本發(fā)明涉及定位領(lǐng)域，尤其涉及一種物體定位方法、裝置和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的物體定位可以利用雙目視覺(jué)等原理實(shí)現(xiàn)，但雙目視覺(jué)方法需要設(shè)置兩個(gè)照相機(jī)來(lái)成像，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜?，F(xiàn)有技術(shù)中還可以利用單目照相機(jī)對(duì)物體進(jìn)行定位，其中，單目照相機(jī)可以根據(jù)物體近大遠(yuǎn)小的三角比例測(cè)量物體到相機(jī)的距離，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于標(biāo)定，但利用單目照相機(jī)進(jìn)行物體定位，精度比較低，定位不準(zhǔn)確。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的一個(gè)技術(shù)問(wèn)題是提供一種能夠提高物體定位精度的物體定位方法、裝置和系統(tǒng)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提出一種物體定位方法，包括：通過(guò)圖像獲取裝置獲取被測(cè)物體的粗略位置信息；通過(guò)點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取裝置獲取包含被測(cè)物體的點(diǎn)云數(shù)據(jù)；將圖像獲取裝置獲取的被測(cè)物體的粗略位置信息與點(diǎn)云數(shù)據(jù)中的空間坐標(biāo)相融合，確定被測(cè)物體的精確位置信息。

進(jìn)一步地，通過(guò)圖像獲取裝置獲取被測(cè)物體的位置信息包括：確定被測(cè)物體的成像在圖像獲取裝置拍攝圖像中的比例；根據(jù)被測(cè)物體的成像在圖像獲取裝置拍攝圖像中的比例確定被測(cè)物體到圖像獲取裝置的角度和距離信息。

進(jìn)一步地，將圖像獲取裝置獲取的被測(cè)物體的粗略位置信息與點(diǎn)云數(shù)據(jù)中的空間坐標(biāo)相融合，確定被測(cè)物體的精確位置信息包括：通過(guò)圖像獲取裝置識(shí)別被測(cè)物體的屬性；將圖像獲取裝置獲取的被測(cè)物體的粗略位置信息與點(diǎn)云數(shù)據(jù)中的空間坐標(biāo)相融合；基于圖像獲取裝置識(shí)別的被測(cè)物體的屬性確定點(diǎn)云數(shù)據(jù)中的被測(cè)物體的屬性，從而確定被測(cè)物體的精確位置信息。

進(jìn)一步地，將圖像獲取裝置獲取的被測(cè)物體的粗略位置信息與點(diǎn)云數(shù)據(jù)中的空間坐標(biāo)相融合包括：確定圖像獲取裝置與點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取裝置的相對(duì)位置信息；根據(jù)圖像獲取裝置與點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取裝置的相對(duì)位置信息，將圖像獲取裝置坐標(biāo)系下獲取的被測(cè)物體的粗略位置信息的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取裝置坐標(biāo)系下的坐標(biāo)；將被測(cè)物體的粗略位置信息在點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取裝置坐標(biāo)系下的坐標(biāo)與點(diǎn)云數(shù)據(jù)中的空間坐標(biāo)進(jìn)行匹配。

進(jìn)一步地，將圖像獲取裝置獲取的被測(cè)物體的粗略位置信息與點(diǎn)云數(shù)據(jù)中的空間坐標(biāo)相融合之前，還包括：確定圖像獲取裝置的平面視場(chǎng)角；根據(jù)圖像獲取裝置的平面視場(chǎng)角篩選點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取裝置獲取的包含被測(cè)物體的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步地，圖像獲取裝置的鏡頭中心與點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取裝置中心的連線與圖像獲取裝置的基線垂直。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，還提出一種物體定位裝置，包括：圖像數(shù)據(jù)獲取單元，用于獲取圖像獲取裝置采集的被測(cè)物體的粗略位置信息；點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取單元，用于獲取點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取裝置采集的包含被測(cè)物體的點(diǎn)云數(shù)據(jù)；被測(cè)物體定位單元，用于將圖像獲取裝置獲取的被測(cè)物體的粗略位置信息與點(diǎn)云數(shù)據(jù)中的空間坐標(biāo)相融合，確定被測(cè)物體的精確位置信息。

進(jìn)一步地，圖像數(shù)據(jù)獲取單元用于確定被測(cè)物體的成像在圖像獲取裝置拍攝圖像中的比例，根據(jù)被測(cè)物體的成像在圖像獲取裝置拍攝圖像中的比例確定被測(cè)物體到圖像獲取裝置的角度和距離信息。

進(jìn)一步地，圖像數(shù)據(jù)獲取單元還用于通過(guò)圖像獲取裝置識(shí)別被測(cè)物體的屬性；被測(cè)物體定位單元還用于將圖像獲取裝置獲取的被測(cè)物體的粗略位置信息與點(diǎn)云數(shù)據(jù)中的空間坐標(biāo)相融合，基于圖像獲取裝置識(shí)別的被測(cè)物體的屬性確定點(diǎn)云數(shù)據(jù)中的被測(cè)物體的屬性，從而確定被測(cè)物體的精確位置信息。

