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CN109543489B - 基于二维码的定位方法、装置和存储介质 - Google Patents

基于二维码的定位方法、装置和存储介质 Download PDF

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CN109543489B CN201910008692.7A CN201910008692A CN109543489B CN 109543489 B CN109543489 B CN 109543489B CN 201910008692 A CN201910008692 A CN 201910008692A CN 109543489 B CN109543489 B CN 109543489B
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Abstract

本发明公开了一种基于二维码的定位方法，涉及地图信息采集领域，包括步骤：获取已拍摄的环境图像；根据所述环境图像，确定所述环境图像中二维码图像；对所述二维码图像进行解析，得到所述二维码的四个顶点在地图坐标系中对应的地图坐标；获取拍摄所述环境图像的摄像设备的摄像机坐标系，确定所述四个顶点在所述摄像机坐标系中的对应的摄像坐标；根据所述地图坐标和所述摄像坐标，得到与所述二维码的相对位姿。本发明还提供了基于二维码的定位装置和存储介质，能更精确地计算出AGV设备与二维码的相对位姿，从而对AGV设备实现更高精度的定位。

Description

基于二维码的定位方法、装置和存储介质
技术领域
本发明涉及地图信息采集领域，尤其涉及一种基于二维码的定位方法、装置和存储介质。
背景技术
二维码是一种具有可读性的条码，通过某种特定的几何图形按照一定规律在平面上分布的黑白相间的图像记录数据。二维码具有信息容量大、可靠性高等特点，因此在诸如仓库存储或是车间搬运等应用环境下，二维码定位技术作为AGV设备控制中的关键技术之一，常用于对AGV设备进行导航和定位。
在现有技术中，通常时根据获取到的图像，计算AGV设备与已知位置的二维码之间的相对位置，从而根据该二维码的位置计算出该AGV设备的位置。在实施本发明的过程中，发明人发现，由于现有技术通过三个位置的图像来估计AGV设备的位置，由于多个取像位置难以完全重叠，因此得到的AGV设备与二维码的相对位置存在较大误差，无法对该AGV设备进行高精度定位。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种基于二维码的定位方法、装置和存储介质，能更精确地计算出AGV设备与二维码的相对位姿，从而对AGV设备实现更高精度的定位。
为实现上述目的，本发明实施例提供了一种基于二维码的定位方法，包括步骤：
获取已拍摄的环境图像；
根据所述环境图像，确定所述环境图像中二维码图像；
对所述二维码图像进行解析，得到所述二维码的四个顶点在地图坐标系中对应的地图坐标；
获取拍摄所述环境图像的摄像设备的摄像机坐标系，确定所述四个顶点在所述摄像机坐标系中的对应的摄像坐标；
根据所述地图坐标和所述摄像坐标，得到与所述二维码的相对位姿。
作为上述方案的改进，所述根据所述地图坐标和所述摄像坐标，得到与所述二维码的相对位姿，包括步骤：
获取所述摄像设备的内部参数，得到所述摄像设备的内参矩阵；
基于所述内参矩阵，根据所述地图坐标和所述摄像坐标，计算相应的旋转矩阵和三维平移向量；
根据所述旋转矩阵和所述三维平移向量，得到所述相对位姿。
作为上述方案的改进，所述旋转矩阵和所述三维平移向量满足关系：
Mi＝RXi+t
Figure BDA0001936408680000021
其中，Mi为顶点i的摄像坐标；R为所述旋转矩阵；Xi为所述顶点i的地图坐标，t为所述三维平移向量；s为常量；ui和vi为所述顶点i的图像坐标，即所述顶点i在所述环境图像中的坐标信息；K为所述内参矩阵；所述顶点i为所述四个顶点中的任一顶点。
作为上述方案的改进，所述顶点i的图像坐标ui和vi满足关系：
ui＝(u′i+u0(k1·r+k2·r2))/(k1·r+k2·r2)
vi＝(v′i+v0(k1·r+k2·r2))/(k1·r+k2·r2)
Figure BDA0001936408680000022
