[发明专利]基于二维码的三维空间姿态定位方法与装置

权利要求书

1.一种基于二维码的三维空间姿态定位方法，其特征在于，所述方法包括：通过摄像头获取三维对象的灰度图像；

根据所述灰度图像获取第一二维码，以及所述第一二维码像素的坐标；当所述第一二维码与存储的第二二维码的码值匹配时，根据所述摄像头根据第二二维码标定的标定参数和所述第一二维码像素的坐标，获取所述三维对象的三维坐标数据；

所述第一二维码像素的坐标是根据所述灰度图像获取的第一二维码中的像素在灰度图像中的坐标；

所述存储的第二二维码的码值是标识所述第二二维码的数值；

所述标定参数的获取步骤包括：

根据标定板上打印的第二二维码的物理尺寸数据、设置的摄像头与标定板的距离、以及摄像头的光轴与标定板的角度数据，建立标定板表面上打印的第二二维码的点与摄像头获取的各个灰度图像中第一二维码像素的一一对应换算关系模型，获取摄像头根据第二二维码标定的标定参数。

2.如权利要求1所述的基于二维码的三维空间姿态定位方法，其特征在于， 所述根据所述灰度图像获取第一二维码，以及所述第一二维码像素的坐标包括：

根据所述灰度图像的梯度方向，获取图像灰度边缘；对所获取的图像灰度边缘进行线性拟合，获取表征第一二维码边缘的直线段；对获取的表征第一二维码边缘的直线段进行筛选，根据其中首尾相接的表征第一二维码边缘的直线段，获取表征第一二维码的四边形图像；对所获取的表征第一二维码的四边形图像进行二值化，获取所述第一二维码，以及所述第一二维码像素的坐标。

3.如权利要求1所述的基于二维码的三维空间姿态定位方法，其特征在于，在所述通过摄像头获取三维对象的灰度图像之后，所述方法还包括：对所获取的灰度图像进行低通滤波处理。

4.如权利要求 2 所述的基于二维码的三维空间姿态定位方法，其特征在于， 所述对所获取的图像灰度边缘进行线性拟合，获取表征第一二维码边缘的直线段包括：通过最小二乘法对所获取的图像灰度边缘进行线性拟合，获取表征第一二维码边缘的直线段。

5.如权利要求 1 至 4 任一项所述的基于二维码的三维空间姿态定位方法， 其特征在于，在所述通过摄像头获取三维对象的灰度图像之前，所述方法还包括：根据第二二维码对摄像头进行标定，获取摄像头根据第二二维码标定的标定参数。

6.一种基于二维码的三维空间姿态定位装置，其特征在于，所述装置包括： 摄像头，用于获取三维对象的灰度图像；

存储器，用于存储所述摄像头根据第二二维码标定的标定参数、第二二维码的码值、以及三维对象的三维坐标数据；以及，

处理器，用于根据灰度图像获取第一二维码，以及所述第一二维码像素的坐标；以及，当所述第一二维码与存储的第二二维码的码值匹配时，根据所述摄像头根据第二二维码标定的标定参数和所述第一二维码像素的坐标，获取所述三维对象的三维坐标数据；

所述第一二维码像素的坐标是根据所述灰度图像获取的第一二维码中的像素在灰度图像中的坐标；

所述存储的第二二维码的码值是标识所述第二二维码的数值；

所述标定参数的获取步骤包括：

根据标定板上打印的第二二维码的物理尺寸数据、设置的摄像头与标定板的距离、以及摄像头的光轴与标定板的角度数据，建立标定板表面上打印的第二二维码的点与摄像头获取的各个灰度图像中第一二维码像素的一一对应换算关系模型，获取摄像头根据第二二维码标定的标定参数。

7.如权利要求 6 所述的基于二维码的三维空间姿态定位装置，其特征在于，所述处理器还用于：

根据所述灰度图像的梯度方向，获取图像灰度边缘；对所获取的图像灰度边缘进行线性拟合，获取表征第一二维码边缘的直线段；对获取的表征第一二维码边缘的直线段进行筛选，根据其中首尾相接的表征第一二维码边缘的直线段，获取表征第一二维码的四边形图像；对所获取的表征第一二维码的四边形图像进行二值化，获取所述第一二维码，以及所述第一二维码像素的坐标。