中，高精度定位系统受到人们的青睐，相应地，基于室内高精度定位技术的市场需求正在日益扩大，应用也越来越广泛。视觉定位是通过机器视觉获得包含待定位物体的图像，从中获得待定位物体的坐标的过程。视觉定位技术主要涉及摄像头成像、图像处理、物体坐标计算等步骤。其中图像处理和物体坐标计算是视觉定位领域的两个关键问题。目前视觉定位的方法主要有两种:基于单摄像头的方法和基于多摄像头的方法。基于单摄像头的方法，是只使用一个摄像头来观测待定位物体，从中提取特征点，计算物体坐标；虽然这个系统比较简单，无须数据融合，易于实现实时监测，但是由于一个摄像头的观测范围比较小，而且由于ccd或者cmos的面积和像素不可能无限制地增加，使它的应用范围受到限制。多摄像头的方法，是利用多个摄像头监控物体，综合多个摄像头的观察数据计算物体的位置，它的优点是视野广阔，容易监控广大的范围，但是由于涉及数据融合，比较难以做到同步，数据量大，实时性也难以保证。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种，可以准确定位室内物体的位置及朝向。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的:—种，包括:标定每一室内物体的特征点，并计算特征点和物体中心的物体相对坐标；利用多个室内摄像头同步采集图像，获得能够覆盖室内区域的同步图像；根据预先建立的室内坐标高精度测量系统从同步图像中获取每个室内物体的特征点及特征点的绝对坐标，并逐一排除不同同步图像中重复的特征点，最终获得特征点集合；根据室内物体在开始运动前所估计的初始位置，判断当前时刻待定位室内物体的位置是否发生变化，若是，则根据待定位室内物体与其所标定的特征点的相对距离为该待定位室内物体重新分配特征点，基于重新分配特征点的绝对坐标及其与该待定位室内物体的相对距离确定该待定位室内物体的绝对坐标与朝向。进一步的，所述利用室内多摄像头同步采集图像，获得能够覆盖室内区域的同步图像包括:将每一摄像头的电平触发输入端连接到电平触发板上，通过计算机控制电平触发板周期地升降电平，从而使多个摄像头同步成像。进一步的，该方法还包括:确定摄像头的布置参数与数量，其包括如下:根据所需的精度计算摄像头参数以及摄像头距离地面的距离；若所需的精度为毫米级，则摄像头的视野范围同摄像头的像素必须满足如下关系:摄像头上一个像素对应地面上0.5mm乘以0.5mm的区域；根据摄像头精度以及ccd面积确定摄像头的焦距以及摄像头距离地面的高度，需满足如下关系:焦距比上ccd芯片的长等于镜头到地面的距离比上视野范围的长；根据视野范围确定摄像头的数目，确保两个相邻摄像头的视野有百分之十重合的要求下让摄像头覆盖整个待测量区域；标定各个摄像头的参数，具体的:根据地面标定点的坐标以及标准棋盘格按照张正友平面标定法标定每个安装好的摄像头的参数。进一步的，建立室内坐标尚精度测量系统的步骤包括:在室内选择多个标定点，并利用激光测距仪对室内每个标定点的绝对坐标进行标定;之后，在天花板上平均布置多个镜头平行于水平面的摄像头，利用标定好的标定点以及标准棋盘格对每个摄像头进行标定，计算出摄像头成像坐标到室内绝对坐标的变换矩阵。进一步的，标定每一室内物体的特征点的步骤包括:每一室内物体的特征点包括:5个主要特征点和3n个次要特征点，其中，η为可旋转部件的数量；若物体上没有可旋转部件或者无需标定物体上的可旋转部件，则仅标定与物体相关的主要特征点，若需要标定物体上可旋转部件，则标定与物体相关的主要特征点以及标记与可旋转部件相关的次要特征点；所标定的5个主要特征点平均排布一个近似的圆周上，圆心为室内物体的中心；所标定的3η个次要特征点，对于每一可旋转部件而言，3个次要特征点中的一个到物体中心的连线同室内物体上可旋转部件的朝向相同，其余两个位于这个点两侧且三点处于一条直线上。进一步的，计算特征点和物体中心的物体相对坐标包括:通过测量工具测量每一室内物体的主要特征点相对于以物体中心为原点的坐标系的相对坐标。进一步的，所述根据待定位室内物体与其所标定的特征点的相对距离为该待定位室内物体重新分配特征点包括:获得的特征点集合记为集合X，基于对物体移动的预测估计待定位室内物体的位置，并根据特征点和室内物体的相对距离从集合X中给每个待定位室内物体分配相应的特征点，组成待定位室内物体的特征点集合。进一步的，基于重新分配特征点的绝对坐标及其与该待定位室内物体的相对距离确定该待定位室内物体的绝对坐标与朝向包括:确定主要特征点，根据主要特征点的绝对坐标及其与该待定位室内物体的相对距离确定该待定位室内物体的绝对坐标；确定主要特征点的步骤如下:从某一待定位室内物体的特征点集合中随机提取5个点，根据其绝对坐标计算两两之间的相对位置，将其初始时所标定的主要特征点相对坐标之间的相对位置比较，如果相对位置一致则认为这5个点是该待定位室内物体的主要特征点；对于该待定位室内物体的特征点集合来说，排除已经确定是主要特征点的5个点后，首先从剩下的点中随机选取三个点，计算它们构成的三角形的面积，如果面积小于预设值，就认为这是指示朝向的三个点；然后，在这三个点中，每次选取一个点，分别计算它到剩下两个点的距离之和，将和最小点作为指示朝向的点；最后，根据待定位室内物体中心与指示朝向的点产生一个向量，计算向量同室内绝对坐标的X轴的夹角，该夹角则表示待定位室内物体的朝向。由上述本专利技术提供的技术方案可以看出，不仅能够同时监控广大的室内范围，同时避免了一般多摄像头定位系统中的成像过程中不同步问题；同时，通过利用人工添加的特征点进行定位，具有精度高，速度快等特点；另外，通过单独设置的方向特征点确定物体的朝向，可以在定位的时候同时确定物体上一个可转动部件的方向。【附图说明】为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。图1为本专利技术实施例提供的一种的流程图；图2为本专利技术实施例提供的摄像头成像原理的示意图；图3为本专利技术实施例提供的室内多摄像头的布置场景示意图；图4为本专利技术实施例提供的为室内物体标定特征点的示意图。【具体实施方式】下面结合本专利技术实施例中的附图，对当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种室内多摄像头同步高精度定位方法，其特征在于，包括：标定每一室内物体的特征点，并计算特征点和物体中心的物体相对坐标；利用多个室内摄像头同步采集图像，获得能够覆盖室内区域的同步图像；根据预先建立的室内坐标高精度测量系统从同步图像中获取每个室内物体的特征点及特征点的绝对坐标，并逐一排除不同同步图像中重复的特征点，最终获得特征点集合；根据室内物体在开始运动前所估计的初始位置，判断当前时刻待定位室内物体的位置是否发生变化，若是，则根据待定位室内物体与其所标定的特征点的相对距离为该待定位室内物体重新分配特征点，基于重新分配特征点的绝对坐标及其与该待定位室内物体的相对距离确定该待定位室内物体的绝对坐标与朝向。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘斌，俞能海，李卫海，庄连生，汤闻易，胡校成，殷国君，储琪，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34