其中，u0和v0为所述环境图像中的中心像素坐标；u′i和v′i为所述顶点i的在所述环境图像中的原始坐标；fx为所述内参矩阵的对角线上的第一个元素；fy为所述内参矩阵的对角线上的第二个元素；k1和k2为所述摄像设备的径向畸变参数。
作为上述方案的改进，所述相对位姿还包括偏转角度θx、θy和θz中的一项或多项；所述偏转角度θx、θy和θz满足：
θx＝atan(r32/r33)
Figure BDA0001936408680000031
θz＝atan(r21/r11)
其中，有
Figure BDA0001936408680000032
作为上述方案的改进，所述二维码图像，为所述环境图像中，像素面积最大的二维码图像。
作为上述方案的改进，所述对所述二维码图像进行解析，得到所述二维码的四个顶点在地图坐标系中对应的地图坐标，包括步骤：
对所述二维码图像进行平面投影转换，得到修正后的二维码图像；
解析所述修正后的二维码图像，得到所述地图坐标。
本发明实施例还提供了一种基于二维码的定位装置，包括：
图像获取模块，用于获取已拍摄的环境图像；
二维码检测模块，用于根据所述环境图像，确定所述环境图像中二维码图像；
二维码解析模块，用于对所述二维码图像进行解析，得到所述二维码的四个顶点在地图坐标系中对应的地图坐标；
第一定位模块，用于获取拍摄所述环境图像的摄像设备的摄像机坐标系，确定所述四个顶点在所述摄像机坐标系中的对应的摄像坐标；
第二定位模块，用于根据所述地图坐标和所述摄像坐标，得到与所述二维码的相对位姿。
本发明实施例还提供了，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上任意一项所述的定位方法。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如上任意一项所述的定位方法。
与现有技术相比，本发明公开的一种基于二维码的定位方法、装置和存储介质，通过获取已拍摄的环境图像，确定所述环境图像中的二维码图像，并解析所述二维码图像，得到所述二维码的四个顶点在地图坐标系中对应的地图坐标，并确定所述四个顶点在所述摄像机坐标系中对应的摄像坐标，从而根据所述地图坐标和所述摄像坐标，得到AGV设备的摄像设备在拍摄所述环境图像时，相对于所述二维码的相对位姿。由于在定位过程中，引入所述二维码图像中的四个顶点作为定位依据，在摄取到单张所述环境图像时，即可根据其中的二维码图像，确定当前与所述二维码的相对位姿，解决了现有技术中由于需要多个位置的图像进行判断，导致引入较大误差的技术问题，从而能够能更精确地计算出AGV设备与二维码的相对位姿，从而对AGV设备实现更高精度的定位。
附图说明
图1是本发明实施例1中一种基于二维码的定位方法的流程示意图。
图2是如图1所示的定位方法的步骤S130的流程示意图。
图3是如图1所示的定位方法的步骤S150的流程示意图。
图4是本发明实施例2中一种基于二维码的定位装置的结构示意图。
图5是本发明实施例3中一种基于二维码的定位装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例1提供了一种基于二维码的定位方法，该定位方法可以运行在具有摄像设备或是具有图像采集功能的AGV设备上，例如配置有摄像头的AGV设备等，也可以是由其他具有图像处理能力的计算设备运行，例如与上述AGV设备通信连接的服务器等，均不影响本发明可取得的有益效果。
参见图1，是实施例1提供的一种基于二维码的定位方法的流程示意图，该定位方法包括步骤S110至步骤S150。
S110、获取已拍摄的环境图像。
可以由执行本方法的AGV设备的所具备的摄像设备拍摄所述环境图像，也可以是由执行本方法的计算设备获取与之通信连接的AGV设备拍摄的所述环境图像，均不影响本发明可取得的有益效果。
优选地，所述环境图像还可以是对拍摄到的原始图像进行预处理之后得到的图像。例如，可以是由AGV设备的摄像设备进行拍摄，得到所述原始图像，并经过如灰度处理、二值化、降采样和中值滤波等一项或多项的预处理操作之后，得到预处理后的图像，由执行计算设备获取所述预处理后的图像，以作为所述环境图像。可以理解地，拍摄所述原始图像的设备以及获取所述环境图像的设备仅作为举例，不构成对本发明实施的限定，所述预处理操作不局限于上述举例的内容，在实际应用中，可以根据具体情况对本发明的实施做相应调整，不影响可取得的有益效果。
S120、根据所述环境图像，确定所述环境图像中二维码图像。
