一種目標(biāo)定位方法及裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種目標(biāo)定位方法及裝置，涉及圖像處理領(lǐng)域，所述方法包括：獲取目標(biāo)物在當(dāng)前場(chǎng)景中的全局三維圖像和在局部場(chǎng)景中的局部三維圖像。將所述全局三維圖像轉(zhuǎn)換為全局二維圖像，將所述局部三維圖像轉(zhuǎn)換為局部二維圖像。查找到與所述局部二維圖像內(nèi)的多條直線段匹配度滿足預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的所述全局二維圖像內(nèi)的所有直線段構(gòu)成的圖形。根據(jù)所查找到的圖形對(duì)應(yīng)的三維圖像與所述全局三維圖像的位置以及所述目標(biāo)物在所述局部二維圖像內(nèi)的位置確定所述目標(biāo)物在所述全局三維圖像內(nèi)的位置。相對(duì)于現(xiàn)有的其他定位方式，本發(fā)明提供的目標(biāo)定位方法不需要借助無(wú)線信號(hào)發(fā)射器，提高了定位精確度以及降低了計(jì)算復(fù)雜度，獨(dú)立性更強(qiáng)。
【專利說(shuō)明】
一種目標(biāo)定位方法及裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及圖像處理領(lǐng)域，具體而言，涉及一種目標(biāo)定位方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]機(jī)器人定位是指實(shí)時(shí)確定機(jī)器人自身在環(huán)境中的位置和姿態(tài)。機(jī)器人自主定位屬于機(jī)器人智能控制裝置領(lǐng)域，是移動(dòng)機(jī)器人自主導(dǎo)航過(guò)程中的基礎(chǔ)和關(guān)鍵技術(shù)。目前較為常見(jiàn)的機(jī)器人定位技術(shù)主要是根據(jù)先驗(yàn)的環(huán)境信息，結(jié)合當(dāng)前機(jī)器人位置信息和傳感器獲取的信息確定機(jī)器人位姿狀態(tài)。定位技術(shù)主要分為絕對(duì)定位和相對(duì)定位;絕對(duì)定位常用的有衛(wèi)星GPS定位、導(dǎo)航路標(biāo)、地圖匹配等，相對(duì)定位通過(guò)計(jì)算相對(duì)于初始位姿的位姿變化來(lái)確定當(dāng)前的位姿狀態(tài)，常見(jiàn)的有里程計(jì)、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)。隨著近年來(lái)視覺(jué)傳感器特別是三維視覺(jué)傳感器的發(fā)展以及計(jì)算機(jī)視覺(jué)、圖像處理等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，移動(dòng)機(jī)器人的視覺(jué)定位技術(shù)取得快速發(fā)展。視覺(jué)定位技術(shù)相對(duì)于無(wú)線電定位、磁場(chǎng)定位等具有成本低廉、不需要設(shè)置標(biāo)志位、定位結(jié)果穩(wěn)健等明顯優(yōu)勢(shì)。
[0003]GPS定位誤差較大，且容易受電磁干擾;導(dǎo)航路標(biāo)定位需要建立導(dǎo)航路標(biāo)改變已有環(huán)境，費(fèi)時(shí)費(fèi)力；而已有的地圖匹配算法需要手動(dòng)創(chuàng)建環(huán)境地圖或者自主創(chuàng)建的地圖精度不高無(wú)法形成閉環(huán)等;而里程計(jì)、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)等長(zhǎng)時(shí)間或大尺度下累積誤差較大，定位精度較差。當(dāng)前視覺(jué)定位技術(shù)主要集中在二維圖像匹配定位上，受圖像質(zhì)量、光照等因素的影響較大，特別是當(dāng)環(huán)境中紋理信息較少時(shí)，二維匹配定位的誤差較大?，F(xiàn)有的導(dǎo)航目標(biāo)定位方法存在的各種問(wèn)題，無(wú)法準(zhǔn)確、省力地為機(jī)器人提供位姿信息。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種目標(biāo)定位方法及裝置，以解決上述的問(wèn)題。
[0005]第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種目標(biāo)定位方法，包括:獲取目標(biāo)物在當(dāng)前場(chǎng)景中的全局三維圖像和在局部場(chǎng)景中的局部三維圖像，其中，所述局部場(chǎng)景為所述當(dāng)前場(chǎng)景中的部分場(chǎng)景。將所述全局三維圖像轉(zhuǎn)換為全局二維圖像，將所述局部三維圖像轉(zhuǎn)換為局部二維圖像，所述全局二維圖像和局部二維圖像均由多條直線段構(gòu)成。查找到與所述局部二維圖像內(nèi)的多條直線段匹配度滿足預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的所述全局二維圖像內(nèi)的所有直線段構(gòu)成的圖形。根據(jù)所查找到的圖形對(duì)應(yīng)的三維圖像與所述全局三維圖像的位置以及所述目標(biāo)物在所述局部二維圖像內(nèi)的位置確定所述目標(biāo)物在所述全局三維圖像內(nèi)的位置。
