(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 20221013918 8.2 (22)申请日 2022.02.15 (71)申请人 集美大学 地址 361021 福建省厦门市集美银 江路185 号 (72)发明人 陈宁　吴少鹏　张子骞　王章华　 陈玉鹏　 (74)专利代理 机构 北京睿智保诚专利代理事务 所(普通合伙) 11732 专利代理师 韩迎之 (51)Int.Cl. G06T 7/80(2017.01) G06T 7/70(2017.01) G06T 3/00(2006.01) G06K 9/62(2022.01)G06V 10/80(2022.01) (54)发明名称 非接触式相对位姿检测方法及系统 (57)摘要 本发明公开了一种非接触式相对位姿检测 方法及系统， 涉及船舶检测技术领域， 具体步骤 为： 利用四目相机获得待测船舶的立体成像模 型； 获取相机坐标系相对于世界坐标系的坐标转 换矩阵； 根据待测船舶的立体成像模型、 相机坐 标系相对于世界坐标系的坐标转换矩阵， 得到待 测船舶坐标系与世界坐标系之间的相对六自由 度位姿信息； 本发明可以准确测量船舶间相对位 姿， 为后续 位姿补偿提供有力的基础。 权利要求书2页 说明书6页 附图1页 CN 114463444 A 2022.05.10 CN 114463444 A 1.一种非接触式相对位姿检测方法， 其特 征在于， 具体步骤为： 利用四目相机获得待测船舶的立体成像模型； 获取相机坐标系相对于世界坐标系的坐标转换矩阵； 根据待测船舶的立体成像模型、 相机坐标系相对于世界坐标系的坐标转换矩阵， 得到 待测船舶坐标系与世界坐标系之间的相对六自由度位姿信息 。 2.根据权利要求1所述的一种非接触式相对位姿检测方法， 其特征在于， 待测船舶的立 体成像模型的建立 步骤具体为： 利用四目相机在不同视角同时获取待测船舶的图像； 确定相机的投影模型； 获得任一相机的内参数和相应的外参数； 识别并匹配待测船舶中任意点在两幅不同相机拍摄的待测船舶的图中的投影节点， 并 依据对应的相机的内参数和外参数， 解算出待测船舶中任意点分别 在不同相机中的三维坐 标； 根据不同相机坐标系间的变换矩阵， 将任一空间点在不同相机坐标系的三维坐标转换 到同一相机坐标系， 并自动拼 合； 采用网格融合的方法对拼 合后的数据进行处 理， 得到待测船舶的立体成像模型。 3.根据权利要求2所述的一种非接触式相对位姿检测方法， 其特征在于， 内参数包括相 机的内参数矩阵和相应的镜 头畸变补偿系数。 4.根据权利要求2所述的一种非接触式相对位姿检测方法， 其特征在于， 外参数包括任 意一对相机之间的相对位置关系。 5.根据权利要求2 ‑4任意一项所述的一种非接触 式相对位姿检测方法， 其特征在于， 在 获取待测船舶的图像前还需对四目相机进行 标定， 具体步骤为： 四目相机分别获取一组同拍图像以及一组异拍时序图像； 对获得的异拍时序图像进行计算， 获得四个相机的内参数； 根据四个相机的同拍图像和异拍时序图像获得相应相机坐标系下的靶点 三维坐标； 根据任意 一组三维靶点的刚体 变换求得相应相机的外参数。 6.根据权利要求1所述的一种非接触式相对位姿检测方法， 其特征在于， 还包括标识点 匹配， 具体步骤为： 根据历史数据， 在待测船舶上选择多个标识点； 根据立体成像模型建立方法， 分别将多个标识点在任一相机坐标系下的三维坐标统一 至相机坐标系； 根据立体成像模型以及相机坐标系中的三维坐标确定标识点坐标系与相机坐标系之 间的转换矩阵。 7.根据权利要求1所述的一种非接触式相对位姿检测方法， 其特征在于， 相机的投影模 型为：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114463444 A 2其中： fx＝f/dx、 fy＝f/dy—尺度因子， cx、 cy—图像中心与像素坐标系原点像素偏差， R—旋转矩阵， T—平移矩阵， M1—摄像头的内参矩阵， M2—摄像头的外参矩阵； [u  v]—像素 坐标系下坐标点， [xc yc zc]—相机坐标系下坐标点， [xw yw zw]—世界坐标系下坐标点。 8.根据权利要求1所述的一种非接触式相对位姿检测方法， 其特征在于， 获得待测船舶 与世界坐标系之间的相对六自由度位姿信息， 具体包括： 根据待测船舶的立体成像模型、 标识点坐标系与相机坐标系之间的转换矩阵、 相机坐 标系相对于世界坐标系的坐标转换矩阵获取待测船舶坐标系相对于世界坐标系的坐标转 换矩阵； 对待测船舶坐标系相对于世界坐标系的坐标转换矩阵进行位姿解算， 得到待测船舶与 世界坐标系之间的相对六自由度位姿信息 。 9.一种非接触式相对位姿检测系统， 其特 征在于， 包括： 立体成像模型获取模块， 用于获取四目相机的立体成像模型， 立体成像模型为物体在 相机坐标系下的三维坐标； 标定模块， 用于根据标定物对相对位姿检测系统进行标定， 获得检测系统的内参数和 外参数； 标识点匹配模块， 用于获取 标识点坐标系与相机坐标系之间的转换矩阵； 坐标转换矩阵获取模块， 用于获取相机坐标系相对于世界坐标系的坐标转换矩阵； 相对六自由度位姿信息确定模块， 用于根据待测船舶的立体成像模型、 标识点坐标系 与相机坐标系之间的转换矩阵、 相机坐标系相对于世界坐标系的坐标转换矩阵获取待测船 舶坐标系相对于世界坐标系的相对六自由度位姿信息 。 10.根据权利要求9所述的一种非接触式相对位姿检测系统， 其特征在于， 立体成像模 型获取模块包括： 投影模型选择模块， 用于确定相对位姿检测系统中的相机的投影模型； 数据拼合模块， 用于将同一空间点在不同相机坐标系的三维坐标归于相同相机坐标系 中， 并采用图像立体匹配方法进行自动拼 合； 数据融合模块， 用于对拼合的图像进行网格化以及重叠对应点进行处理， 生成待测船 舶的立体成像模型。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114463444 A 3