优选地，所述二维码图像为，所述环境图像中像素面积最大的二维码图像。例如，假设环境图像p中包括二维码p1、二维码p2和二维码p3的图像，并且二维码p1的图像像素面积最大，即以二维码p1的图像作为所述二维码图像，以进行后续处理步骤。
更优选地，还可以是对所述环境图像进行膨胀处理，再通过图像裁剪，截取出像素面积最大的二维码的图像，以得到所述二维码图像。具体地，所述图像裁剪可以是对进行所述膨胀处理后的图像进行连通域标记，并判断出其中最大面积最大的连通域，截取所述最大的连通域的图像以作为所述二维码图像。更进一步地，还可以是在所述图像裁剪之后，提取出所述二维码图像的图像边框，以得到所述二维码图像的四个顶点，例如对所述图像边框进行Hough变换，从而计算出所述四个顶点在图像中的坐标。
更佳地，还可以在进行所述膨胀处理之前，对所述环境图像进行取反处理，从而得到从而减少进行所述膨胀处理所需的次数，提高对图像进行处理的处理效率。
S130、对所述二维码图像进行解析，得到所述二维码的四个顶点在地图坐标系中对应的地图坐标。
通过预先设定每个二维码相应的信息，在确定所述二维码图像之后，可以通过解析所述二维码图像，获取该二维码相应的信息，包括该二维码的四个顶点在地图坐标系中对应的地图坐标。
优选地，参见图2，步骤S130可以通过如步骤S131至步骤S132所示的流程执行。
S131、对所述二维码图像进行平面投影转换，得到修正后的二维码图像。
具体地，可以是在步骤S120得到的四个顶点在图像中坐标，代入到PerspectiveTransform平面投影转换公式，将图像中的所述四个顶点所构成的四边形转换成正方形。
例如，设(x,y)为图像中的原始坐标，(u,v)为平面投影转换后的调整坐标，则有：
x＝(au+bv+c)/(gu+hv+1)
y＝(du+ev+f)/(gu+hv+1)
其中，a，b，c，d，e，f，g和h八个参数均为常量，将所述四个顶点在图像中的坐标分别带入式中，可以求解所述八个参数，从而得到所述四个顶点在平面转换后的调整坐标。
由于得到所述四个顶点的调整坐标之后，所述二维码图像的其他像素点对应的调整坐标可能为非整数点，更优选地，在得到所述四个顶点的调整坐标之后，还可以通过双线性插值法进行插值，从而得到所述修正后的二维码图像。
S132、解析所述修正后的二维码图像，得到所述地图坐标。
S140、获取拍摄所述环境图像的摄像设备的摄像机坐标系，确定所述四个顶点在所述摄像机坐标系中的对应的摄像坐标。
S150、根据所述地图坐标和所述摄像坐标，得到与所述二维码的相对位姿。
具体地，可以是根据四个顶点的地图坐标和所述四个顶点的摄像坐标，得到所述环境图像拍摄的时刻下，所述摄像机坐标系与所述地图坐标系的关系，以及所述摄像设备与所述二维码的相对位置，从而得到所述相对位姿，并还可根据所述二维码的地图坐标进一步得到AGV设备的地图坐标。
优选地，参见图3，步骤S150可以通过如步骤S151至步骤S153所示的流程执行。
S151、获取所述摄像设备的内部参数，得到所述摄像设备的内参矩阵。
可以是预先对所述摄像设备进行标定，从而确定所述内部参数，并进一步得到所述内参矩阵。例如，设所述摄像设备的内部参数包括焦距fx和焦距fy，则有：
Figure BDA0001936408680000071
其中，K为所述内参矩阵。可以理解地，所述内参矩阵不局限于上述举例的形式和数值，在实际应用中，可以得到的所述内参矩阵视实际情况而定，不影响本发明可取得的有益效果。
S152、基于所述内参矩阵，根据所述地图坐标和所述摄像坐标，计算相应的旋转矩阵和三维平移向量。
具体地，所述旋转矩阵和所述三维平移向量满足关系：
Mi＝rXi+t
Figure BDA0001936408680000081
其中，Mi为顶点i的摄像坐标；R为所述旋转矩阵；Xi为所述顶点i的地图坐标，t为所述三维平移向量；s为常量；ui和vi为所述顶点i的图像坐标，即所述顶点i在所述环境图像中的坐标信息；K为所述内参矩阵；所述顶点i为所述四个顶点中的任一顶点。
可设
Figure BDA0001936408680000082
根据上述关系有：
Figure BDA0001936408680000083
进一步可得：
H＝k(r1,r2,t)
其中，r1和r2分别为旋转矩阵R的第一列和第二列。设：
Figure BDA0001936408680000084
Figure BDA0001936408680000085
则有：
HY＝sU
进一步可得：
H＝sUYH(YYH)-1
由于内参矩阵K已知，可得：
