專利名稱：移動機器人機載攝像機位置標定方法
技術領域：
本發(fā)明屬于攝像機的位置標定技術，用于精確標定機載攝像機相對于移動機器人的位置。
背景技術：
移動機器人安裝有各種傳感器，如聲納、激光測距、GPS、攝像機等。所有的這些傳感器中，攝像機具有環(huán)境感知信息豐富，價格低廉的優(yōu)勢，因此被廣泛應用。通過提取視覺圖像中感興趣的特征，可以利用攝像機實現(xiàn)移動機器人的目標跟蹤、地圖構建、避障、定位等功能。由圖像提取獲得的特征信息的描述都是基于攝像機坐標系。為了更準確的控制移動機器人，需要將獲得的特征信息由攝像機坐標系轉化到機器人坐標系。在當前的研究中，一般都假設攝像機坐標系與機器人坐標系重合，或者粗略的測量得到攝像機坐標系與機器人坐標系變換的估計值。這種假設或者粗略測量減低了移動機器人地圖構建或者自身定位精度，從而降低了移動機器人的控制精度。因此，對于需要精確控制移動機器人運動的場合，如障礙物很多的運動空間，需要得到攝像機坐標系與機器人坐標系相對位置關系的準確值。事實上，攝像機坐標系的原點設置在光軸的中心，機器人坐標系原點設置在驅動輪公共軸的中心上。這兩個點的相對位置是無法直接測量的。為了得到這兩點的相對位置的精確值，本發(fā)明提供了一個標準的標定方法，能準確的獲得機載攝像機相對于移動機器人的位置。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供的移動機器人機載攝像機位置的標定方法能準確的標定安裝在移動機人上的攝像機相對于移動機器人的位置。攝像機在移動機器人上的安裝如
圖1所示，調整攝像機的光軸使其垂直指向天花板。如果實際應用中需要的是水平視覺，可以在攝像機位置標定完畢后在不改變攝像機位置的前提下將攝像機調整為水平視覺。圖2是圖1的俯視圖。由圖2可以看出，攝像機坐標系XcOcTc相對于機器人坐標系的位置由兩個參數(shù)Cl1和d2決定。因此，如果能確定Cl1和d2的值，也就知道了攝像機相對于移動機器人的位置。本發(fā)明提供的標定方法通過以下六個步驟實現(xiàn)對參數(shù)Cl1和d2的標定步驟1，利用張正友攝像機標定法，獲得攝像機的內(nèi)部參數(shù)Yu、V。。其中，Yu和Yv是像素放大因子，(IV V0)是攝像機光軸與攝像機成像平面交點在圖像坐標系下的像素坐標。步驟2，在天花板上設置相對于背景顏色顯著的標志點組，該標志點包含兩個標志點和B，已知他們之間的距離為= do。步驟3，如圖1所示，調整攝像機使其光軸垂直與天花板。步驟4，將機器人移動到標志點下方，使標志點出現(xiàn)在攝像機視野的中心附近。移動機器人原地旋轉180度，保存旋轉前和旋轉后攝像機拍攝的兩張圖像。步驟5，提取保存圖像中的標志點A和B的像素坐標。兩張圖像中任取一張，設該圖像中標志點A和B的像素坐標分別為(U1, V1)和(u2，v2)，利用如下公式計算出攝像機光心相對于天花板的距離
權利要求
1.移動機器人機載攝像機位置標定方法，該方法通過設置天花板標志點，調整攝像機光軸使其垂直與天花板，原地旋轉移動機器人固定角度并保存旋轉前后攝像機拍攝的圖像，提取標志點像素坐標，通過標定公式計算出機載攝像機相對于移動機器人的位置參數(shù)值，該方法的特征是在天花板上設置標志點組，標志點組包含兩個標志點，設置的標志點之間的距離滿足標志點在圖像中的像素距離是圖像寬的一半左右。
2.移動機器人機載攝像機位置標定方法，該方法通過設置天花板標志點，調整攝像機光軸使其垂直與天花板，原地旋轉移動機器人固定角度并保存旋轉前后攝像機拍攝的圖像，提取標志點像素坐標，通過標定公式計算出機載攝像機相對于移動機器人的位置參數(shù)值，該方法的特征是調整攝像機光軸使其垂直天花板，在標志點的下方原地旋轉移動機器人180度，保存旋轉前后攝像機拍攝的圖像。
3.移動機器人機載攝像機位置標定方法，該方法通過設置天花板標志點，調整攝像機光軸使其垂直與天花板，原地旋轉移動機器人固定角度并保存旋轉前后攝像機拍攝的圖像，提取標志點像素坐標，通過標定公式計算出機載攝像機相對于移動機器人的位置參數(shù)值，該方法的特征是提取移動機器人旋轉前后攝像機拍攝圖像中的標志點像素坐標，利用同一張圖像中兩個標志點的像素坐標計算出攝像機光心相對于天花板的距離，利用旋轉前后兩張圖像中的同一個標志點的像素坐標和得到的攝像機光心相對天花板的距離標定出攝像機相對于移動機器人的位置參數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種移動機器人機載攝像機位置標定方法，此方法屬于攝像機位置標定技術。該方法通過設置天花板標志點，旋轉移動機器人固定的角度并拍攝標志點圖像，提取標志點像素坐標，從而準確的標定出機載攝像機相對于移動機器人的位置。
文檔編號G06T7/00GK103020957SQ201210473660
公開日2013年4月3日 申請日期2012年11月20日 優(yōu)先權日2012年11月20日
發(fā)明者賈英民, 陳霄漢, 王龍輝 申請人:北京航空航天大學