佛山科学技术学院吴俊君获国家专利权
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龙图腾网获悉佛山科学技术学院申请的专利一种基于双色矩形靶标设计的空间视觉定位方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116524027B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-06-24发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310524851.5,技术领域涉及:G06F16/50;该发明授权一种基于双色矩形靶标设计的空间视觉定位方法是由吴俊君;刘玮涛;卢清华;周树鸿;黄锦佳设计研发完成,并于2023-05-11向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于双色矩形靶标设计的空间视觉定位方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于双色矩形靶标设计的空间视觉定位方法,该方法包括:设计双色矩形靶标图案;通过轮廓角点椭圆提取法对双色矩形靶标图案进行识别处理,获取双色矩形靶标图案中的靶标矩形角点;基于双色矩形靶标图案中的靶标矩形角点,通过排序角点编号法进行全局编号定位处理,得到双色矩形靶标的空间定位。本发明能够通过由双色靶标矩形组成的简易靶标图案,满足在黑暗环境下借助靶标实现空间定位和远距离定位的需求。本发明作为一种基于双色矩形靶标设计的空间视觉定位方法,可广泛应用于机器视觉技术领域。
本发明授权一种基于双色矩形靶标设计的空间视觉定位方法在权利要求书中公布了:1.一种基于双色矩形靶标设计的空间视觉定位方法,其特征在于,包括以下步骤: 设计双色矩形靶标图案,包括第一色靶标矩形和第二色靶标矩形,所述第一色靶标矩形和第二色靶标矩形为颜色不同形状相同的矩形,且所述第一色靶标矩形和第二色靶标矩形之间的间隔为d; 通过颜色阈值分割法对双色矩形靶标图案所在图像进行颜色分割处理,利用opencv开源算法对分割图进行轮廓识别,得到初步矩形轮廓; 基于初步矩形轮廓,构建预设过滤规则对初步矩形轮廓进行过滤处理,得到候选矩形轮廓; 对候选矩形轮廓进行旋转矩形拟合,若拟合的旋转矩形短边比长边大于预设阈值,且轮廓面积除旋转矩形面积大于预设面积阈值则保留该轮廓; 对保留的所有矩形轮廓进行两两匹配计算得分,选取匹配分数大于预设阈值且匹配得分最高的一对矩形轮廓作为最终的靶标矩形轮廓; 所述匹配分数计算包括考虑两个矩形轮廓之间的面积比、宽比、高比、拟合的旋转矩形旋转角差异和两个矩形轮廓间隔长度除以矩形宽的值; 通过轮廓角点椭圆提取法对最终的靶标矩形轮廓进行角点识别处理,获取双色矩形靶标图案中的靶标矩形角点; 根据坐标轴分量大小对双色矩形靶标图案中的靶标矩形角点进行预编号,预编号的结果为使靶标矩形的左上角编号为角点1,左下角为角点2,右上角为角点3,右下角为角点4; 根据预编号后双色矩形靶标图案中的靶标矩形在图像中各旋转角度下的角点编号归纳出双色靶标矩形角点编号对应关系; 所述对应关系包括:双色矩形靶标中第一色靶标矩形角点1和角点2与第二色靶标矩形角点3和角点4在双色靶标矩形间隔处并列对应,双色矩形靶标中第一色靶标矩形角点3和角点4与第二色靶标矩形角点1和角点2在双色靶标矩形间隔处并列对应,双色矩形靶标中第一色靶标矩形角点2和角点4与第二色靶标矩形角点1和角点3在双色靶标矩形间隔处并列对应,双色矩形靶标中第一色靶标矩形角点1和角点3与第二色靶标矩形角点2和角点4在双色靶标矩形间隔处并列对应; 根据双色矩形靶标两个靶标矩形中心点坐标轴分量进行双色矩形靶标在图像中旋转姿态的区分,结合双色靶标矩形角点编号对应关系进行全局编号,得到双色矩形靶标图案中的所有靶标矩形角点的全局编号; 构建双色矩形靶标坐标系,根据设计双色矩形靶标图案的靶标矩形形状计算出双色矩形靶标图案中的所有靶标矩形角点在双色矩形靶标坐标系下的坐标; 根据双色矩形靶标图案中的所有靶标矩形角点的全局编号,获取双色矩形靶标图案中的所有靶标矩形角点在双色矩形靶标坐标系下的坐标与在图像坐标系下的像素坐标之间的对应关系; 根据双色矩形靶标图案中的所有靶标矩形角点在双色矩形靶标坐标系下的坐标与图像坐标系下的像素坐标之间的对应关系,使用pnp算法最小化重投影误差,得到相机相对于双色矩形靶标坐标系下的旋转矩阵和平移向量; 对旋转矩阵求逆得到双色矩形靶标在相机坐标系下的位姿,且所述平移向量为双色矩形靶标中心点在相机坐标系下的坐标; 根据双色矩形靶标在相机坐标系下的位姿与双色矩形靶标中心点在相机坐标系下的坐标,获取双色矩形靶标的空间定位。
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