進(jìn)一步地，該裝置還包括相對(duì)位置確定單元和坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元；相對(duì)位置確定單元用于確定圖像獲取裝置與點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取裝置的相對(duì)位置信息；坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元用于根據(jù)圖像獲取裝置與點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取裝置的相對(duì)位置信息，將圖像獲取裝置坐標(biāo)系下獲取的被測(cè)物體的粗略位置信息的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取裝置坐標(biāo)系下的坐標(biāo)；其中，被測(cè)物體定位單元用于將被測(cè)物體的粗略位置信息在點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取裝置坐標(biāo)系下的坐標(biāo)與點(diǎn)云數(shù)據(jù)中的空間坐標(biāo)進(jìn)行匹配，確定被測(cè)物體在點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取裝置坐標(biāo)系下的精確坐標(biāo)。

進(jìn)一步地，該裝置還包括點(diǎn)云數(shù)據(jù)篩選單元，其中，圖像數(shù)據(jù)獲取單元還用于獲取圖像獲取裝置的平面視場(chǎng)角；點(diǎn)云數(shù)據(jù)篩選單元用于根據(jù)圖像獲取裝置的平面視場(chǎng)角篩選點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取裝置獲取的包含被測(cè)物體的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，還提出一種物體定位系統(tǒng)，包括圖像獲取裝置、點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取裝置和上述的物體定位裝置。

進(jìn)一步地，圖像獲取裝置的鏡頭中心與點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取裝置中心的連線與圖像獲取裝置的基線垂直。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，還提出一種物體定位裝置，包括：存儲(chǔ)器；以及耦接至存儲(chǔ)器的處理器，處理器被配置為基于存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器的指令執(zhí)行如上的方法。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，還提出一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序指令，該指令被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)上述的方法的步驟。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)圖像獲取裝置獲取被測(cè)物體的粗略位置信息；通過(guò)點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取裝置獲取包含被測(cè)物體的點(diǎn)云數(shù)據(jù)；將圖像獲取裝置獲取的被測(cè)物體的粗略位置信息與點(diǎn)云數(shù)據(jù)中的空間坐標(biāo)相融合，確定被測(cè)物體的精確位置信息。本發(fā)明實(shí)施例利用低成本的圖像獲取裝置，與點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取裝置結(jié)合，進(jìn)而將點(diǎn)云數(shù)據(jù)中的被測(cè)物體識(shí)別出來(lái)，提高了被測(cè)物體定位的精度。

通過(guò)以下參照附圖對(duì)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征及其優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得清楚。

附圖說(shuō)明

構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分的附圖描述了本發(fā)明的實(shí)施例，并且連同說(shuō)明書(shū)一起用于解釋本發(fā)明的原理。

參照附圖，根據(jù)下面的詳細(xì)描述，可以更加清楚地理解本發(fā)明，其中：

圖1為本發(fā)明物體定位方法的一個(gè)實(shí)施例的流程示意圖。

圖2為本發(fā)明圖像獲取裝置和點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取裝置安裝位置示意圖。

圖3為本發(fā)明物體定位方法的另一個(gè)實(shí)施例的流程示意圖。

圖4為本發(fā)明利用圖像獲取裝置拍攝被測(cè)物體的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。

圖5為本發(fā)明物體定位方法的再一個(gè)實(shí)施例的流程示意圖。

圖6為本發(fā)明圖像獲取裝置平面視場(chǎng)角示意圖。

圖7為本發(fā)明物體定位裝置的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8為本發(fā)明物體定位裝置的另一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖9為本發(fā)明物體定位裝置的再一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖10為本發(fā)明物體定位系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖11為本發(fā)明物體定位系統(tǒng)的一個(gè)具體應(yīng)用示意圖。

圖12為本發(fā)明物體定位裝置的又一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖13為本發(fā)明物體定位裝置的又一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在將參照附圖來(lái)詳細(xì)描述本發(fā)明的各種示例性實(shí)施例。應(yīng)注意到：除非另外具體說(shuō)明，否則在這些實(shí)施例中闡述的部件和步驟的相對(duì)布置、數(shù)字表達(dá)式和數(shù)值不限制本發(fā)明的范圍。

同時(shí)，應(yīng)當(dāng)明白，為了便于描述，附圖中所示出的各個(gè)部分的尺寸并不是按照實(shí)際的比例關(guān)系繪制的。

以下對(duì)至少一個(gè)示例性實(shí)施例的描述實(shí)際上僅僅是說(shuō)明性的，決不作為對(duì)本發(fā)明及其應(yīng)用或使用的任何限制。

對(duì)于相關(guān)領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的技術(shù)、方法和設(shè)備可能不作詳細(xì)討論，但在適當(dāng)情況下，所述技術(shù)、方法和設(shè)備應(yīng)當(dāng)被視為授權(quán)說(shuō)明書(shū)的一部分。

在這里示出和討論的所有示例中，任何具體值應(yīng)被解釋為僅僅是示例性的，而不是作為限制。因此，示例性實(shí)施例的其它示例可以具有不同的值。

應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號(hào)和字母在下面的附圖中表示類似項(xiàng)，因此，一旦某一項(xiàng)在一個(gè)附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步討論。

