[发明专利]一种面向异步双目视觉系统的快速运动物体轨迹估计方法

说明书

技术领域

本发明属于双目视觉系统信息处理领域，尤其涉及一种当双目视觉系统的图像采集时间存在部分信息未知情况下，对快速运动物体进行轨迹估计和预测的方法。 

背景技术

现有的双目视觉系统对快速运动物体轨迹估计的方法多是面向双目同步采样，该方法可以分为两个步骤： 

（1）同步采样的双目视觉系统的两个摄像机可以同步得到快速运动物体的图像坐标，对同步得到的两个图像坐标进行三角测量定位，得到快速运动物体的离散三维坐标位置； 

（2）根据多个通过步骤（1）得到的离散点，对快速运动的物体的轨迹进行拟合，求得快速运动物体的轨迹； 

但是，如果构成双目视觉系统的两个摄像机分别存在于相互之间完全独立的两个系统中，甚至这两个摄像机的频率、分辨率、型号、品牌都不相同，这样的双目视觉系统对快速运动物体进行定位和轨迹估计时，上述方法不再适用。因为步骤（1）无法通过传统的三角测量定位得到快速运动物体的三维坐标位置，那么以此三维坐标位置为基础的轨迹估计和预测更是无法实现。 

以机器人进行乒乓球对打为例，当一个机器人借助本体上随自身移动的采样时间信息已知的摄像机和场外一个采样时间信息未知的摄像机构成双目系统时，两个摄像机的同步性无法得到保证，在这种环境中，依靠机器人双目视觉系统就无法得到一系列等时间距的乒乓球的三维位置坐标，对乒乓球的轨迹估计和预测也无法展开，与此同时，机器人也无法通过本体上摄像机的采样时间信息来估计场外摄像机的采样时间信息。 

发明内容

本发明要解决面向异步双目视觉系统的快速运动物体轨迹估计方法，面向异步双目视觉系统的快速运动物体轨迹估计方法能够满足，在双目视觉系统存在异步性，对快速运动物体的轨迹进行估计并预测，同时，还可以获得第二摄像机的相邻两帧之间的采样时间间隔和第一摄像机与第二摄像机之间的采样时间关系。 

所述方法根据快速运动物体的运动特点选择左摄像机的投影模型、右摄像机的投影模型以及快速运动物体的轨迹模型； 

左摄像机和右摄像机组成异步双目摄像机，左、右摄像机中的第一摄像机采样频率恒定且已知，第二摄像机采样频率恒定但未知；左、右两个摄像机的投影模型都满足以下模型： 

假设在世界坐标系下有一点P，齐次坐标为其通过摄像机投影，在图像坐标系上的齐次坐标为满足等式其中H=ART0T1,]]>K=0010RT0T1,]]>A是摄像机内参矩阵，包含了摄像机从三维空间到二维图像投影映射的所有参数，R、T是摄像机外参矩阵，包含了摄像机自身坐标系与世界坐标系之间的相对关系，R是表示坐标系旋转关系的旋转矩阵，T是表示坐标系平移关系的平移矩阵； 

快速运动物体的轨迹模型针对模型可建的运动，所述轨迹模型为：