[0006]第二方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種目標(biāo)定位裝置，包括:獲取單元，用于獲取目標(biāo)物在當(dāng)前場(chǎng)景中的全局三維圖像和在局部場(chǎng)景中的局部三維圖像，其中，所述局部場(chǎng)景為所述當(dāng)前場(chǎng)景中的部分場(chǎng)景。轉(zhuǎn)換單元，用于將所述全局三維圖像轉(zhuǎn)換為全局二維圖像，將所述局部三維圖像轉(zhuǎn)換為局部二維圖像，所述全局二維圖像和局部二維圖像均由多條直線段構(gòu)成。查找單元，用于查找到與所述局部二維圖像內(nèi)的多條直線段匹配度滿足預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的所述全局二維圖像內(nèi)的所有直線段構(gòu)成的圖形，將所查找到的圖形的位置標(biāo)記為所述局部二維圖像在所述全局二維圖像內(nèi)的位置。位置定位單元，用于根據(jù)所查找到的圖形對(duì)應(yīng)的三維圖像與所述全局三維圖像的位置以及所述目標(biāo)物在所述局部二維圖像內(nèi)的位置確定所述目標(biāo)物在所述全局三維圖像內(nèi)的位置。
[0007]本發(fā)明實(shí)施例將全局三維圖像和局部三維圖像轉(zhuǎn)換為全局二維圖像和局部二維圖像，查找到與所述局部二維圖像內(nèi)的多條直線段匹配度滿足預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的所述全局二維圖像內(nèi)的所有直線段構(gòu)成的圖形，根據(jù)所查找到的圖形對(duì)應(yīng)的三維圖像與所述全局三維圖像的位置以及所述目標(biāo)物在所述局部二維圖像內(nèi)的位置確定所述目標(biāo)物在所述全局三維圖像內(nèi)的位置。
[0008]通過(guò)在二維圖像中，定位到局部二維圖在全局二維圖內(nèi)的位置，再以局部二維圖在全局二維圖內(nèi)的位置所對(duì)應(yīng)的三維圖像為基準(zhǔn)，定位局部三維圖在所查找的三維圖像中的位置，提高了定位精確度以及降低了計(jì)算復(fù)雜度。
[0009]本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說(shuō)明書闡述，并且，部分地從說(shuō)明書中變得顯而易見(jiàn)，或者通過(guò)實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過(guò)在所寫的說(shuō)明書、權(quán)利要求書、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。
【附圖說(shuō)明】
[0010]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。通過(guò)附圖所示，本發(fā)明的上述及其它目的、特征和優(yōu)勢(shì)將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標(biāo)記指示相同的部分。并未刻意按實(shí)際尺寸等比例縮放繪制附圖，重點(diǎn)在于示出本發(fā)明的主旨。
[0011]圖1示出了本發(fā)明較佳實(shí)施例提供的目標(biāo)定位方法及裝置的應(yīng)用場(chǎng)景的示意圖；
[0012]圖2示出了本發(fā)明較佳實(shí)施例提供的處理終端的方框示意圖；
[0013]圖3示出了本發(fā)明一較佳實(shí)施例提供的目標(biāo)定位方法的流程圖；
[0014]圖4示出了本發(fā)明另一較佳實(shí)施例提供的目標(biāo)定位方法的流程圖；
[0015]圖5示出了本發(fā)明一較佳實(shí)施例提供的目標(biāo)定位裝置的功能模塊示意圖；
[0016]圖6示出了本發(fā)明另一較佳實(shí)施例提供的目標(biāo)定位裝置的功能模塊示意圖；
[0017]圖7示出了本發(fā)明另一較佳實(shí)施例提供的目標(biāo)定位裝置的查找單元的功能模塊示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0019]如圖1所示，是本發(fā)明較佳實(shí)施例提供的目標(biāo)定位方法及裝置的應(yīng)用場(chǎng)景的示意圖，所述圖像采集裝置101通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與一個(gè)或多個(gè)處理終端102耦合。圖像采集裝置101可以為一個(gè)攝像頭，能夠采集目標(biāo)物所在場(chǎng)景內(nèi)的圖像。所述處理終端102可以是個(gè)人電腦(personal computer，PC)、平板電腦、智能手機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理(personal digitalaSSiStant，PDA)等，具有對(duì)圖像類數(shù)據(jù)以及其他數(shù)據(jù)處理和分析的能力。
[0020]如圖2所示，是所述處理終端102的方框示意圖。所述處理終端102包括目標(biāo)定位裝置201、存儲(chǔ)器202、存儲(chǔ)控制器203、處理器204、外設(shè)接口 205、輸入輸出單元206。
[0021]所述存儲(chǔ)器202、存儲(chǔ)控制器203、處理器204、外設(shè)接口 205、輸入輸出單元206各元件相互之間直接或間接地電性連接，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸或交互。例如，這些元件相互之間可通過(guò)一條或多條通訊總線或信號(hào)線實(shí)現(xiàn)電性連接。
[0022]所述目標(biāo)定位裝置201包括至少一個(gè)可以軟件或固件(firmware)的形式存儲(chǔ)于所述存儲(chǔ)器202中或固化在所述處理終端102設(shè)備的操作系統(tǒng)(operating system，0S)中的軟件功能模塊。所述處理器204用于執(zhí)行存儲(chǔ)器202中存儲(chǔ)的可執(zhí)行模塊，例如所述目標(biāo)定位裝置201包括的軟件功能模塊或計(jì)算機(jī)程序。