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

圖1為本發(fā)明物體定位方法的一個(gè)實(shí)施例的流程示意圖。該方法包括以下步驟：

在步驟110，通過(guò)圖像獲取裝置獲取被測(cè)物體的粗略位置信息。其中，該實(shí)施例中的圖像獲取裝置可以為相機(jī)，具體可以為單目相機(jī)，粗略位置信息指利用圖像獲取裝置進(jìn)行定位時(shí)獲取的被測(cè)物體的位置信息。被測(cè)測(cè)物體可以為紅綠燈、交通標(biāo)志牌、標(biāo)志性建筑等任何拍攝的物體，前提是知道物體的真實(shí)長(zhǎng)寬高。例如，可以通過(guò)單目相機(jī)測(cè)得紅綠燈到相機(jī)的大約距離，以及該紅綠燈相對(duì)于相機(jī)的角度信息。

在步驟120，通過(guò)點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取裝置獲取包含被測(cè)物體的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。其中，點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取裝置可以為激光點(diǎn)云掃描儀，激光點(diǎn)云掃描儀可以利用激光反射的固有物理特征，將激光發(fā)射器裝在轉(zhuǎn)動(dòng)裝置上，實(shí)現(xiàn)面狀掃描，將采收集的空間位置信息進(jìn)行輸出，結(jié)合處理軟件，可以快速的在pc系統(tǒng)上面實(shí)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)環(huán)境的電子化還原再現(xiàn)。但激光點(diǎn)云掃描儀輸出的所有坐標(biāo)點(diǎn)都是零散點(diǎn)，坐標(biāo)之間沒(méi)有相鄰屬性關(guān)系，因此，通過(guò)激光點(diǎn)云掃描儀可以知道哪些地方有物體的輪廓，但不能直接分辨出該物體的屬性，例如，該物體是交通燈還是樹(shù)上的炫光。

在步驟130，將圖像獲取裝置獲取的被測(cè)物體的粗略位置信息與點(diǎn)云數(shù)據(jù)中的空間坐標(biāo)相融合，確定被測(cè)物體的精確位置信息。其中，精確位置信息指利用點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取裝置進(jìn)行定位時(shí)獲取的被測(cè)物體的位置信息。將圖像獲取裝置的成像結(jié)果與點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取裝置的成像結(jié)果進(jìn)行空間匹配，可以得到同一目標(biāo)物體在兩套設(shè)備結(jié)果內(nèi)的位置關(guān)系，之后，使用圖像獲取裝置給此目標(biāo)物體定性，再通過(guò)點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取裝置給此目標(biāo)物體定位置，因此，可以得到被測(cè)物體的精確位置信息。

在該實(shí)施例中，通過(guò)圖像獲取裝置獲取被測(cè)物體的粗略位置信息；通過(guò)點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取裝置獲取包含被測(cè)物體的點(diǎn)云數(shù)據(jù)；將圖像獲取裝置獲取的被測(cè)物體的粗略位置信息與點(diǎn)云數(shù)據(jù)中的空間坐標(biāo)相融合，確定被測(cè)物體的精確位置信息。利用低成本的圖像獲取裝置，與點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取裝置結(jié)合，進(jìn)而將點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取裝置中的被測(cè)物體識(shí)別出來(lái)，提高了被測(cè)物體定位的精度。

在一個(gè)實(shí)施例中，如圖2所示，可以將圖像獲取裝置210與點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取裝置220同時(shí)固定在一個(gè)平臺(tái)230上，其中，圖像獲取裝置鏡頭中心(坐標(biāo)系原點(diǎn))與點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取裝置(坐標(biāo)原點(diǎn))盡量接近，且兩個(gè)中心的中心點(diǎn)連線240，最好與圖像獲取裝置基線211呈垂直關(guān)系。如圖3所示，該物體定位方法包括以下步驟：

在步驟310，確定被測(cè)物體的成像在圖像獲取裝置拍攝圖像中的比例。其中，圖像獲取裝置的成像中的物體符合近大遠(yuǎn)小的三角比例。如圖4所示，通過(guò)多次重復(fù)測(cè)試，被測(cè)物體現(xiàn)實(shí)中寬帶例如為1米。在不同距離圖像獲取裝置的位置，拍攝成像在照片中的寬度有如表1所示：

表1

在步驟320，根據(jù)被測(cè)物體的成像在圖像獲取裝置拍攝圖像中的比例確定被測(cè)物體到圖像獲取裝置的角度和距離信息。根據(jù)表1中的關(guān)系，可以看出這是一個(gè)相似三角形正比例關(guān)系，即k＝拍攝距離*成像所占比例，其中，為對(duì)應(yīng)每個(gè)型號(hào)圖像獲取裝置(相機(jī))的固定系數(shù)。例如，當(dāng)被測(cè)物體為紅綠燈箱，其寬帶為1米，當(dāng)紅綠燈箱占照片基線寬的1/4，那么可計(jì)算得到該1米寬的物體(紅綠燈)距離圖像獲取裝置大約為10米。另外，根據(jù)被測(cè)物體的成像在圖像獲取裝置拍攝圖像中的比例，還可以確定被測(cè)物體到圖像獲取裝置的角度。

