结合人工信标和视觉SLAM的自主快速定位方法

针对环境复杂的工业现场中自主定位精度低、适应性差的问题,提出一种结合人工信标和视觉的同时定位与地图构建(Simultaneous localization and mapping,SLAM)的双相机定位系统。人工信标无需覆盖全空间布置,无需具备ID信息,通过两台相机分别拍摄信标及运行视觉SLAM算法完成全空间定位,利用信标定位算法恢复单目SLAM的尺度不确定因子并且建立起两种定位算法坐标系之间的关系,因此当相机视场由信标组成的控制场覆盖范围外再次移回其覆盖范围内时,可通过SLAM算法得到的系统位姿初值实现信标和像点的快速匹配,从而再次精确定位。将双相机定位系统安装在可穿戴的头盔上,测量人员头戴头盔便可实现高精度定位。分析了双相机头盔定位系统的工作原理,并进行了试验验证。试验结果表明,该方法精度较高、适应性强,可满足在信标无法全空间覆盖的复杂工业环境下的自主定位需求。

METHODS OF VISUAL RECOGNITION,POSITIONING AND ORIENTATING OF 3 D SIMPLE GEOMETRIC WORKPIECE

The methods of visual recognition,positioning and orienting with simple 3 D geometric workpieces are presented in this paper.The principle and operating process of multiple orientation run length coding based on general orientation run length coding and visual recognition method are described elaborately.The method of positioning and orientating based on the moment of inertia of the workpiece binary image is stated also.It has been applied in a research on flexible automatic coordinate measuring system formed by integrating computer aided design,computer vision and computer aided inspection planning,with a coordinate measuring machine.The results show that integrating computer vision with measurement system is a feasible and effective approach to improve their flexibility and automation.

精密角度基准下的多相机定位系统高精度标定

在视觉定位测量领域中的大尺寸测量、运动追踪、三维重建、视觉定位中,针对多相机定位系统中相机之间无公共视场或公共视场较小时系统标定困难、方法繁琐、精度低等问题,提出了一种基于精密二轴转台的多相机定位系统一体化标定方法。利用二轴转台提供角度基准,当转台一次转过所有相机视场时,各个相机依次拍摄标定图片,求解出各个相机内参以及各相机到转台的外参,利用转台坐标系中转计算相机之间的外参。整个标定过程由程序控制,实现了多相机系统采图标定的集成化、自动化,降低了标定工作量。分析了多相机定位系统的标定原理,并进行了实验验证。两相机内参重投影误差在0.17 pixel以内,系统定位精度在1 mm以内。结果表明,所提方法切实可行,精度较高,可操作性强,可应用于各种无公共视场或公共视场较小的多相机定位系统标定过程。