[0023]其中，存儲(chǔ)器202可以是，但不限于，隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(Random Access Memory,RAM)，只讀存儲(chǔ)器(Read Only Memory，R0M)，可編程只讀存儲(chǔ)器(Programmable Read-OnlyMemory，PR0M)，可擦除只讀存儲(chǔ)器(Erasable Programmable Read-Only Memory，EPROM)，電可擦除只讀存儲(chǔ)器(Electric Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPR0M)等。其中，存儲(chǔ)器202用于存儲(chǔ)程序，所述處理器204在接收到執(zhí)行指令后，執(zhí)行所述程序，前述本發(fā)明實(shí)施例任一實(shí)施例揭示的流過(guò)程定義的服務(wù)器所執(zhí)行的方法可以應(yīng)用于處理器204中，或者由處理器204實(shí)現(xiàn)。
[0024]處理器204可能是一種集成電路芯片，具有信號(hào)的處理能力。上述的處理器204可以是通用處理器，包括中央處理器(Central Processing Unit，簡(jiǎn)稱CPU)、網(wǎng)絡(luò)處理器(Network Processor，簡(jiǎn)稱NP)等;還可以是數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)成可編程門陣列(FPGA)或者其他可編程邏輯器件、分立門或者晶體管邏輯器件、分立硬件組件?？梢詫?shí)現(xiàn)或者執(zhí)行本發(fā)明實(shí)施例中的公開(kāi)的各方法、步驟及邏輯框圖。通用處理器可以是微處理器或者該處理器也可以是任何常規(guī)的處理器等。
[0025]所述外設(shè)接口 205將各種輸入/輸入裝置耦合至處理器204以及存儲(chǔ)器202。在一些實(shí)施例中，外設(shè)接口 205，處理器204以及存儲(chǔ)控制器203可以在單個(gè)芯片中實(shí)現(xiàn)。在其他一些實(shí)例中，他們可以分別由獨(dú)立的芯片實(shí)現(xiàn)。
[0026]輸入輸出單元206用于提供給用戶輸入數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)用戶與處理終端102的交互。所述輸入輸出單元206可以是，但不限于，鼠標(biāo)和鍵盤等。
[0027]請(qǐng)參閱圖3，是本發(fā)明較佳實(shí)施例提供的一種目標(biāo)定位方法的方法流程圖。下面將對(duì)圖3所示的具體流程進(jìn)行詳細(xì)闡述。
[0028]步驟S301:獲取目標(biāo)物在當(dāng)前場(chǎng)景中的全局三維圖像和在局部場(chǎng)景中的局部三維圖像。
[0029]其中，所述局部場(chǎng)景為所述當(dāng)前場(chǎng)景中的部分場(chǎng)景。于本發(fā)明實(shí)施例中，目標(biāo)物所在的場(chǎng)景為室內(nèi)環(huán)境，分布著大量垂直或者平行的墻面和地面。通過(guò)攝像頭獲得全局點(diǎn)云圖像和局部點(diǎn)云圖像，其中，點(diǎn)云圖像即是三維圖像。通過(guò)三維傳感器，例如kinect攝像頭，對(duì)目標(biāo)物跟蹤拍攝，獲得目標(biāo)物的局部點(diǎn)云圖。
[0030]步驟S302:將全局三維圖像轉(zhuǎn)換為全局二維圖像，將局部三維圖像轉(zhuǎn)換為局部二維圖像。
[0031]建立一個(gè)三維坐標(biāo)系，以所述全局點(diǎn)云圖像和局部點(diǎn)云圖像的高度方向?yàn)閆軸，以全局點(diǎn)云圖像和局部點(diǎn)云圖像的平面為XOY平面坐標(biāo)系，其中，X和Y分別表示X軸和Y軸，O表示原點(diǎn)位置。
[0032]將全局三維圖像和局部三維圖像投影到XOY平面坐標(biāo)系，獲得全局三維圖像和局部三維圖像的投影圖像，即獲得全局二維圖像和局部二維圖像。
[0033]由于室內(nèi)環(huán)境分布著大量平行或垂直地面的墻壁或家具線條等，而全局點(diǎn)云圖像和局部點(diǎn)云圖像均由多個(gè)點(diǎn)集構(gòu)成。多個(gè)點(diǎn)集投影到平面后就形成了直線，因此，全局二維圖像和局部二維圖像均由多條直線段構(gòu)成。
[0034]步驟S303:查找到與局部二維圖像內(nèi)的多條直線段匹配度滿足預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的全局二維圖像內(nèi)的所有直線段構(gòu)成的圖形。
[0035]局部二維圖像內(nèi)的多條直線段屬于全局二維圖像內(nèi)的多條直線段的一部分，因此，局部二維圖像的直線段構(gòu)成的圖形在全局二維圖像內(nèi)的多條直線段構(gòu)成的圖形應(yīng)當(dāng)可以成功匹配。以局部二維圖像的直線段構(gòu)成的圖形為標(biāo)準(zhǔn)，找到全局二維圖像內(nèi)的多條直線段構(gòu)成的圖形中與局部二維圖像的直線段構(gòu)成的圖形能夠成功匹配的部分直線段構(gòu)成的圖形，并接所查找到的圖形標(biāo)記，例如，以紅框標(biāo)記。則紅框的位置就是粗定位后的局部二維圖像在全局二維圖像內(nèi)的位置。
[0036]另外，考慮到局部二維圖像的直線段的方向與全局二維圖像的直線段的方向存在差異，因此，優(yōu)選地，在獲得局部二維圖像和全局二維圖像之后，首先，判斷所述局部二維圖像內(nèi)的多條直線段與所述全局二維圖像內(nèi)的多條直線段的匹配度滿足預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。