在步驟330，通過(guò)點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取裝置獲取包含被測(cè)物體的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。

在步驟340，通過(guò)圖像獲取裝置識(shí)別被測(cè)物體的屬性。即通過(guò)相機(jī)拍攝的照片識(shí)別出被測(cè)物體是什么。

在步驟350，將圖像獲取裝置獲取的被測(cè)物體的粗略位置信息與點(diǎn)云數(shù)據(jù)中的空間坐標(biāo)相融合。

在步驟360，基于圖像獲取裝置識(shí)別的被測(cè)物體的屬性確定點(diǎn)云數(shù)據(jù)中的被測(cè)物體的屬性，從而確定被測(cè)物體的精確位置信息。當(dāng)燈箱占橫向基線的3/16～4/16的寬度時(shí)，由于圖像獲取裝置和點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取裝置具有固定角度關(guān)系，可以知道這張照片的3/16～4/16的角度區(qū)間，對(duì)應(yīng)到空間點(diǎn)云里的空間坐標(biāo)，從而確定點(diǎn)云數(shù)據(jù)中的被測(cè)物體為燈箱，由于通過(guò)點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取裝置獲知各坐標(biāo)點(diǎn)的精確位置，進(jìn)而可以確定該燈箱的精確位置信息。

在該實(shí)施例中，根據(jù)被測(cè)物體的成像在圖像獲取裝置拍攝圖像中的比例確定被測(cè)物體到圖像獲取裝置的角度和距離信息，通過(guò)點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取裝置獲取包含被測(cè)物體的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，將圖像獲取裝置獲取的被測(cè)物體的粗略位置信息與點(diǎn)云數(shù)據(jù)中的空間坐標(biāo)相融合，利用圖像獲取裝置識(shí)別被測(cè)物體的屬性確定點(diǎn)云數(shù)據(jù)中的被測(cè)物體的屬性，從而確定被測(cè)物體的精確位置信息，因此，提高了物體定位的準(zhǔn)確性。另外，由于圖像獲取裝置的成本很低，還可以減少整個(gè)系統(tǒng)的總體成本。

圖5為本發(fā)明物體定位方法的再一個(gè)實(shí)施例的流程示意圖。該方法包括以下步驟：

在步驟510，確定被測(cè)物體的成像在圖像獲取裝置拍攝圖像中的比例。

在步驟520，根據(jù)被測(cè)物體的成像在圖像獲取裝置拍攝圖像中的比例確定被測(cè)物體到圖像獲取裝置的角度和距離信息。

在步驟530，通過(guò)點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取裝置獲取包含被測(cè)物體的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。

在步驟540，通過(guò)圖像獲取裝置識(shí)別被測(cè)物體的屬性。

在步驟550，確定圖像獲取裝置與點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取裝置的相對(duì)位置信息。

在步驟560，根據(jù)圖像獲取裝置與點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取裝置的相對(duì)位置信息，將圖像獲取裝置坐標(biāo)系下獲取的被測(cè)物體的粗略位置信息的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取裝置坐標(biāo)系下的坐標(biāo)。例如，圖像獲取裝置位于點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取裝置前方30cm位置，偏下方30cm位置。那么需要將圖像獲取裝置得到的各坐標(biāo)點(diǎn)導(dǎo)入到點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取裝置系統(tǒng)中的時(shí)候，在點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取裝置坐標(biāo)系(這時(shí)其實(shí)是慣導(dǎo)gps坐標(biāo)系)在xyz方向上做前30cm下30cm的坐標(biāo)分量補(bǔ)償。例如平面關(guān)系上，點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取裝置前方1.3米位置有目標(biāo)物體，根據(jù)上述補(bǔ)償，軟件需要減去圖像獲取裝置與激光的平面前方30cm的位置差，推測(cè)出圖像獲取裝置前方1米位置是該目標(biāo)物體。

在步驟570，將被測(cè)物體的粗略位置信息在點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取裝置坐標(biāo)系下的坐標(biāo)與點(diǎn)云數(shù)據(jù)中的空間坐標(biāo)進(jìn)行匹配。

在步驟580，基于圖像獲取裝置識(shí)別被測(cè)物體的屬性確定點(diǎn)云數(shù)據(jù)中的被測(cè)物體的屬性，從而確定被測(cè)物體在點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取裝置坐標(biāo)系下的精確坐標(biāo)。

在該實(shí)施例中，將圖像獲取裝置數(shù)據(jù)與點(diǎn)云數(shù)據(jù)相融合，雖然圖像獲取裝置的測(cè)距和坐標(biāo)精度不高，但利用圖像獲取裝置識(shí)別物體的屬性，可以識(shí)別出點(diǎn)云數(shù)據(jù)中的被測(cè)物體，進(jìn)而利用點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取裝置輸出的空間位置信息對(duì)被測(cè)物體定位，得到物體在激光點(diǎn)云中高精度的厘米級(jí)坐標(biāo)。