(r1,r2,t)＝K-1H＝sK-1UYH(YYH)-1
记为：(r1,r2,t)＝sA。
理论上，单位向量r1和r2的模均为1，但由于实际中存在噪声，因此实际上单位向量r1和r2的模不一定为1，因此对常量s的求解可以变成最优化问题：
argxmin[(||r1||-1)2+(||r2||-1)2]
即：
a·(a·s-1)+b·(b·s-1)＝0
其中，a为矩阵A第一列向量的模，b为矩阵A第二列向量的模。求得常量s，从而可以根据如下关系求解当前坐标：
Figure BDA0001936408680000091
其中，(x,y)为所述当前坐标，(u,v)即为所述环境图像的像素坐标系中中心的坐标值。
且由于r3＝r1×r2，可以确定r3，并进一步确定旋转矩阵R＝(r1,r2,r3)。
作为一种优选的实施方式，所述顶点i的图像坐标ui和vi满足关系：
ui＝(u′i+u0(k1·r+k2·r2))/(k1·r+k2·r2)
vi＝(v′i+v0(k1·r+k2·r2))/(k1·r+k2·r2)
Figure BDA0001936408680000092
其中，u0和v0为所述环境图像中的中心像素坐标；u′i和v′i为所述顶点i的在所述环境图像中的原始坐标；fx为所述内参矩阵的对角线上的第一个元素；fy为所述内参矩阵的对角线上的第二个元素；k1和k2为所述摄像设备的径向畸变参数。
S153、根据所述旋转矩阵和所述三维平移向量，得到所述相对位姿。
优选地，所述相对位姿还包括偏转角度θx、θy和θz中的一项或多项；所述偏转角度θx、θy和θz满足：
θx＝atan(r32/r33)
Figure BDA0001936408680000093
θz＝atan(r21/r11)
其中，旋转矩阵
Figure BDA0001936408680000094
本发明实施例1提供的一种基于二维码的定位方法，通过获取已拍摄的环境图像，确定所述环境图像中的二维码图像，并解析所述二维码图像，得到所述二维码的四个顶点在地图坐标系中对应的地图坐标，并确定所述四个顶点在所述摄像机坐标系中对应的摄像坐标，从而根据所述地图坐标和所述摄像坐标，得到AGV设备的摄像设备在拍摄所述环境图像时，相对于所述二维码的相对位姿。由于在定位过程中，引入所述二维码图像中的四个顶点作为定位依据，在摄取到单张所述环境图像时，即可根据其中的二维码图像，确定当前与所述二维码的相对位姿，解决了现有技术中由于需要多个位置的图像进行判断，导致引入较大误差的技术问题，从而能够能更精确地计算出AGV设备与二维码的相对位姿，从而对AGV设备实现更高精度的定位。
本发明实施例2提供了一种基于二维码的定位装置20。参见图4，本发明实施例2提供的定位装置20包括图像获取模块21、二维码检测模块22、二维码解析模块23、第一定位模块24和第二定位模块25。
所述图像获取模块21，用于获取已拍摄的环境图像。所述二维码检测模块22，用于根据所述环境图像，确定所述环境图像中二维码图像。所述二维码解析模块23，用于对所述二维码图像进行解析，得到所述二维码的四个顶点在地图坐标系中对应的地图坐标。所述第一定位模块24，用于获取拍摄所述环境图像的摄像设备的摄像机坐标系，确定所述四个顶点在所述摄像机坐标系中的对应的摄像坐标。所述第二定位模块25，用于根据所述地图坐标和所述摄像坐标，得到与所述二维码的相对位姿。
本发明实施例2提供的定位装置20的工作过程如实施例1提供的定位方法所述，在此不作赘述。
本发明实施例2公开的一种基于二维码的定位装置，通过获取已拍摄的环境图像，确定所述环境图像中的二维码图像，并解析所述二维码图像，得到所述二维码的四个顶点在地图坐标系中对应的地图坐标，并确定所述四个顶点在所述摄像机坐标系中对应的摄像坐标，从而根据所述地图坐标和所述摄像坐标，得到AGV设备的摄像设备在拍摄所述环境图像时，相对于所述二维码的相对位姿。由于在定位过程中，引入所述二维码图像中的四个顶点作为定位依据，在摄取到单张所述环境图像时，即可根据其中的二维码图像，确定当前与所述二维码的相对位姿，解决了现有技术中由于需要多个位置的图像进行判断，导致引入较大误差的技术问题，从而能够能更精确地计算出AGV设备与二维码的相对位姿，从而对AGV设备实现更高精度的定位。
