[发明专利]一种基于计算机双目视觉与惯性测量的盲人行走定位方法

权利要求书

1.一种基于计算机双目视觉与惯性测量的盲人行走定位方法，其特征在于：一方面利用佩戴在盲人头部的双目相机采集场景图像，通过SURF特征匹配方法查找场景中已知经纬度的标志物，采用计算机双目立体视觉方法计算标志物在相机坐标系下的三维坐标，另一方面利用固定在相机上的组合惯性器件测量相机的姿态角，计算出相机坐标系关于盲人所在位置的地理坐标系的转换矩阵若已知标志物的经纬度为(λ₀，φ₀)，盲人所在位置的经纬度为(λ_p，φ_p)，标志物在相机坐标系的坐标为(x_c,y_c,z_c)，标志物在盲人所在位置地理坐标系下的坐标为(x_t,y_t,z_t)，相机坐标系与地理坐标系之间旋转矩阵为地理坐标系采用西北天右手直角坐标系，则n＝(x_t y_t)为盲人与标志物之间当地水平面内向量，选用WGS-84大地坐标系模型，地球长轴为a，短轴为b，第一偏心率为e，计算方法如下：

由以上计算过程可得盲人所在位置经纬度，完成盲人的全局定位。

2.根据权利要求1所述的一种基于计算机双目视觉与惯性测量的盲人行走定位方法，其特征在于：采用SURF特征匹配方法查找场景中已知经纬度的标志物，采用SURF算法提取左图像特征点，并与预先存储的标志物SURF特征点进行匹配，匹配相似度大于给定阈值M，则判断相机视野内存在标志物，并界定标志物左图像中区域。

3.根据权利要求1所述的一种基于计算机双目视觉与惯性测量的盲人行走定位方法，其特征在于：采用计算机双目立体视觉方法包括双目场景图像特征点提取与匹配和计算标志物在相机坐标系下坐标两部分。

4.根据权利要求1所述的一种基于计算机双目视觉与惯性测量的盲人行走定位方法，其特征在于：采用SURF算法提取右图像中的特征点，并与左图像特征点进行匹配，得到标志物所在区域内的特征点对集合。

5.根据权利要求1所述的一种基于计算机双目视觉与惯性测量的盲人行走定位方法，其特征在于：利用平行双目立体视觉三维测量原理计算标志物匹配点在左相机坐标系下的三维坐标，计算方法为：

其中，(X_left,Y_left)和(X_right,Y_right)分别为标志物匹配点P在左图和右图图像坐标系下的坐标；Disparity＝X_left-X_right为视差；B和f为双目相机基线距和焦距。

6.根据权利要求1所述的一种基于计算机双目视觉与惯性测量的盲人行走定位方法，其特征在于：利用组合惯性器件测量相机姿态角，组合惯性器件由IMU和磁力计构成，根据组合惯性器件和双目相机的空间安装关系得到相机坐标系O-X_cY_cZ_c与载体坐标系O-X_bY_bZ_b的转换矩阵组合惯性器件测量载体姿态角得到载体坐标系O-X_bY_bZ_b与地理坐标系O-X_tY_tZ_t之间的旋转矩阵：计算出相机坐标系O-X_cY_cZ_c与地理坐标系O-X_tY_tZ_t之间旋转矩阵：