[发明专利]一种基于机器视觉的实时定位装置和系统

权利要求书

1.一种基于机器视觉系统的实时定位装置，其特征在于，包括：FPGA硬件逻辑模块和高速DSP浮点计算模块；

所述FPGA硬件逻辑模块包括视频采集预处理模块、第一组管理器、MARKi同步控制模块；立体视觉相机采集到的视频数据输入视频采集预处理模块；视频采集预处理模块的输出数据发送到第一组管理器；第一组管理器由MARKi同步控制模块控制；MARKi同步控制模块通过实时控制总线通信协议连接到系统的实时控制总线；

所述高速DSP浮点计算模块包括依次连接的系统标校模块、标校参数模块、第二组管理器、VIO信息融合模块；

所述第一组管理器包括取同步帧MARKi图像模块、MARKi特征提取模块、MARKi图像匹配模块、MARKi图像坐标解算模块；

第二组管理器模块包括MARKi空间坐标解算模块、HTi空间坐标及姿态解算模块、IMUi姿态信息模块；MARKi特征点构成HTi空间；

第一组管理器中的MARKi图像坐标解算模块的数据发送到第二组管理器中的MARKi空间坐标解算模块；第二组管理器中的MARKi空间坐标解算模块将处理后的数据发送到HTi空间坐标及姿态解算模块；IMUi姿态信息模块获取来自系统实时控制总线的IMUi姿态信息；VIO信息融合模块同时获取HTi空间坐标及姿态解算模块和IMUi姿态信息模块的输出数据；VIO信息融合模块输出上报信息。

2.一种基于机器视觉系统的实时定位系统，其特征在于，包括：立体视觉相机、VR头盔单元、立体视觉处理板和计算机，所述立体视觉处理板包括如权利要求1中所述的一种基于机器视觉系统的实时定位装置。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于：所述系统将每个VR头盔单元上设置的IMU模块、MARK同步器采集的数据通过系统的实时控制总线发送到立体视觉处理板；立体视觉处理板通过立体视觉相机获取视频采集信息融合IMU模块获取的IMU信息得到位姿信息。

4.如权利要求2所述的系统，其特征在于：所述系统将立体视觉相机获取的数字图像通过快速中值滤波算法进行滤波处理。

5.如权利要求2所述的系统，其特征在于：所述系统取同步帧MARKi图像进行特征提取，采用SURF算法对特征区域图像积分，再进行卷积运算，得到MARK点的harr特征，计算harr特征的多维向量及主特征向量，组成该MARK点的特征描述符。

6.如权利要求2所述的系统，其特征在于：所述系统采用欧氏距离作为相似度量，取图像中的一个特征点，根据阈值找出与基准欧氏距离中最近邻的N个特征点，其中N为自然数，进行判比，如果有60％个以上的特征点小于阈值，认为特征点匹配；根据匹配点的图像坐标与空间坐标之间的关系解析出MARK点的三维空间位置。

7.如权利要求2所述的系统，其特征在于：所述立体视觉相机为双目摄像机组件。

8.如权利要求2所述的系统，其特征在于：立体视觉处理板通过USB接口将位姿信息发送给计算机。