专利名称：一种基于透视投影的空间圆形目标旋转运动参数测量方法
技术领域：
本发明涉及一种运动参数测量方法，尤其涉及一种基于透视投影的空间圆形目标旋转运动参数测量方法，属于圆形目标旋转参数测量领域。
背景技术：
从二维图像坐标中估计物体的三维信息是计算机视觉的一个基本问题。目前，对空间三维物体的跟踪和识别已经在智能机器人、自动汽车导航、摄像机标定及工业计量等领域中得到广泛的应用。基于计算机视觉和图像处理的图像分析方法已经成为在许多领域如实时测量、位置估计中普遍使用的方法。在过去已有的研究中，主要使用的特征为点、线和圆特征。作为一种特殊的二次曲线，圆形最为常见，常被用来进行三维定位估计，其原因主要有以下几个方面(1)许多产品有圆形的孔或圆形的表面轮廓，如各种工件、零部件的定位孔等；(2)在数学的观点来看，圆具有以下特征任意姿态下的圆，其透视投影总为椭圆，因为椭圆的中心对称性，所以可以用三个参数来唯一确定；(3)圆具有高的图像定位精度；(4)圆具有简单和紧凑的结构，易于识别。因为具有上述特性，圆形特征已经被应用在各种计算机视觉相关的领域。例如，使用圆形标志来进行移动机器人位置的精确估计、使用圆形标志来进行三维物体的识别、使用圆形表面轮廓来进行目标的三维姿态估计等。虽然已有许多国内外研究人员对空间圆形特征的位置和姿态进行了研究，并出现了利用圆形目标进行摄像机位置估计、摄像机标定等研究，但是对于圆形特征的运动，尤其是旋转运动的研究成果还未出现。圆形目标的旋转运动经常出现在实际生产中，如何测量圆形目标的旋转运动参数已经成为一个亟待解决的课题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提出一种基于透视投影原理的空间圆形目标旋转参数的测量方法。该方法针对圆形目标的旋转角度在士90°之内的情况，具体内容如下(1)通过拍摄已知尺寸的水平放置物体的图像，计算摄像机的有效焦距
权利要求
1. 一种基于透视投影的空间圆形目标旋转运动参数测量方法，所述圆形目标的旋转角度在士90°之内，其特征在于 该方法包括如下内容(1)通过拍摄已知尺寸的水平放置物体的图像，计算摄像机的有效焦距
2.根据权利要求1所述的基于透视投影的空间圆形目标旋转运动参数测量方法，其特征在于所述摄像机成像平面上目标物体像的宽度w的计算方法为 χ
3.根据权利要求1所述的基于透视投影的空间圆形目标旋转运动参数测量方法，其特征在于所述圆形目标为外形是圆形的物体或物体表面的圆形标志。
全文摘要
本发明公开了一种基于透视投影的空间圆形目标旋转运动参数测量方法，属于圆形目标旋转参数测量领域。该方法首先计算出摄像机的有效焦距，然后基于摄像机透视投影原理，对于面内旋转和非面内旋转的不同旋转模式，运用几何推理方法，得到当旋转运动发生时圆形目标直径的变化，从而可计算出目标的旋转角度，并可判定旋转方向，进而计算出目标的旋转角速度。本发明方法测量精度高、可靠性好、易于实现，尤其适用于基于图像分析的三维物体旋转运动参数测量。
文档编号G01B11/26GK102288134SQ20111012573
公开日2011年12月21日 申请日期2011年5月16日 优先权日2011年5月16日
发明者刘磊, 汪东华, 赵志敏 申请人:南京航空航天大学