[0037]若否，按照預(yù)設(shè)方向變化規(guī)則旋轉(zhuǎn)所述局部二維圖像，將旋轉(zhuǎn)后的局部二維圖像內(nèi)的多條直線段與所述全局二維圖像內(nèi)的多條直線段匹配。
[0038]查找到與所述旋轉(zhuǎn)后的局部二維圖像內(nèi)的多條直線段匹配度滿足預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的所述全局二維圖像內(nèi)的所有直線段構(gòu)成的圖形。
[0039]其中，上述的預(yù)設(shè)方向變化規(guī)則可以是根據(jù)局部二維圖像和全局二維圖像的方向而設(shè)定的旋轉(zhuǎn)方向，即不斷的旋轉(zhuǎn)局部二維圖像的方向，直至找到所需的匹配度滿足預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的圖形為止。
[0040]步驟S304:根據(jù)所查找到的圖形對(duì)應(yīng)的三維圖像與全局三維圖像的位置以及目標(biāo)物在局部二維圖像內(nèi)的位置確定目標(biāo)物在全局三維圖像內(nèi)的位置。
[0041]通過(guò)所查找到的圖形在全局二維圖像內(nèi)的位置以及二維圖像與三維圖像的映射關(guān)系，確定所查找到的圖形的三維圖像在全局三維圖像內(nèi)的位置。再通過(guò)迭代算法，以所查找到的圖形的三維圖和局部三維圖像為算法的輸入，確定局部三維圖像在所查找到的圖形的三維圖內(nèi)的位置，由此確定了局部三維圖像與所查找到的圖形的三維圖的精確對(duì)應(yīng)關(guān)系O
[0042]再確定目標(biāo)物在局部二維圖像內(nèi)的位置，再將目標(biāo)物的位置映射到局部三維圖像內(nèi)，由此，確定了目標(biāo)物在全局三維圖像內(nèi)的位置。
[0043]請(qǐng)參閱圖4，是本發(fā)明較佳實(shí)施例提供的一種目標(biāo)定位方法的方法流程圖。下面將對(duì)圖4所示的具體流程進(jìn)行詳細(xì)闡述。
[0044]步驟S401:獲取全局點(diǎn)云圖像和局部點(diǎn)云圖像。
[0045]于本發(fā)明實(shí)施例中，應(yīng)用場(chǎng)景為室內(nèi)環(huán)境，通過(guò)拍攝三維圖像的攝像頭(例如三維傳感器Kinect)拍攝室內(nèi)環(huán)境的全局點(diǎn)云圖像和局部點(diǎn)云圖像。其中，全局點(diǎn)云圖像和局部點(diǎn)云圖像均為三維圖像。全局點(diǎn)云圖像為全部室內(nèi)環(huán)境的三維圖像，局部點(diǎn)云圖像為室內(nèi)環(huán)境的局部場(chǎng)景的三維圖像。全局點(diǎn)云圖像和局部點(diǎn)云圖像都存在目標(biāo)物，通過(guò)Kinect攝像頭能夠追蹤到室內(nèi)環(huán)境中運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)物，并對(duì)目標(biāo)物進(jìn)行跟蹤拍攝，從而獲得包含有目標(biāo)物的局部點(diǎn)云圖像。
[0046]步驟402:獲取全局二維圖像和局部二維圖像。
[0047]建立一個(gè)三維坐標(biāo)系，以所述全局點(diǎn)云圖像和局部點(diǎn)云圖像的高度方向?yàn)閆軸，以全局點(diǎn)云圖像和局部點(diǎn)云圖像的平面為XOY平面坐標(biāo)系，其中，X和Y分別表示X軸和Y軸，O表示原點(diǎn)位置。
[0048]將點(diǎn)云圖像中Z方向收的圖像投影到XOY平面上，以獲得全局二維圖像和局部二維圖像。
[0049]由于室內(nèi)環(huán)境的圖像主要是墻壁的圖像，并且家具也大多都是由多條直線段構(gòu)成，而且局部點(diǎn)云圖像的拍攝是包括目標(biāo)物所在區(qū)域內(nèi)的墻壁的，因此，全局二維圖像和局部二維圖像包括大量的直線段。
[0050]步驟S403:將全局二維圖像內(nèi)所有直線段的方向角和局部二維圖像內(nèi)所有直線段的方向角歸一化處理。
[0051]通過(guò)霍夫變換(Hough Transform)提取全局二維圖像和局部二維圖像內(nèi)所有直線段，然后，獲取所述全局二維圖像和局部二維圖像內(nèi)所有直線段的方向角。其中，所述直線段的方向角為所述直線段與預(yù)設(shè)坐標(biāo)系內(nèi)的橫坐標(biāo)的夾角。其中，預(yù)設(shè)坐標(biāo)系為上述所述的XOY平面坐標(biāo)系，需要說(shuō)明的是，所述直線段的方向角也可以為直線段與XOY平面坐標(biāo)系的縱坐標(biāo)的夾角。
[0052]通過(guò)K-means算法將所述全局二維圖像內(nèi)的所有直線段的方向角和局部二維圖像內(nèi)所有直線段的方向角聚類，統(tǒng)計(jì)所獲得的全局二維圖像內(nèi)的所有方向角的次數(shù)，并按照方向角的不同聚類。同理，統(tǒng)計(jì)所獲得的局部二維圖像內(nèi)的所有方向角的次數(shù)，并按照方向角的不同聚類。
[0053]獲取所述全局二維圖像內(nèi)次數(shù)最多的直線段的方向角，以所獲取的全局二維圖像內(nèi)次數(shù)最多的直線段的方向角的角度為基準(zhǔn)進(jìn)行歸一化，具體的歸一化的方式可以是:
[0054]將所述全局二維圖像內(nèi)所有直線段旋轉(zhuǎn)第一預(yù)設(shè)角度，以使所獲取的全局二維圖像內(nèi)次數(shù)最多的直線段的方向角對(duì)應(yīng)的直線段與XOY平面的橫坐標(biāo)重合，即以使所述次數(shù)最多的方向角變?yōu)榱恪?br>[0055]同理，獲取所述局部二維圖像內(nèi)次數(shù)最多的直線段的方向角，將所述局部二維圖像內(nèi)所有直線段旋轉(zhuǎn)第二預(yù)設(shè)角度，以使所述次數(shù)最多的方向角變?yōu)榱恪?br>[0056]由于，全局二維圖像和局部二維圖像存在大量相互平行或垂直的直線段，因此，通過(guò)歸一化的處理，將這些直線段歸一化到同一個(gè)坐標(biāo)系的方向，可以減少后續(xù)匹配定位的計(jì)算量。
