(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211207657.6 (22)申请日 2022.09.30 (71)申请人 山东省维天雷泽光电技术有限公司 地址 264000 山东省烟台市自由贸易试验 区烟台片区万寿山路5号内1号 (72)发明人 杨维松　郭海燕　宋婉晴　 (74)专利代理 机构 北京达友众邦知识产权代理 事务所(普通 合伙) 11904 专利代理师 宋佳伟 (51)Int.Cl. G06T 7/80(2017.01) G06T 7/73(2017.01) (54)发明名称 一种采用三维参数自适应的相机空间定位 方法 (57)摘要 本发明提供了一种采用三维参数自适应的 相机空间定位方法， 其通过对被测位置左右侧间 隔已知位置处放置靶 标， 再采用相机进行拍照并 检测两个靶 标在照片中的像素位置坐标， 并测量 靶标坐标系与相机世界坐标系之间的旋转夹角， 通过坐标旋转坐标转换与线性插值， 得到两点之 间的密集中间数据。 然后根据相机内外参数与中 间点偏离位置坐标数据与中间点像素位置坐标 数据求解世界坐标系综合数据与世界坐标误差 数据以及世界坐标三轴向系数数据， 并通过世界 坐标系误差数据设计非线性自适应规律， 再进行 迭代运算得到三维方向的被测物体在世界坐标 系的坐标。 该方法的优点是自适应算法使得解算 精度非常高。 权利要求书2页 说明书8页 附图2页 CN 115439560 A 2022.12.06 CN 115439560 A 1.一种采用三维参数自适应的相机空间定位方法， 其特 征在于如下步骤： 步骤S10， 选取被测物体的左右两侧两个位置， 分别先后放置靶标， 采用相机对靶标进 行拍照， 并检测出靶标在照片 中的像素位置， 测量靶标偏离被测物体的位置坐标以及靶标 坐标系与相机世界坐标系之间的旋转夹角如下： 首先选取被测物体的左侧， 偏离被测物体中心(xb1,yb1,zb1)的位置， 放置第一个靶标， 然后采用相 机对靶标进行拍照， 并检测出第一个靶标在照片 中的像素位置， 其二维坐标记 作(u1,v1)， 并测量记录(xb1,yb1,zb1)的第一个靶标坐 标系与相机世界坐 标系的xoz平面旋转 夹角， 记作α1； 然后在被测物体的右侧， 偏离中心靶标位置(xb2,yb2,zb2)位置， 放置第二个靶 标， 然后采用相机对靶标进行拍照， 并检测出靶标在照片中的像素位置， 其二维坐标记作 (u2,v2)， 并测量记录(xb2,yb2,zb2)的第二靶标坐标系与相机世界坐标系的xoz平面旋转夹 角， 记作α2； 步骤S20， 根据所述的偏离中心靶标位置坐标以及相应辅助靶标坐标系与相机世界坐 标系的xoz平面旋转夹角， 解算两个靶标偏离中心靶标在相 机世界坐标系的位置偏离值如 下： xa1＝xb1 cosα1+zb1 sinα1； za1＝‑xb1 sinα1+zb1 cosα1； ya1＝yb1； xa1＝xb1 cosα1+zb1 sinα1； za2＝‑xb2 sinα2+zb2 cosα2； ya2＝yb2； 其中α1为第一个靶标坐标系与相机世界坐标系的xoz平面旋转夹角； (xa1,ya1,za1)为第 一个靶标偏离被测物体中心位置在相机世界坐标系的位置偏离值； α2为第二个靶标坐标系 与相机世界坐标系的xoz平 面旋转夹角； (xa2,ya2,za2)为第二个靶 标偏离被测物体中心位置 在相机世界坐标系的位置偏离值； 步骤S30， 根据所述的两个靶标偏离被测物体中心位置在相机世界坐标系的位置偏离 值以及两个靶标在照片 中的像素位置的二维坐标， 进行插值， 得到中间点偏离位置坐标数 据与中间点像素位置坐标 数据如下： 其中n为插 值点数， 该点数尽量取值较 大， 选取n ＞500以上； xc(i)为中间点偏离的x向坐 标； 、 yc(i)为中间点偏离的y向坐标； 、 zc(i)为中间点偏离的z向坐标； uc(i)为中间点像素位权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115439560 A 2置横坐标； vc(i)为中间点像素位置纵坐标； 步骤S40， 根据相机内外参数与所述的中间点偏离位置坐标数据与中间点像素位置坐 标数据求解世界坐标系综合数据与世界坐标误差数据、 世界坐标x向系 数数据、 世界坐标y 向系数数据、 世界坐标z向系数 数据如下： b(i)＝‑[r31(uc(i)‑u0)‑mr11]xc(i)‑[r32(uc(i)‑u0)‑mr12]yc(i)；‑[r33(uc(i)‑u0)‑mr13] zc(i)‑t3(uc(i)‑u0)+mt1‑[r31(vc(i)‑v0)‑nr21]xc(i)‑[r32(vc(i)‑v0)‑nr22]yc(i)‑[r33(vc (i)‑v0)‑nr23]zc(i)‑t3(vc(i)‑v0)+nt2 e(i)＝b(i+1) ‑b(i)； ax(i)＝[r31(uc(i)‑u0)‑mr11]+[r31(vc(i)‑v0)‑nr21]； ay(i)＝[r32(uc(i)‑u0)‑mr12]+[r32(vc(i)‑v0)‑nr22]； az(i)＝[r33(uc(i)‑u0)‑mr13]+[r33(vc‑v0)‑nr23]； 其中f为相机焦距， cx、 cy为照片每个像素的实际物理尺寸参数， 上述三个参数为相机的 内部参数； m为相机横向综合系数、 n相机纵向综合系数； b(i)为世界坐标系综合数据、 e(i) 为世界坐 标系误差数据； u0、 v0表示图像 坐标系的中心在像素坐 标系的像素位置横坐 标与纵 坐标； (t1,t2,t3)为相机坐标系与世界坐标系之间的三个轴向平移参数； (r11,r12,r13,r21, r22,r23,r31,r32,r33)为相机的九个旋转参数， 上述12个参数为相机的外部参数， 可以通过自 行测量与标定获得， ax(i)为世界坐标x向系数数据、 ay(i)为世界坐标y向系数数据、 az(i)为 世界坐标z向系数 数据； 步骤S50， 根据所述的世界坐标误差数据与世界坐标x向系数数据、 世界坐标y向系数数 据、 世界坐标z向系数数据， 设计x向、 y向、 z向非线性自适应规律， 分别求解被测物体位置在 世界坐标系x向、 y向、 z向的三维坐标如下： xw(i+1)＝xw(i)‑k1ax(i)fx； yw(i+1)＝yw(i)‑k2ay(i)fy； zw(i+1)＝zw(i)‑k3az(i)fz； i＝1,2,3, …,n； 其中ε1、 ε2、 ε3为常值参数； k1、 k2、 k3为常值参数， 用于调节自适应速度快慢； fx、 fy、 fz分 别为x向、 y向、 z向非线性自适应规律； xw(n)、 yw(n)、 zw(n)分别为被测物体位置在世界坐标 系x向、 y向、 z向的三维坐标。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115439560 A 3