在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，可以先確定圖像獲取裝置的平面視場(chǎng)角，根據(jù)圖像獲取裝置的平面視場(chǎng)角篩選點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取裝置獲取的包含被測(cè)物體的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。如圖6所示，可以預(yù)先在圖像獲取裝置610前方30米位置擺放100米長(zhǎng)的尺子620，其中，尺子620與圖像獲取裝置610中央視線垂直。其中，ab為30米，bc為17.32米，ac為36.64米，該視場(chǎng)角為∠bac的2倍，即可以確定視場(chǎng)角為60°。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，此處視場(chǎng)角僅用于舉例，還可以利用其他方法獲知視場(chǎng)角的大小。例如，根據(jù)圖像獲取裝置出廠配件參數(shù)做正算，其中，工業(yè)相機(jī)的每一款每一臺(tái)都會(huì)提供視場(chǎng)角說(shuō)明及特有的空間內(nèi)外參數(shù)。

由于點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取裝置可以獲得360°的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，而在實(shí)際應(yīng)用中，不需要那么多的數(shù)據(jù)，針對(duì)同一被測(cè)物體，其位置是固定的，因此，可以利用圖像獲取裝置的平面視場(chǎng)角的范圍去限定點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取裝置測(cè)得點(diǎn)云數(shù)據(jù)的范圍，減少點(diǎn)云數(shù)據(jù)量，進(jìn)而減少后續(xù)操作的計(jì)算量。

圖7為本發(fā)明物體定位裝置的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。該裝置包括圖像數(shù)據(jù)獲取單元710、點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取單元720和被測(cè)物體定位單元730。

圖像數(shù)據(jù)獲取單元710用于獲取圖像獲取裝置采集的被測(cè)物體的粗略位置信息。其中，該實(shí)施例中的圖像獲取裝置可以為相機(jī)，具體可以為單目相機(jī)，粗略位置信息指利用圖像獲取裝置進(jìn)行定位時(shí)獲取的被測(cè)物體的位置信息。被測(cè)測(cè)物體可以為紅綠燈、交通標(biāo)志牌、標(biāo)志性建筑等任何拍攝的物體，前提是知道物體的真實(shí)長(zhǎng)寬高。例如，可以通過(guò)單目相機(jī)測(cè)得紅綠燈到相機(jī)的大約距離，以及該紅綠燈相對(duì)于相機(jī)的角度信息。

點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取單元720用于獲取點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取裝置采集的包含被測(cè)物體的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。其中，點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取裝置可以為激光點(diǎn)云掃描儀，其輸出的所有坐標(biāo)點(diǎn)都是零散點(diǎn)，坐標(biāo)之間沒(méi)有相鄰屬性關(guān)系，因此，通過(guò)點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取裝置可以知道哪些地方有物體的輪廓，但不能直接分辨出該物體的屬性。

被測(cè)物體定位單元730用于將圖像獲取裝置獲取的被測(cè)物體的粗略位置信息與點(diǎn)云數(shù)據(jù)中的空間坐標(biāo)相融合，確定被測(cè)物體的精確位置信息。其中，精確位置信息指利用點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取裝置進(jìn)行定位時(shí)獲取的被測(cè)物體的位置信息。將圖像獲取裝置的成像結(jié)果與點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取裝置的成像結(jié)果進(jìn)行空間匹配，可以得到同一目標(biāo)物體在兩套設(shè)備結(jié)果內(nèi)的位置關(guān)系，之后，使用圖像獲取裝置給此目標(biāo)物體定性，再通過(guò)點(diǎn)云給此目標(biāo)物體定位置，因此，可以得到被測(cè)物體的精確位置信息。

在該實(shí)施例中，通過(guò)圖像獲取裝置獲取被測(cè)物體的粗略位置信息；通過(guò)點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取裝置獲取包含被測(cè)物體的點(diǎn)云數(shù)據(jù)；將圖像獲取裝置獲取的被測(cè)物體的粗略位置信息與點(diǎn)云數(shù)據(jù)中的空間坐標(biāo)相融合，確定被測(cè)物體的精確位置信息。利用低成本的圖像獲取裝置，與點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取裝置結(jié)合，進(jìn)而將點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取裝置中的被測(cè)物體識(shí)別出來(lái)，提高了被測(cè)物體定位的精度。

在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，圖像數(shù)據(jù)獲取單元710還用于確定被測(cè)物體的成像在圖像獲取裝置拍攝圖像中的比例，根據(jù)被測(cè)物體的成像在圖像獲取裝置拍攝圖像中的比例確定被測(cè)物體到圖像獲取裝置的角度和距離信息。其中，圖像獲取裝置的成像中的物體符合近大遠(yuǎn)小的三角比例。例如，根據(jù)表1中的關(guān)系，當(dāng)被測(cè)物體為紅綠燈箱，其寬帶為1米，當(dāng)紅綠燈箱占照片基線寬的1/4，那么可計(jì)算得到該1米寬的物體(紅綠燈)距離圖像獲取裝置大約為10米。另外，根據(jù)被測(cè)物體的成像在圖像獲取裝置拍攝圖像中的比例，還可以確定被測(cè)物體到圖像獲取裝置的角度。圖像數(shù)據(jù)獲取單元710還用于通過(guò)圖像獲取裝置識(shí)別被測(cè)物體的屬性。即通過(guò)圖像獲取裝置拍攝的照片識(shí)別出被測(cè)物體是什么。