[0057]步驟S404:獲取局部二維圖像在全局二維圖像內(nèi)的位置區(qū)域內(nèi)的圖形。
[0058]將歸一化之后的局部二維圖像在全局二維圖像內(nèi)比對(duì)，查找到與所述局部二維圖像內(nèi)的多條直線段匹配度滿足預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的所述全局二維圖像內(nèi)的所有直線段構(gòu)成的圖形。其中，符合預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)可以是局部二維圖像內(nèi)的直線段構(gòu)成的圖形與全局二維圖像內(nèi)的直線段構(gòu)成的圖像的重合度符合一個(gè)預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)值。
[0059]優(yōu)選地，將查找到的匹配度符合預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的所述全局二維圖像內(nèi)的所有直線段構(gòu)成的圖形用紅框標(biāo)注。其中，紅框的大小可以是比局部二維圖像的尺寸大于一定寬度。
[0060]需要說(shuō)明的是，由于二維圖像內(nèi)的直線段存在垂直和平行的關(guān)系，因此，在同一坐標(biāo)系內(nèi)將局部二維圖像和全局二維圖像的直線段的方向角歸一化后，可能使得局部二維圖像和全局二維圖像在方向上存在0°、90°、180°、270°的差異。
[0061]因此，將歸一化之后的局部二維圖像在全局二維圖像內(nèi)比對(duì)，若沒(méi)有找到與所述局部二維圖像內(nèi)的多條直線段匹配度滿足預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的所述全局二維圖像內(nèi)的所有直線段構(gòu)成的圖形，再將局部二維圖像旋轉(zhuǎn)90°、180°或270°，直至能夠查找到與所述局部二維圖像內(nèi)的多條直線段匹配度滿足預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的所述全局二維圖像內(nèi)的所有直線段構(gòu)成的圖形。優(yōu)選地，可以按照0°、90°、180°、270°的順序依次旋轉(zhuǎn)。
[0062]因此，與所述局部二維圖像內(nèi)的多條直線段匹配度滿足預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的所述全局二維圖像內(nèi)的所有直線段構(gòu)成的圖形就為局部二維圖像在全局二維圖像內(nèi)的粗略定位。例如，全局二維圖像內(nèi)的紅框標(biāo)記的位置。
[0063]步驟S405:確定所述局部三維圖像在所述全局三維圖像內(nèi)的位置。
[0064]根據(jù)二維圖像與三維圖像的映射關(guān)系，找到紅框區(qū)域?qū)?yīng)的三維圖像，由此，可以確定紅框區(qū)域?qū)?yīng)的三維圖像在全局三維圖像內(nèi)的位置。
[0065]通過(guò)迭代最近點(diǎn)算法確定所述局部三維圖像在所查找到的圖形對(duì)應(yīng)的三維圖像內(nèi)的位置，由此，可以確定局部三維圖像在所述全局三維圖像內(nèi)的位置。從而，實(shí)現(xiàn)了局部三維圖像在全局三維圖像內(nèi)的精準(zhǔn)定位。其中，迭代最近點(diǎn)算法可以為ICP算法、GICP算法、Go-1CP算法以及LMICP等。
[0066]步驟S406:確定所述目標(biāo)物在所述全局三維圖像內(nèi)的位置。
[0067]根據(jù)所述目標(biāo)物在所述局部二維圖像內(nèi)的位置確定所述目標(biāo)物在局部三維圖像內(nèi)的位置，以確定所述目標(biāo)物在所述全局三維圖像內(nèi)的位置。
[0068]由于目標(biāo)物的線條與局部二維圖像內(nèi)大量分布的直線段有所不同，例如，目標(biāo)物為機(jī)器人時(shí)，機(jī)器人的底盤是圓形。因此，在局部二維圖像內(nèi)包括一個(gè)圓形區(qū)域，通過(guò)霍夫變換提取到圓形區(qū)域，圓形區(qū)域的中心就可以標(biāo)記為機(jī)器人的位置。由此，定位到了目標(biāo)物在局部二維圖像內(nèi)的位置。再將局部二維圖像內(nèi)的機(jī)器人的位置映射到局部三維圖像內(nèi)，確定了目標(biāo)物在局部三維圖像內(nèi)的位置。再根據(jù)所確定的局部三維圖像在全局三維圖像內(nèi)的位置，確定目標(biāo)物在所述全局三維圖像內(nèi)的位置。
[0069]因此，通過(guò)將點(diǎn)云圖像轉(zhuǎn)換為二維圖像，通過(guò)局部二維圖像和全局二維圖像的方向歸一化后的直線段的匹配，獲得局部二維圖像在全局二維圖像的粗定位。再通過(guò)迭代算法將局部三維圖像與粗定位時(shí)得到的紅框?qū)?yīng)的三維圖像作為輸入，獲得局部三維圖像在全局三維圖像內(nèi)的精確定位。最后，再將目標(biāo)物映射到局部三維圖像上，并獲得目標(biāo)物在全局三維圖像內(nèi)的精確定位。
[0070]相對(duì)于現(xiàn)有的其他定位方式，本發(fā)明提供的目標(biāo)定位方法不需要借助wifi發(fā)射器，提高了定位精確度以及降低了計(jì)算復(fù)雜度，獨(dú)立性更強(qiáng)。
