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专利号: 2021105216290
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于观测高度改变的单目目标深度测量方法,包括以下步骤:步骤1.给出“目标位于视觉中心”与“俯视角”的定义;

步骤2.根据摄像头主光轴落点位置,建立出目标距离与目标高度的关系模型分为:

1)目标顶点落在摄像头主光轴上相机成像几何的模型;

推导出像CD长度d、目标距离m、目标高度h0、摄像头高度hr之间的关系:由摄像机成像基本原理可知,由于目标|AB|的顶点B落在主光轴上,那么B点的像C一定是像平面π1的中心;可以得到目标深度距离m:目标顶点高于摄像头主光轴时成像几何的模型;

目标顶点高于摄像头主光轴时,那么在像平面π1中,目标像CD的顶点C高于像平面中心点,设摄像头主光轴与目标AB交于π1点,又设|AB’|=X,那么|B’B|=h0‑X,可以把目标高度h0与目标距离m关系表示出来:

目标顶点低于摄像头主光轴时成像几何的模型;

目标顶点低于摄像头主光轴时,那么在像平面π1中,目标像CD的顶点C低于像平面中心点设摄像头主光轴与目标AB的延长线交于B’点,又设|AB’|=X,那么|B’B|=h0‑X,由于CD在像平面π1中的数字坐标分别为C(XC,YC)D(XD,YD),而C’为像平面的中心点,因此C’的模拟坐标为 则目标深度距离可表示为:步骤3.观测高度改变的可解性分析,过程如下:式(3)为目标顶点高于摄像头主光轴时成像几何的模型,消去式中的变量X得到:式(4)为目标顶点低于摄像头主光轴时成像几何的模型,消去式中的变量X得到:

2 2

f(d1‑d2)m‑(d1d2+f)h0m+f(d1‑d2)hr(hr‑h0)=0…………(6)由于d=d1‑d2,则:

2 2

fdm‑(d1d2+f)h0m+fdhr(hr‑h0)=0…………(7)为了区别,将式(7)中的目标像长度、目标像的最低点到像平面中心点距离、最高点到像平面中心点距离分别记为:d',d′1,d′2,联合式(3)和式(4)(记为Λ{(3),(4)})简化成:如果是软体机器人对目标进行跟踪,那么机器学习过程中,外参hr可改变.软体机器人可以通过伸缩自身高度来实现外参hr的改变.如软体机器人可以踮着脚或伸长脖子去观察目标,也可以弯下腰或缩短脖子去观察目标;在这些情况下,观测高度hr都会发生改变;

假设机器人在高度hr为时获得的目标像为I,在伸长或缩短△h了后获得的目标像为I',此时的观测高度hr’为:

h′r=hr+△h…………(9)规定 方向为正方向时,那么当机器人缩短时,△h取负,当机器人伸长时,△h取正;同样地,当主光轴高于目标顶点时,d2取负,当主光轴低于目标顶时,d2取正这样,将式(9)代入式(8),得到改变外参的联合求解方程组:式(10)中的d',d′1,d′2分别表示图像I'中的目标像C'D'的长度、C'到像中心的距离、D'到像中心的距离;

记曲线式(10‑1)为ξ(I),记曲线式(10‑2)为ξ(I');

对式(10‑1)两边求关于h0的偏导数得:2

由于d1d2<0;决定φ(m,hr,h0)函数正负的只有其分母部分,可以推导出曲线ξ(I)与曲线ξ(I')在 范围内存在唯一交点,在 范围内不会相交;

综上分析,画出两条曲线的简易图,通过简易图看出,两条曲线在m>0范围内只存在只唯一交点,即方程组(8)存在唯一解;

步骤4.改变摄像头观测高度,得到几组不同的照片,通过已经建立的数学模式,列出不同观测高度下目标深度与观测高度的方程式,然后联立求解得到目标深度和目标高度。

2.根据权利要求1所描述的,一种基于观测高度改变的单目目标深度测量方法,其特征在于:所述步骤1所述的“目标位于视觉中心”的定义,是步骤2数学模型分类的基础。

3.根据权利要求1所描述的,一种基于观测高度改变的单目目标深度测量方法,其特征在于:步骤2根据摄像机成像的几何模型以及模拟信号转数字信号的基本原理,推导出来目标距离、目标高度、相机高度、图像分辨率、像目标大小以及相机参数等之间的4种关系模型,且只需要一个摄像头。

4.根据权利要求1所描述的一种基于关联特征的权值矩阵分解交叉神经网络的点击流预估方法,其特征在于:步骤4中联立几张不同观测高度下的不同数学模型下的方程,求得唯一解。