點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取單元720用于獲取點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取裝置采集的包含被測(cè)物體的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。

被測(cè)物體定位單元730用于將圖像獲取裝置獲取的被測(cè)物體的粗略位置信息與點(diǎn)云數(shù)據(jù)中的空間坐標(biāo)相融合，基于圖像獲取裝置識(shí)別的被測(cè)物體的屬性確定點(diǎn)云數(shù)據(jù)中的被測(cè)物體的屬性，從而確定被測(cè)物體的精確位置信息。當(dāng)燈箱占橫向基線的3/16～4/16的寬度時(shí)，由于圖像獲取裝置和點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取裝置具有固定角度關(guān)系，可以知道這張照片的3/16～4/16的角度區(qū)間，對(duì)應(yīng)到空間點(diǎn)云里的空間坐標(biāo)，從而確定點(diǎn)云數(shù)據(jù)中的被測(cè)物體為燈箱，由于通過(guò)點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取裝置獲知各坐標(biāo)點(diǎn)的精確位置，進(jìn)而可以確定該燈箱的精確位置信息。

在該實(shí)施例中，根據(jù)被測(cè)物體的成像在圖像獲取裝置拍攝圖像中的比例確定被測(cè)物體到圖像獲取裝置的角度和距離信息，通過(guò)點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取裝置獲取包含被測(cè)物體的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，將圖像獲取裝置獲取的被測(cè)物體的粗略位置信息與點(diǎn)云數(shù)據(jù)中的空間坐標(biāo)相融合，利用圖像獲取裝置識(shí)別被測(cè)物體的屬性確定點(diǎn)云數(shù)據(jù)中的被測(cè)物體的屬性，從而確定被測(cè)物體的精確位置信息，因此，提高了物體定位的準(zhǔn)確性。另外，由于圖像獲取裝置的成本很低，還可以減少整個(gè)系統(tǒng)的總體成本。

在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，如圖8所示，該裝置還可以包括相對(duì)位置確定單元740和坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元750。

其中，相對(duì)位置確定單元740用于確定圖像獲取裝置與點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取裝置的相對(duì)位置信息。

坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元750用于根據(jù)圖像獲取裝置與點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取裝置的相對(duì)位置信息，將圖像獲取裝置坐標(biāo)系下獲取的被測(cè)物體的粗略位置信息的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取裝置坐標(biāo)系下的坐標(biāo)。例如，圖像獲取裝置位于點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取裝置前方30cm位置，偏下方30cm位置。那么需要將圖像獲取裝置得到的各坐標(biāo)點(diǎn)導(dǎo)入到點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取裝置中的時(shí)候，在點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取裝置坐標(biāo)系(這時(shí)其實(shí)是慣導(dǎo)gps坐標(biāo)系)在xyz方向上做前30cm下30cm的坐標(biāo)分量補(bǔ)償。例如平面關(guān)系上，點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取裝置前方1.3米位置有目標(biāo)物體，根據(jù)上述補(bǔ)償，軟件需要減去圖像獲取裝置與激光的平面前方30cm的位置差，推測(cè)出圖像獲取裝置前方1米位置是該目標(biāo)物體。

被測(cè)物體定位單元730用于將被測(cè)物體的粗略位置信息在點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取裝置坐標(biāo)系下的坐標(biāo)與點(diǎn)云數(shù)據(jù)中的空間坐標(biāo)進(jìn)行匹配，基于圖像獲取裝置識(shí)別被測(cè)物體的屬性確定點(diǎn)云數(shù)據(jù)中的被測(cè)物體的屬性，從而確定被測(cè)物體在點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取裝置坐標(biāo)系下的精確坐標(biāo)。

在該實(shí)施例中，將圖像獲取裝置數(shù)據(jù)與點(diǎn)云數(shù)據(jù)相融合，雖然圖像獲取裝置的測(cè)距和坐標(biāo)精度不高，但利用圖像獲取裝置識(shí)別物體的屬性，可以識(shí)別出點(diǎn)云數(shù)據(jù)中的被測(cè)物體，進(jìn)而利用點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取裝置輸出的空間位置信息對(duì)被測(cè)物體定位，得到物體在激光點(diǎn)云中高精度的厘米級(jí)坐標(biāo)。

在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，如圖9所示，該裝置還可以包括點(diǎn)云數(shù)據(jù)篩選單元760，其中，圖像數(shù)據(jù)獲取單元710還用于獲取圖像獲取裝置的平面視場(chǎng)角，具體如圖6所示。點(diǎn)云數(shù)據(jù)篩選單元760用于根據(jù)圖像獲取裝置的平面視場(chǎng)角篩選點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取裝置獲取的包含被測(cè)物體的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。由于點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取裝置可以獲得360°的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，而在實(shí)際應(yīng)用中，不需要那么多的數(shù)據(jù)，針對(duì)同一被測(cè)物體，其位置的固定的，因此，可以利用圖像獲取裝置的平面視場(chǎng)角的范圍去限定點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取裝置測(cè)得點(diǎn)云數(shù)據(jù)的范圍，減少點(diǎn)云數(shù)據(jù)量，進(jìn)而減少后續(xù)操作的計(jì)算量。