[0071]另外，本發(fā)明還可以用于局部地圖更新，即當(dāng)只有一部分家具或者部分物體的位置發(fā)生變化，不需要重新掃描全局三維圖像，只需要掃描發(fā)生變化的局部區(qū)域，然后通過(guò)精確定位局部圖像在全局圖像內(nèi)的位置，將更新后的局部圖像替換原來(lái)的局部圖像即可。
[0072]請(qǐng)參閱圖5，是本發(fā)明較佳實(shí)施例提供的目標(biāo)定位裝置201的功能模塊示意圖。所述目標(biāo)定位裝置201包括:獲取單元501、轉(zhuǎn)換單元502、查找單元503和位置定位單元504。
[0073]獲取單元501用于獲取目標(biāo)物在當(dāng)前場(chǎng)景中的全局三維圖像和在局部場(chǎng)景中的局部三維圖像。其中，所述局部場(chǎng)景為所述當(dāng)前場(chǎng)景中的部分場(chǎng)景。
[0074]轉(zhuǎn)換單元502用于將所述全局三維圖像轉(zhuǎn)換為全局二維圖像，將所述局部三維圖像轉(zhuǎn)換為局部二維圖像。其中，所述全局二維圖像和局部二維圖像均由多條直線段構(gòu)成。
[0075]查找單元503用于查找到與所述局部二維圖像內(nèi)的多條直線段匹配度滿足預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的所述全局二維圖像內(nèi)的所有直線段構(gòu)成的圖形，將所查找到的圖形的位置標(biāo)記為所述局部二維圖像在所述全局二維圖像內(nèi)的位置。
[0076]位置定位單元504用于根據(jù)所查找到的圖形對(duì)應(yīng)的三維圖像與所述全局三維圖像的位置以及所述目標(biāo)物在所述局部二維圖像內(nèi)的位置確定所述目標(biāo)物在所述全局三維圖像內(nèi)的位置。
[0077]所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡(jiǎn)潔，上述描述的系統(tǒng)、裝置和單元的具體工作過(guò)程，可以參考前述方法實(shí)施例中的對(duì)應(yīng)過(guò)程，在此不再贅述。
[0078]請(qǐng)參閱圖6，是本發(fā)明另一較佳實(shí)施例提供的目標(biāo)定位裝置201的功能模塊示意圖。所述目標(biāo)定位裝置201包括:獲取單元601、轉(zhuǎn)換單元602、方向角確定單元603、歸一化單元604、查找單元605和位置定位單元606。
[0079]獲取單元601用于獲取目標(biāo)物在當(dāng)前場(chǎng)景中的全局三維圖像和在局部場(chǎng)景中的局部三維圖像。其中，所述局部場(chǎng)景為所述當(dāng)前場(chǎng)景中的部分場(chǎng)景。
[0080]轉(zhuǎn)換單元602用于將所述全局三維圖像轉(zhuǎn)換為全局二維圖像，將所述局部三維圖像轉(zhuǎn)換為局部二維圖像。其中，所述全局二維圖像和局部二維圖像均由多條直線段構(gòu)成。
[0081]方向角確定單元603用于獲取所述全局二維圖像和局部二維圖像內(nèi)所有直線段的方向角。其中，所述直線段的方向角為所述直線段與預(yù)設(shè)坐標(biāo)系內(nèi)的橫坐標(biāo)的夾角。
[0082]歸一化單元604用于通過(guò)聚類算法對(duì)所述全局二維圖像內(nèi)的所有直線段的方向角和局部二維圖像內(nèi)所有直線段的方向角沿預(yù)設(shè)方向進(jìn)行歸一化處理，以獲得經(jīng)歸一化處理后的全局二維圖像和局部二維圖像。
[0083]查找單元605用于查找到與所述局部二維圖像內(nèi)的多條直線段匹配度滿足預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的所述全局二維圖像內(nèi)的所有直線段構(gòu)成的圖形，將所查找到的圖形的位置標(biāo)記為所述局部二維圖像在所述全局二維圖像內(nèi)的位置。
[0084]具體地，如圖7所示，查找單元605包括:判斷子單元6051、圖像旋轉(zhuǎn)子單元6052和匹配子單元6053。
[0085]判斷子單元6051用于判斷所述局部二維圖像內(nèi)的多條直線段與所述全局二維圖像內(nèi)的多條直線段的匹配度滿足預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。
[0086]圖像旋轉(zhuǎn)子單元6052用于按照預(yù)設(shè)方向變化規(guī)則旋轉(zhuǎn)所述局部二維圖像，將旋轉(zhuǎn)后的局部二維圖像內(nèi)的多條直線段與所述全局二維圖像內(nèi)的多條直線段匹配。
[0087]匹配子單元6053用于查找到與所述旋轉(zhuǎn)后的局部二維圖像內(nèi)的多條直線段匹配度滿足預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的所述全局二維圖像內(nèi)的所有直線段構(gòu)成的圖形。
[0088]位置定位單元606用于通過(guò)迭代最近點(diǎn)算法確定所述局部三維圖像在所查找到的圖形對(duì)應(yīng)的三維圖像內(nèi)的位置。再根據(jù)所查找到的圖形對(duì)應(yīng)的三維圖像在所述全局三維圖像內(nèi)的位置，確定所述局部三維圖像在所述全局三維圖像內(nèi)的位置。再根據(jù)所述目標(biāo)物在所述局部二維圖像內(nèi)的位置確定所述目標(biāo)物在局部三維圖像內(nèi)的位置，以確定所述目標(biāo)物在所述全局三維圖像內(nèi)的位置。
[0089]所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡(jiǎn)潔，上述描述的系統(tǒng)、裝置和單元的具體工作過(guò)程，可以參考前述方法實(shí)施例中的對(duì)應(yīng)過(guò)程，在此不再贅述。
