一種利用反光材質的目標識別與定位的系統和方法
【專利摘要】本發明屬于機器視覺領域，具體為一種利用反光材質進行目標識別與定位的系統和方法。識別粘有反光材質的待定位物體并計算出其在大視角圖像傳感設備中的相對坐標，并控制雙軸運動平臺轉動橫向與縱向角度，使小視角圖像傳感設備得以對準粘有反光材質的待定位物體，然后在小視角圖像傳感設備的成像中識別待定位物體，并計算出待識別物體在小視角圖像傳感設備及大視角圖像傳感設備中成像的相對坐標。本發明可用于目標檢測與目標跟蹤系統中。
【專利說明】
一種利用反光材質的目標識別與定位的系統和方法
技術領域
[0001]本發明屬于機器視覺領域，涉及一種利用反光材質進行目標識別與定位的系統和方法，特別是有關一種適用大角度及距離的目標識別與定位的系統和方法。
【背景技術】
[0002]目標的識別與定位是機器視覺領域的重要研究內容，其目標識別與定位的可靠性、精確性直接決定了該系統所能達到的識別目標的識別率和定位目標的精確度。通常的目標識別與定位的系統由待定位的物體、照明光源、圖像傳感器、圖像處理系統組成。
[0003]基于立體視覺的目標識別與定位方法是利用圖像傳感器與目標和背景之間的距離的區別來提取目標，并計算出目標的空間坐標，這類方法計算成本高，適用角度小，適用距離短。基于單目視覺的目標識別與定位方法是利用目標與背景的灰度的差異，運動的差異等信息來提取目標，這類方法識別準確率低，受到光照的影響很大，識別的成功率不高，定位的準確性差。
[0004]因此設計一種新型的不易受光照影響，識別與定位準確率高，適用角度與距離較大的系統和方法具有重要的應用價值。
【發明內容】
[0005]本發明所要解決的技術問題是，設計一種目標識別與定位的系統和方法，實現在較大角度與距離中，以較低的計算成本準確識別目標并進行相對坐標的定位，為解決上述技術問題，本發明提出了一種能夠利用反光材質進行目標識別與定位的系統與方法，只需要將反光材質粘在待識別與定位物體上，就能夠準確地被系統識及定位。
[0006]本發明所述的目標識別與定位的系統包括:
[0007]—臺大視角的圖像傳感設備；一臺小視角的圖像傳感設備；可高精度驅動的在橫向和縱向角度可以轉動的兩軸平臺；高反光率的反光材質；紅外燈；圖像處理系統。
[0008]本發明所述的目標識別與定位方法如下:
[0009]1.將具有特殊形狀的反光材料粘到待識別物體上。
[0010]2.紅外燈將紅外線照射到環境中。
[0011]3.待識別物在大視角的圖像傳感設備中成像并得到高對比度的反光物的圖像。
[0012]4.圖像處理系統通過目標高反差的灰度及形狀，識別出待識別物，并計算出待識別物在大視角圖像傳感器設備的相對坐標。
[0013]5.圖像處理系統根據目標在大視角圖像傳感設備成像中的相對坐標，驅動雙軸平臺轉動橫向與縱向角度到對應位置，將運動平臺搭載的小視角的圖像傳感設備對準待識別物。
[0014]6.待識別物在小視角的圖像傳感設備中成像并得到高對比度的反光物的圖像。
[0015]7.圖像處理系統通過目標高反差的灰度及形狀，識別出待識別物，并計算出待識別物在小視角圖像傳感設備中的相對坐標。
[0016]本發明以較低的計算成本，準確地識別出粘有特殊形狀放光材質的待識別物，并精確地計算出待識別物在較小空間內靜態或移動時對于兩臺成像系統的相對坐標。相對于傳統的目標識別與定位的系統和方法，具有以下優勢:
[0017]1.目標識別與定位的計算成本低，系統的成本低于傳統的目標識別與定位的系統。
[0018]2.目標識別的準確率高，目標定位的精度高。
[0019]3.目標在小范圍空間內移動，系統就可以得到較大的相對坐標移動響應精度。
[0020]4.目標相對于系統的角度和距離不易受限，系統可以在很大的角度的距離中準確的識別和定位待識別物體。
【附圖說明】
[0021]圖1為本發明專利系統的整體結構俯視示意圖。
[0022]圖2為本發明專利系統的側視示意圖。
[0023]圖3為待識別物在大視角圖像傳感設備中的相對位置的示意圖。
[0024]圖4為待識別物在運動平臺對焦后的小視角圖像傳感設備中的相對位置的示意圖。
[0025]圖中:
[0026]1、外殼2、大視角圖像傳感設備