圖10為本發(fā)明物體定位系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。該系統(tǒng)包括圖像獲取裝置1010、點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取裝置1020和物體定位裝置1030，其中，物體定位裝置1030已在上述實(shí)施例中進(jìn)行了詳細(xì)介紹。圖像獲取裝置1010和點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取裝置1020可以同時(shí)固定在一個(gè)平臺(tái)上，其中，圖像獲取裝置1010可以為相機(jī)，點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取裝置1020可以為激光點(diǎn)云掃描儀，如圖2所示，相機(jī)鏡頭中心(坐標(biāo)系原點(diǎn))與激光掃描儀系統(tǒng)(坐標(biāo)原點(diǎn))盡量接近，且兩個(gè)中心的中心點(diǎn)連線，最好與相機(jī)基線呈垂直關(guān)系。其中，圖像獲取裝置1010可以為單目相機(jī)，該通過(guò)圖像獲取裝置拍攝的物體的照片可以識(shí)別出物體的屬性以及物體相對(duì)于圖像獲取裝置的位置。點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取裝置1020能夠?qū)崿F(xiàn)面狀掃描，將采收集的空間位置信息進(jìn)行輸出，但點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取裝置輸出的所有坐標(biāo)點(diǎn)都是零散點(diǎn)，坐標(biāo)之間沒(méi)有相鄰屬性關(guān)系，因此，通過(guò)點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取裝置可以知道哪些地方有物體的輪廓，但不能直接分辨出該物體的屬性。物體定位裝置1030將圖像獲取裝置1010的成像結(jié)果與點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取裝置1020的成像結(jié)果進(jìn)行空間匹配，可以得到同一目標(biāo)物體在在兩套設(shè)備結(jié)果內(nèi)的位置關(guān)系，之后，使用圖像獲取裝置1010給此目標(biāo)物體定性，再通過(guò)點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取裝置1020給此目標(biāo)物體定位置。

在該實(shí)例中，將圖像獲取裝置和點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取裝置做結(jié)合標(biāo)定，使用圖像獲取裝置的識(shí)別物體的屬性，即可通過(guò)低成本的相機(jī)，將激光點(diǎn)云中的物體識(shí)別出來(lái)，得到物體在激光點(diǎn)云中高精度的厘米級(jí)坐標(biāo)，提高了生產(chǎn)效率，減少人工成本。

本發(fā)明的物體定位系統(tǒng)可以置于移動(dòng)汽車(或者小型移動(dòng)車輛上)即可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)紅綠燈的激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)采集。

在一個(gè)具體實(shí)施例中，如圖11所示，通過(guò)單目相機(jī)1110拍攝道路上的紅綠燈箱，拍攝出的照片如方框1111所示，通過(guò)上述實(shí)施例中的方法，可以知道紅綠燈箱在照片的所占比例，由于已知紅綠燈箱的大小，因此，可以知道該紅綠燈箱距離單目相機(jī)1110的大概位置。通過(guò)激光點(diǎn)云掃描儀1120進(jìn)行面狀掃描，根據(jù)點(diǎn)云的每個(gè)點(diǎn)尋找臨近點(diǎn)，記錄他們的高度變化趨勢(shì)，當(dāng)燈桿部分是由一些柱狀點(diǎn)云逐步升高形成的，且在某一高度上，點(diǎn)云開(kāi)始沿平面方向再次集中的向某個(gè)角度拓展(橫桿部分)，此時(shí)可以判斷這些點(diǎn)云是疑似紅綠燈，即圓圈1121位置，1122為疑似紅綠燈，其中，1123可能為燈桿。然后通過(guò)物體定位裝置(未示出)進(jìn)行坐標(biāo)標(biāo)定，由于已知單目相機(jī)1110與激光點(diǎn)云掃描儀1120的相對(duì)位置，即單目相機(jī)1110的鏡頭中心與激光點(diǎn)云掃描儀1120中心的連線與相機(jī)的基線垂直。因此，可以將單目相機(jī)坐標(biāo)系下獲取的紅綠燈箱的粗略位置信息的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為激光點(diǎn)云掃描儀坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，進(jìn)而識(shí)別出1122確實(shí)為紅綠燈，從而獲知紅綠燈的精確位置信息。

在上述實(shí)施例中，單目相機(jī)與激光點(diǎn)云的數(shù)據(jù)融合方法，使用單目相機(jī)的識(shí)別物體的屬性(牌子、人、車、紅綠燈)，但測(cè)距和坐標(biāo)精度很差。接下來(lái)將照相信息做開(kāi)發(fā)，軟件自動(dòng)化對(duì)應(yīng)到激光點(diǎn)云中，得到物體在激光點(diǎn)云中高精度的厘米級(jí)坐標(biāo)。另外，各設(shè)備成本較低，以便應(yīng)用推廣。