[0090]在本申請(qǐng)所提供的幾個(gè)實(shí)施例中，應(yīng)該理解到，所揭露的系統(tǒng)、裝置和方法，可以通過(guò)其它的方式實(shí)現(xiàn)。以上所描述的裝置實(shí)施例僅僅是示意性的，例如，所述單元的劃分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實(shí)際實(shí)現(xiàn)時(shí)可以有另外的劃分方式，又例如，多個(gè)單元或組件可以結(jié)合或者可以集成到另一個(gè)系統(tǒng)，或一些特征可以忽略，或不執(zhí)行。另一點(diǎn)，所顯示或討論的相互之間的耦合或直接耦合或通信連接可以是通過(guò)一些通信接口，裝置或單元的間接耦合或通信連接，可以是電性，機(jī)械或其它的形式。
[0091]所述作為分離部件說(shuō)明的單元可以是或者也可以不是物理上分開(kāi)的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個(gè)地方，或者也可以分布到多個(gè)網(wǎng)絡(luò)單元上?？梢愿鶕?jù)實(shí)際的需要選擇其中的部分或者全部單元來(lái)實(shí)現(xiàn)本實(shí)施例方案的目的。
[0092]另外，在本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例中的各功能單元可以集成在一個(gè)處理單元中，也可以是各個(gè)單元單獨(dú)物理存在，也可以兩個(gè)或兩個(gè)以上單元集成在一個(gè)單元中。
[0093]需要說(shuō)明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語(yǔ)僅僅用來(lái)將一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開(kāi)來(lái)，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語(yǔ)“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒(méi)有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒(méi)有更多限制的情況下，由語(yǔ)句“包括一個(gè)……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。
[0094]以上所述，僅為本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)所述以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種目標(biāo)定位方法，其特征在于，包括: 獲取目標(biāo)物在當(dāng)前場(chǎng)景中的全局三維圖像和在局部場(chǎng)景中的局部三維圖像，其中，所述局部場(chǎng)景為所述當(dāng)前場(chǎng)景中的部分場(chǎng)景； 將所述全局三維圖像轉(zhuǎn)換為全局二維圖像，將所述局部三維圖像轉(zhuǎn)換為局部二維圖像，所述全局二維圖像和局部二維圖像均由多條直線段構(gòu)成； 查找到與所述局部二維圖像內(nèi)的多條直線段匹配度滿足預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的所述全局二維圖像內(nèi)的所有直線段構(gòu)成的圖形； 根據(jù)所查找到的圖形對(duì)應(yīng)的三維圖像與所述全局三維圖像的位置以及所述目標(biāo)物在所述局部二維圖像內(nèi)的位置確定所述目標(biāo)物在所述全局三維圖像內(nèi)的位置。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的目標(biāo)定位方法，其特征在于，查找到與所述局部二維圖像內(nèi)的多條直線段匹配度滿足預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的所述全局二維圖像內(nèi)的所有直線段構(gòu)成的圖形，包括: 判斷所述局部二維圖像內(nèi)的多條直線段與所述全局二維圖像內(nèi)的多條直線段的匹配度是否滿足預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)； 若否，按照預(yù)設(shè)方向變化規(guī)則旋轉(zhuǎn)所述局部二維圖像，將旋轉(zhuǎn)后的局部二維圖像內(nèi)的多條直線段與所述全局二維圖像內(nèi)的多條直線段匹配； 查找到與所述旋轉(zhuǎn)后的局部二維圖像內(nèi)的多條直線段匹配度滿足預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的所述全局二維圖像內(nèi)的所有直線段構(gòu)成的圖形。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的目標(biāo)定位方法，其特征在于，按照預(yù)設(shè)方向變化規(guī)則旋轉(zhuǎn)所述局部二維圖像之前，還包括: 獲取所述全局二維圖像和局部二維圖像內(nèi)所有直線段的方向角，其中，所述直線段的方向角為所述直線段與預(yù)設(shè)坐標(biāo)系內(nèi)的橫坐標(biāo)的夾角； 通過(guò)聚類算法對(duì)所述全局二維圖像內(nèi)的所有直線段的方向角和局部二維圖像內(nèi)所有直線段的方向角沿預(yù)設(shè)方向進(jìn)行歸一化處理，以獲得經(jīng)歸一化處理后的全局二維圖像和局部二維圖像。