本发明实施例3提供了另一种基于二维码的定位装置30。参见图5，本发明实施例3提供的定位装置30包括：处理器31、存储器32以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，例如定位程序。所述处理器31执行所述计算机程序时实现上述各个测试方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤S120。或者，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述各装置实施例中各模块的功能，例如上述实施例中所述的定位装置。
示例性的，所述计算机程序可以被分割成一个或多个模块，所述一个或者多个模块被存储在所述存储器32中，并由所述处理器31执行，以完成本发明。所述一个或多个模块可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序在所述定位装置30中的执行过程。例如，所述计算机程序可以被分割成所述图像获取模块、二维码检测模块、二维码解析模块、第一定位模块和第二定位模块，各模块具体功能如下：所述图像获取模块，用于获取已拍摄的环境图像。所述二维码检测模块22，用于根据所述环境图像，确定所述环境图像中二维码图像。所述二维码检测模块，用于根据所述环境图像，确定所述环境图像中二维码图像。所述二维码解析模块，用于对所述二维码图像进行解析，得到所述二维码的四个顶点在地图坐标系中对应的地图坐标。所述第一定位模块，用于获取拍摄所述环境图像的摄像设备的摄像机坐标系，确定所述四个顶点在所述摄像机坐标系中的对应的摄像坐标。所述第二定位模块，用于根据所述地图坐标和所述摄像坐标，得到与所述二维码的相对位姿。
所述定位装置30可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述定位装置30可包括，但不仅限于，处理器31、存储器32。本领域技术人员可以理解，所述示意图仅仅是图像增强设备的示例，并不构成对定位装置30的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述定位装置30还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器31可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器31是所述定位装置30的控制中心，利用各种接口和线路连接整个定位装置30的各个部分。
所述存储器32可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器31通过运行或执行存储在所述存储器32内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器32内的数据，实现所述定位装置30的各种功能。所述存储器32可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器32可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
其中，所述定位装置30集成的模块如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。
本发明实施例3公开的一种基于二维码的定位装置和存储介质，通过获取已拍摄的环境图像，确定所述环境图像中的二维码图像，并解析所述二维码图像，得到所述二维码的四个顶点在地图坐标系中对应的地图坐标，并确定所述四个顶点在所述摄像机坐标系中对应的摄像坐标，从而根据所述地图坐标和所述摄像坐标，得到AGV设备的摄像设备在拍摄所述环境图像时，相对于所述二维码的相对位姿。由于在定位过程中，引入所述二维码图像中的四个顶点作为定位依据，在摄取到单张所述环境图像时，即可根据其中的二维码图像，确定当前与所述二维码的相对位姿，解决了现有技术中由于需要多个位置的图像进行判断，导致引入较大误差的技术问题，从而能够能更精确地计算出AGV设备与二维码的相对位姿，从而对AGV设备实现更高精度的定位。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于二维码的定位方法，其特征在于，包括步骤：
获取已拍摄的环境图像；
根据所述环境图像，确定所述环境图像中二维码图像；
对所述二维码图像进行解析，得到所述二维码的四个顶点在地图坐标系中对应的地图坐标；
获取拍摄所述环境图像的摄像设备的摄像机坐标系，确定所述四个顶点在所述摄像机坐标系中的对应的摄像坐标；
