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申请/专利权人：济南大学

摘要：本发明的一种基于单目相机的物体空间位姿测量方法及装置，属于图像处理技术领域，方法包括步骤：将带有待测物体参照形状的标签固定到待测物体上，记录标签上参照形状的信息，并对单目相机进行标定；对待测物体进行拍摄，获取贴有标签待测物体的图像，并进行灰度华和降噪处理；检测图像中的边缘，并将边缘连接形成形状；寻找匹配预先记录的参照形状，定位参照形状的角点的像素坐标；解算带有待测物体参照形状的标签相对于单目相机的变换关系得出变换矩阵，从变化矩阵中解析平移量和旋转量，计算此时标签的位置和姿态。本发明不仅完成待测物体的空间位姿检测，而且减少了人工判断目标物空间位姿带来的主观误差和安全隐患。

主权项：1.一种基于单目相机的物体空间位姿测量方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1，将带有待测物体参照形状的标签固定到待测物体上，记录标签上参照形状的信息，并对单目相机进行标定；步骤S2，对待测物体进行拍摄，获取贴有标签待测物体的图像，并将彩色图像转换为灰度图像，使用高斯滤波器过滤图像中的随机噪声；步骤S3，使用Canny边缘检测算法检测图像中的边缘，并将边缘连接形成形状；步骤S4，使用凸包算法寻找匹配预先记录的参照形状，定位参照形状的角点的像素坐标；所述使用凸包算法寻找匹配预先记录的参照形状具体为：使用凸包算法寻找多边形中构成的凸多边形，对寻找到的凸多边形进行内角角度和边长比例计算，将每一个凸多边形的计算结果与预先定义好固定内角和边长比例的特定形状进行对比，得出标签在图像中的位置，并输出此时特定多边形的角点像素坐标；步骤S5，应用PNP算法解算带有待测物体参照形状的标签相对于单目相机的变换关系得出变换矩阵，从变化矩阵中解析平移量和旋转量，计算此时标签的位置和姿态；在步骤S1中，根据使用场景进行预先设置标签上参照形状的信息，所述信息为： ，其中，是各个参照形状内角的角度，,,...,是各个参照形状的边长；在步骤S4中，寻找匹配预先记录的参照形状的表达式为： ，其中，为匹配的结果，为比较的过程函数，为步骤S3的输出图像边缘信息，为步骤S1预先设置的参照形状信息；所述步骤S5，包括：步骤S51，应用PNP算法解算带有待测物体参照形状的标签相对于单目相机的变换关系得出变换矩阵： ，其中，是待测物体的三维点集，是待测物体图像的二维点集，是相机内参矩阵，是相机畸变系数；步骤S52，从变化矩阵中解析平移量和旋转量： ， ，其中，是旋转矢量，从函数中得到；是平移向量，也从函数中得到；步骤S53，进一步分解平移量和旋转量，得到此时标签的位置和姿态： ， ， ， ，其中，是旋转矩阵，从得到；表示旋转矩阵中的元素，是平移向量的三个分量，,,分别是绕Z轴、Y轴和X轴的旋转角度，是标签相对于相机的平移向量。

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