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的目標(biāo)定位方法，其特征在于，通過(guò)聚類算法對(duì)所述全局二維圖像內(nèi)的所有直線段的方向角和局部二維圖像內(nèi)所有直線段的方向角沿預(yù)設(shè)方向進(jìn)行歸一化處理，包括: 通過(guò)K-means算法將所述全局二維圖像內(nèi)的所有直線段的方向角和局部二維圖像內(nèi)所有直線段的方向角聚類； 獲取所述全局二維圖像內(nèi)次數(shù)最多的直線段的方向角，將所述全局二維圖像內(nèi)所有直線段旋轉(zhuǎn)第一預(yù)設(shè)角度，以使所述次數(shù)最多的方向角變?yōu)榱悖?獲取所述局部二維圖像內(nèi)次數(shù)最多的直線段的方向角，將所述局部二維圖像內(nèi)所有直線段旋轉(zhuǎn)第二預(yù)設(shè)角度，以使所述次數(shù)最多的方向角變?yōu)榱恪?.根據(jù)權(quán)利要求2-4的任一所述的目標(biāo)定位方法，其特征在于，按照預(yù)設(shè)方向變化規(guī)則旋轉(zhuǎn)所述局部二維圖像，包括: 將所述局部二維圖像旋轉(zhuǎn)90°、180°或270°。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的目標(biāo)定位方法，其特征在于，根據(jù)所查找到的圖形對(duì)應(yīng)的三維圖像與所述全局三維圖像的位置以及所述目標(biāo)物在所述局部二維圖像內(nèi)的位置確定所述目標(biāo)物在所述全局三維圖像內(nèi)的位置，包括: 通過(guò)迭代最近點(diǎn)算法確定所述局部三維圖像在所查找到的圖形對(duì)應(yīng)的三維圖像內(nèi)的位置，再根據(jù)所查找到的圖形對(duì)應(yīng)的三維圖像在所述全局三維圖像內(nèi)的位置，確定所述局部三維圖像在所述全局三維圖像內(nèi)的位置； 根據(jù)所述目標(biāo)物在所述局部二維圖像內(nèi)的位置確定所述目標(biāo)物在局部三維圖像內(nèi)的位置，以確定所述目標(biāo)物在所述全局三維圖像內(nèi)的位置。7.—種目標(biāo)定位裝置，其特征在于，包括: 獲取單元，用于獲取目標(biāo)物在當(dāng)前場(chǎng)景中的全局三維圖像和在局部場(chǎng)景中的局部三維圖像，其中，所述局部場(chǎng)景為所述當(dāng)前場(chǎng)景中的部分場(chǎng)景； 轉(zhuǎn)換單元，用于將所述全局三維圖像轉(zhuǎn)換為全局二維圖像，將所述局部三維圖像轉(zhuǎn)換為局部二維圖像，所述全局二維圖像和局部二維圖像均由多條直線段構(gòu)成； 查找單元，用于查找到與所述局部二維圖像內(nèi)的多條直線段匹配度滿足預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的所述全局二維圖像內(nèi)的所有直線段構(gòu)成的圖形，將所查找到的圖形的位置標(biāo)記為所述局部二維圖像在所述全局二維圖像內(nèi)的位置； 位置定位單元，用于根據(jù)所查找到的圖形對(duì)應(yīng)的三維圖像與所述全局三維圖像的位置以及所述目標(biāo)物在所述局部二維圖像內(nèi)的位置確定所述目標(biāo)物在所述全局三維圖像內(nèi)的位置。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的目標(biāo)定位裝置，其特征在于，所述查找單元包括: 判斷子單元，用于判斷所述局部二維圖像內(nèi)的多條直線段與所述全局二維圖像內(nèi)的多條直線段的匹配度是否滿足預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)； 圖像旋轉(zhuǎn)子單元，用于按照預(yù)設(shè)方向變化規(guī)則旋轉(zhuǎn)所述局部二維圖像，將旋轉(zhuǎn)后的局部二維圖像內(nèi)的多條直線段與所述全局二維圖像內(nèi)的多條直線段匹配； 匹配子單元，用于查找到與所述旋轉(zhuǎn)后的局部二維圖像內(nèi)的多條直線段匹配度滿足預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的所述全局二維圖像內(nèi)的所有直線段構(gòu)成的圖形。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的目標(biāo)定位裝置，其特征在于，還包括: 方向角確定單元，用于獲取所述全局二維圖像和局部二維圖像內(nèi)所有直線段的方向角，其中，所述直線段的方向角為所述直線段與預(yù)設(shè)坐標(biāo)系內(nèi)的橫坐標(biāo)的夾角； 歸一化單元，用于通過(guò)聚類算法對(duì)所述全局二維圖像內(nèi)的所有直線段的方向角和局部二維圖像內(nèi)所有直線段的方向角沿預(yù)設(shè)方向進(jìn)行歸一化處理，以獲得經(jīng)歸一化處理后的全局二維圖像和局部二維圖像。10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的目標(biāo)定位裝置，其特征在于，位置定位單元具體用于: 通過(guò)迭代最近點(diǎn)算法確定所述局部三維圖像在所查找到的圖形對(duì)應(yīng)的三維圖像內(nèi)的位置，再根據(jù)所查找到的圖形對(duì)應(yīng)的三維圖像在所述全局三維圖像內(nèi)的位置，確定所述局部三維圖像在所述全局三維圖像內(nèi)的位置； 根據(jù)所述目標(biāo)物在所述局部二維圖像內(nèi)的位置確定所述目標(biāo)物在局部三維圖像內(nèi)的位置，以確定所述目標(biāo)物在所述全局三維圖像內(nèi)的位置。
【文檔編號(hào)】G06T3/00GK105844631SQ201610160219
【公開(kāi)日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年3月21日
【發(fā)明人】馬燕新, 李洪
【申請(qǐng)人】湖南拓視覺(jué)信息技術(shù)有限公司