根据所述地图坐标和所述摄像坐标，得到与所述二维码的相对位姿；
所述根据所述地图坐标和所述摄像坐标，得到与所述二维码的相对位姿，包括步骤：
获取所述摄像设备的内部参数，得到所述摄像设备的内参矩阵；
基于所述内参矩阵，根据所述地图坐标和所述摄像坐标，计算相应的旋转矩阵和三维平移向量；
根据所述旋转矩阵和所述三维平移向量，得到所述相对位姿；
所述旋转矩阵和所述三维平移向量满足关系：
Mi＝RXi+t
Figure FDA0003442975370000011
其中，Mi为顶点i的摄像坐标；R为所述旋转矩阵；Xi为所述顶点i的地图坐标，t为所述三维平移向量；s为常量；ui和vi为所述顶点i的图像坐标，即所述顶点i在所述环境图像中的坐标信息；K为所述内参矩阵；所述顶点i为所述四个顶点中的任一顶点；
所述顶点i的图像坐标ui和vi满足关系：
ui＝(u′i+u0(k1·r+k2·r2))/(k1·r+k2·r2)
vi＝(v′i+v0(k1·r+k2·r2))/(k1·r+k2·r2)
Figure FDA0003442975370000021
其中，u0和v0为所述环境图像中的中心像素坐标；u′i和v′i为所述顶点i的在所述环境图像中的原始坐标；fx为所述内参矩阵的对角线上的第一个元素；fy为所述内参矩阵的对角线上的第二个元素；k1和k2为所述摄像设备的径向畸变参数。
2.如权利要求1所述的定位方法，其特征在于，所述相对位姿还包括偏转角度θx、θy和θz中的一项或多项；所述偏转角度θx、θy和θz满足：
θx＝atan(r32/r33)
Figure FDA0003442975370000022
θz＝atan(r21/r11)
其中，有
Figure FDA0003442975370000023
3.如权利要求1所述的定位方法，其特征在于，所述二维码图像为，所述环境图像中像素面积最大的二维码图像。
4.如权利要求1所述的定位方法，其特征在于，所述对所述二维码图像进行解析，得到所述二维码的四个顶点在地图坐标系中对应的地图坐标，包括步骤：
对所述二维码图像进行平面投影转换，得到修正后的二维码图像；
解析所述修正后的二维码图像，得到所述地图坐标。
5.一种基于二维码的定位装置，其特征在于，包括：
图像获取模块，用于获取已拍摄的环境图像；
二维码检测模块，用于根据所述环境图像，确定所述环境图像中二维码图像；
二维码解析模块，用于对所述二维码图像进行解析，得到所述二维码的四个顶点在地图坐标系中对应的地图坐标；
第一定位模块，用于获取拍摄所述环境图像的摄像设备的摄像机坐标系，确定所述四个顶点在所述摄像机坐标系中的对应的摄像坐标；
第二定位模块，用于根据所述地图坐标和所述摄像坐标，得到与所述二维码的相对位姿；其中，
所述第二定位模块，具体用于：
获取所述摄像设备的内部参数，得到所述摄像设备的内参矩阵；
基于所述内参矩阵，根据所述地图坐标和所述摄像坐标，计算相应的旋转矩阵和三维平移向量；
根据所述旋转矩阵和所述三维平移向量，得到所述相对位姿；
其中，所述旋转矩阵和所述三维平移向量满足关系：
Mi＝RXi+t
Figure FDA0003442975370000031
其中，Mi为顶点i的摄像坐标；R为所述旋转矩阵；Xi为所述顶点i的地图坐标，t为所述三维平移向量；s为常量；ui和vi为所述顶点i的图像坐标，即所述顶点i在所述环境图像中的坐标信息；K为所述内参矩阵；所述顶点i为所述四个顶点中的任一顶点；
所述顶点i的图像坐标ui和vi满足关系：
ui＝(u′i+u0(k1·r+k2·r2))/(k1·r+k2·r2)
vi＝(v′i+v0(k1·r+k2·r2))/(k1·r+k2·r2)
Figure FDA0003442975370000032
其中，u0和v0为所述环境图像中的中心像素坐标；u′i和v′i为所述顶点i的在所述环境图像中的原始坐标；fx为所述内参矩阵的对角线上的第一个元素；fy为所述内参矩阵的对角线上的第二个元素；k1和k2为所述摄像设备的径向畸变参数。
6.一种基于二维码的定位装置，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至4中任意一项所述的定位方法。
7.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如权利要求1至4中任意一项所述的定位方法。
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