圖12為本發(fā)明物體定位裝置的又一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。該裝置包括存儲(chǔ)器1210和處理器1220。

存儲(chǔ)器1210可以是磁盤(pán)、閃存或其它任何非易失性存儲(chǔ)介質(zhì)。存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)圖1、3、5所對(duì)應(yīng)實(shí)施例中的指令。

處理器1220耦接至存儲(chǔ)器1210，可以作為一個(gè)或多個(gè)集成電路來(lái)實(shí)施，例如微處理器或微控制器。該處理器1220用于執(zhí)行存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的指令，提高了被測(cè)物體定位的精度。

在一個(gè)實(shí)施例中，還可以如圖13所示，該物體定位裝置1300包括存儲(chǔ)器1310和處理器1320。處理器1320通過(guò)bus總線1330耦合至存儲(chǔ)器1310。該物體定位裝置1300還可以通過(guò)存儲(chǔ)接口1340連接至外部存儲(chǔ)裝置1350以便調(diào)用外部數(shù)據(jù)，還可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口1360連接至網(wǎng)絡(luò)或者另外一臺(tái)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(未標(biāo)出)，此處不再進(jìn)行詳細(xì)介紹。

在該實(shí)施例中，通過(guò)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)數(shù)據(jù)指令，再通過(guò)處理器處理上述指令，提高被測(cè)物體定位的精度。

在另一個(gè)實(shí)施例中，一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序指令，該指令被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)圖1、3、5所對(duì)應(yīng)實(shí)施例中的方法的步驟。本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員應(yīng)明白，本發(fā)明的實(shí)施例可提供為方法、裝置、或計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。因此，本發(fā)明可采用完全硬件實(shí)施例、完全軟件實(shí)施例、或結(jié)合軟件和硬件方面的實(shí)施例的形式。而且，本發(fā)明可采用在一個(gè)或多個(gè)其中包含有計(jì)算機(jī)可用程序代碼的計(jì)算機(jī)可用非瞬時(shí)性存儲(chǔ)介質(zhì)(包括但不限于磁盤(pán)存儲(chǔ)器、cd-rom、光學(xué)存儲(chǔ)器等)上實(shí)施的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的形式。

本發(fā)明是參照根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法、設(shè)備(系統(tǒng))和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的流程圖和/或方框圖來(lái)描述的。應(yīng)理解可由計(jì)算機(jī)程序指令實(shí)現(xiàn)流程圖和/或方框圖中的每一流程和/或方框以及流程圖和/或方框圖中的流程和/或方框的結(jié)合?？商峁┻@些計(jì)算機(jī)程序指令到通用計(jì)算機(jī)、專用計(jì)算機(jī)、嵌入式處理機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器以產(chǎn)生一個(gè)機(jī)器，使得通過(guò)計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器執(zhí)行的指令產(chǎn)生用于實(shí)現(xiàn)在流程圖一個(gè)流程或多個(gè)流程和/或方框圖一個(gè)方框或多個(gè)方框中指定的功能的裝置。

這些計(jì)算機(jī)程序指令也可存儲(chǔ)在能引導(dǎo)計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備以特定方式工作的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器中，使得存儲(chǔ)在該計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器中的指令產(chǎn)生包括指令裝置的制造品，該指令裝置實(shí)現(xiàn)在流程圖一個(gè)流程或多個(gè)流程和/或方框圖一個(gè)方框或多個(gè)方框中指定的功能。

這些計(jì)算機(jī)程序指令也可裝載到計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備上，使得在計(jì)算機(jī)或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行一系列操作步驟以產(chǎn)生計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的處理，從而在計(jì)算機(jī)或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行的指令提供用于實(shí)現(xiàn)在流程圖一個(gè)流程或多個(gè)流程和/或方框圖一個(gè)方框或多個(gè)方框中指定的功能的步驟。

至此，已經(jīng)詳細(xì)描述了本發(fā)明。為了避免遮蔽本發(fā)明的構(gòu)思，沒(méi)有描述本領(lǐng)域所公知的一些細(xì)節(jié)。本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)上面的描述，完全可以明白如何實(shí)施這里公開(kāi)的技術(shù)方案。

可能以許多方式來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方法以及裝置。例如，可通過(guò)軟件、硬件、固件或者軟件、硬件、固件的任何組合來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方法以及裝置。用于所述方法的步驟的上述順序僅是為了進(jìn)行說(shuō)明，本發(fā)明的方法的步驟不限于以上具體描述的順序，除非以其它方式特別說(shuō)明。此外，在一些實(shí)施例中，還可將本發(fā)明實(shí)施為記錄在記錄介質(zhì)中的程序，這些程序包括用于實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的方法的機(jī)器可讀指令。因而，本發(fā)明還覆蓋存儲(chǔ)用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的程序的記錄介質(zhì)。

雖然已經(jīng)通過(guò)示例對(duì)本發(fā)明的一些特定實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，以上示例僅是為了進(jìn)行說(shuō)明，而不是為了限制本發(fā)明的范圍。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，可在不脫離本發(fā)明的范圍和精神的情況下，對(duì)以上實(shí)施例進(jìn)行修改。本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求來(lái)限定。