[发明专利]基于二维码的三维空间姿态定位方法与装置

说明书

本发明涉及定位技术领域，公开了一种基于二维码的三维空间姿态定位方法，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。本发明还公开了一种基于二维码的三维空间姿态定位装置。

技术领域

本发明涉及定位技术领域，尤其涉及一种基于二维码的三维空间姿态定位方法与装置。

背景技术

自主移动机器人是指在完全未知环境下，集环境感知、动态决策和规划、行为控制和执行等功能于一体的具有高度自动化程度的智能化装置。导航是自主移动机器人的关键技术之一，使机器人能够依靠自身传感器，检测和分析环境信息，结合特定任务，规划自身运动轨迹。例如，无人驾驶汽车需要通过视觉和激光传感器识别道路和障碍物，并根据自身位置，来完成局部避障或是全局规划，就包括定位问题。

自主机器人定位系统已有广泛研究，一般通过传感器感知的信息实现可靠的定位。近年越来越多的定位系统使用了视觉传感器，因为视觉图像包含了目标及环境的丰富信息，如颜色、纹理、形状等。借助计算机视觉理论，视觉系统可以通过图像分析、目标识别等手段，理解环境信息，进而估计自身位置、姿态。

计算机视觉理论中常用的视觉定位算法是由均值偏移算法(MeanShift)改进而来的连续自适应的均值偏移算法(Continuously Adaptive MeanShift，CamShift)，其基本原理是将视频图像所有的帧作MeanShift运算，并将上一帧的结果作为下一帧MeanShift算法的初始值，如此迭代下去。该算法通过颜色特征进行目标物体识别，首先进行图像采集，采集的图片为RGB空间(红(Red，R)、绿(Green，G)、蓝(Blue，B))，然后将RGB空间转换成HSV颜色空间(色调(Hue，H)、饱和度(Saturation，S)、明度(Value，V))，然后选取目标的颜色模板，通过特征匹配和领域线性搜索等检测跟踪算法，最终实现对目标的识别和跟踪。

由于上述方法将颜色特征作为识别的唯一特征，在实际应用环境中，不仅面颜色特征容易重叠，而且摄像头拍摄的图像也会由于光照等原因的干扰，导致不能反映实际的颜色情况。因此，靠颜色特征并不能可靠地获取识别信息，容易产生误识别，进而导致定位的失败。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述现有技术存在的问题，提供一种抗干扰能力强、精确度高，实时性高的三维空间姿态定位方法与装置。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于二维码的三维空间姿态定位方法，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。

优选地，上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。

优选地，上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。