[发明专利]一种空间三维定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及图像处理和机器视觉技术领域，特别涉及一种利用两个摄像头实现的空间三维定位方法。

背景技术

利用两个摄像头实现物体的空间三维定位方法通常采用双目立体视觉技术，由成像设备从不同的位置获取被测物体的两幅图像，通过计算图像对应点间的位置偏差来获取物体三维几何信息。如200910108185.7“一种物体三维定位方法及摄像机”、201210075073.8“一种空间三维定位技术操作系统”涉及理想状态下的定位方法，即假设两个摄像头完全相同，具有相同的焦距，光轴完全平行，镜头不存在成像畸变，则根据相似三角形原理，利用物体在两个摄像头成像平面上的图像坐标p₁(x_l，y_l)，p₂(x_r，y_r)、摄像头焦距f、两个摄像头之间的距离b，即可求得物体三维坐标(x_w，y_w，z_w)：

xw=bxl/(xl-xr)yw=byl/(xl-xr)zw=bf/(xl-xr)]]>

实际上，让两个摄像头的光轴完全平行是无法做到的，因此理想状态下实现的定位存在较大的误差。为了提高精度，双目立体视觉技术通常先对摄像头进行标定，即确定世界坐标系中的物体与它在摄像头的成像平面上的像点之间的位置对应关系，再由两个摄像头同时采集目标物体的位置图像，由标定获取的摄像头内外参数完成物体的三维定位，如华中科技大学刘晶晶硕士论文“基于双目立体视觉的三维定位技术研究”、201110390863.0“基于双目立体视觉的空间定位方法”。摄像头标定是从二维图像获得三维信息的关键环节，精度高，但算法过于复杂，操作过于繁琐。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种在精度要求不高的场合可以适用的实现物体空间三维定位的方法，避免复杂的摄像头标定过程，通过手动移动标定板确定图像像素坐标与标定板上映射点空间坐标之间的对应关系，并利用所述对应关系及一些测量数据实现被测物体的空间三维定位。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

本发明一种空间三维定位方法，包括设置过程和定位过程两部分，所述设置过程包括如下步骤：

(1)准备一个长宽比与摄像头拍摄出的图像分辨率长宽比相同的黑白格相间的标定板；

(2)安装两个摄像头，使其光轴基本平行，测量并记录下两个摄像头之间的距离；

(3)分别对两个摄像头做如下相同处理：打开摄像头，沿着摄像头光轴移动所述标定板并观察所述摄像头拍摄的图像，保证标定板中心处于图像中心位置上，移动标定板直至标定板完全填充所述摄像头拍摄的图像，此时测量并记录下标定板与摄像头之间的距离；