[0027]3、小視角圖像傳感設備4、X軸運動滑軌及微型電機
[0028]5、大視角紅外燈6、小視角紅外燈
[0029]7、圖像處理系統8、Y軸運動滑軌及微型電機
[0030]9、大視角圖像傳感設備成像 10、待識別物在大視角圖像傳感設備中的成像[0031 ]11、小視角圖像傳感設備成像 12、待識別物在小視角圖像傳感設備中的成像
[0032]13、粘有特殊形狀反光材質的待識別物體
【具體實施方式】
[0033]以下將結合說明書附圖對本發明專利作進一步詳細說明。
[0034]如圖1、圖2所7K,本發明所述一種利用反光材質的目標識別與定位的系統:夕卜殼
1、大視角圖像傳感設備2、小視角圖像傳感設備3、X軸運動滑軌及微型電機4、大視角紅外燈5、小視角紅外燈6、圖像處理系統7、Y軸運動滑軌及微型電機8，大視角紅外燈5固定在大視角圖像傳感設備2上，小視角紅外燈6固定在小視角紅外傳感設備3上，小視角圖像傳感設備3固定在X軸運動滑軌及微型電機4和Y軸運動滑軌及微型電機8上，圖像處理系統7負責圖像數據的處理。
[0035]本發明所述的目標識別與定位的方法如下:
[0036]1.將具有特殊形狀的反光材料粘到待識別物體13上。
[0037]2.紅外燈5將紅外線照射到環境中。
[0038]3.粘有反光材質的待識別物體13在大視角的圖像傳感設備2中成像。
[0039]4.圖像處理系統7通過目標高反差的灰度及形狀，識別出待識別物，并計算出待識別物在大視角圖像傳感器設備2的相對坐標。
[0040]5.圖像處理系統7根據目標的相對坐標，驅動X軸運動滑軌及微型電機4及Y軸運動滑軌及微型電機8轉動橫向與縱向角度到對應位置，將搭載的小視角的圖像傳感設備3對準待識別物。
[0041]6.粘有反光材質的待識別物體13在小視角的圖像傳感設備3中成像。
[0042]7.圖像處理系統7通過目標高反差的灰度及形狀，識別出待識別物，并計算出粘有反光材質的待識別物體13在小視角圖像傳感設備3中的相對坐標。
[0043]圖3和圖4給出了粘有反光材質的帶識別物體13在大視角圖像傳感設備2中的成像示意圖，以及粘有反光材質的帶識別物體13在小視角圖像傳感設備3中的成像示意圖。本發明系統和方法可對任何材質的待識別物，粘上反光材質，或涂上反光涂料，即可在系統內準確識別并得到精確相對坐標，即使目標物體以極小的位移移動，系統仍能靈敏的計算出目標在系統中的相對坐標。
【主權項】
1.一種利用反光材質的目標識別與定位的系統和方法，其特征在于:所述的系統包含大視角圖像傳感設備、小視角圖像傳感設備、雙軸角度可轉動的平臺，圖像處理系統，反光材質,紅外燈。2.如權利要求1所述的反光材質，其特征在于光線以任何角度照射到反光材質上時，都能原路反射光線。3.如權利要求1所述的反光材質，其特征在于可以制作成反光涂料，依附于任何材質的物體上。4.如權利要求1所述的大視角圖像傳感設備，其特征在于成像視角大于70度。5.如權利要求1所述的小視角圖像傳感設備，其特征在于成像視角小于30度。6.如權利要求1所述的雙軸角度可轉動的平臺，其特征在于運動平臺可在大視角圖像傳感設備成像所在的平面進行橫向和縱向的角度的轉動。7.如權利要求1和3和4和5所述的雙軸運動平臺，其特征在于搭載小視角圖像傳感設備的雙軸運動平臺，會根據目標物體在大視角圖像傳感設備成像的相對坐標，進行橫向和縱向的轉動，將小視角圖像傳感設備對準目標物體。8.如權利要求1所述的目標識別與定位的系統和方法，其特征在于包括下屬步驟:(I)根據大視角圖像傳感設備的成像，識別粘有反光材質的待識別物體；(2)計算粘有反光材質的待識別物體在大視角成像設備中的相對坐標；(3)根據粘有反光材質的待識別物體在大視角成像設備中的相對坐標，調整雙軸運動平臺的橫向和縱向角度，使小視角圖像傳感設備對準粘有反光材質的待識別物體；(3)根據小視角圖像傳感設備的成像，識別粘有反光材質的待識別物體；(4)計算粘有反光材質的待識別物體在小視角圖像傳感設備中的相對坐標。
【文檔編號】G01C11/00GK105890576SQ201510030243
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2015年1月19日
【發明人】夏佳梁
【申請人】夏佳梁