CN107966155A - 对象定位方法、对象定位系统和电子设备 - Google Patents

Abstract

公开了一种对象定位方法、对象定位系统和电子设备。所述方法包括：由相机获取包括第一标识部分的初始图像，所述第一标识部分对应于设置在对象上的第一定向反射单元；基于所述初始图像和所述第一标识部分的位置确定所述第一定向反射单元在所述相机的图像坐标系下的第一坐标；获得所述相机在世界坐标系下的第二坐标；以及，基于所述第一坐标和所述第二坐标确定所述对象在所述世界坐标系下的对象位置。因此，可以实现对象的低成本的实时精准定位。

Description

对象定位方法、对象定位系统和电子设备

技术领域

本申请涉及定位技术领域，且更具体地，涉及一种对象定位方法、对象定位系统和电子设备。

背景技术

自动驾驶是当前业界的热点。出于安全和成本的考虑，自动驾驶的算法仿真迭代一般在计算机模拟器中进行。然而，受限于模拟器物理引擎的设计，真正汽车行驶转向中与复杂环境的交互很难准确模拟。因而，使用小型模型车和室内搭建的模拟场景在自动驾驶的算法仿真迭代中十分有用。

然而，实现自动驾驶的模拟场景需要有标注好的结构化信息模拟电子地图，和对行驶目标本身进行精确定位，例如，模拟现实车辆中的全球定位系统(GPS)/实时动态测量(RTK)定位系统。

但是，这些系统的实现成本高昂，因此，需要改进的定位技术。

发明内容

为了解决上述技术问题，提出了本申请。本申请的实施例提供了一种对象定位方法、对象定位系统和电子设备，其可以实现对象的低成本精准定位。

根据本申请的一个方面，提供了一种对象定位方法，包括：由相机获取包括第一标识部分的初始图像，所述第一标识部分对应于设置在对象上的第一定向反射单元；基于所述初始图像和所述第一标识部分的位置确定所述第一定向反射单元在所述相机的图像坐标系下的第一坐标；获得所述相机在世界坐标系下的第二坐标；以及，基于所述第一坐标和所述第二坐标确定所述对象在所述世界坐标系下的对象位置。

根据本申请的另一方面，提供了一种对象定位系统，包括：第一定向反射单元，设置在对象上，所述对象能够在特定场地内移动；发光单元，向所述对象发射光线；以及，相机，设置在所述特定场地的上方，获取包括与所述第一定向反射单元对应的第一标识部分的对象图像。

根据本申请的再一方面，提供了一种电子设备，包括：处理器；以及，存储器，在所述存储器中存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令在被所述处理器运行时使得所述处理器执行如上所述的对象定位方法。

根据本申请的又一方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令在被处理器运行时使得所述处理器执行如上所述的对象定位方法。

与现有技术相比，采用根据本申请实施例的对象定位方法、对象定位系统和电子设备，可以由相机获取包括第一标识部分的初始图像，所述第一标识部分对应于设置在对象上的第一定向反射单元；基于所述初始图像和所述第一标识部分的位置确定所述第一定向反射单元在所述相机的图像坐标系下的第一坐标；获得所述相机在世界坐标系下的第二坐标；以及，基于所述第一坐标和所述第二坐标确定所述对象在所述世界坐标系下的对象位置。因此，可以通过识别由相机获取的图像来确定待定位对象的位置，从而以简单的方案实现对象的低成本精准定位。

附图说明

通过结合附图对本申请实施例进行更详细的描述，本申请的上述以及其他目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本申请实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请实施例一起用于解释本申请，并不构成对本申请的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。

图1图示了根据本申请实施例的对象定位方法的示意性流程图。

图2图示了根据本申请实施例的对象定位方法中的定向反射单元的示意图。

图3图示了根据本申请实施例的对象定位方法中的850nm红外滤光片透射率的示意图。

图4图示了根据本申请实施例的对象定位方法中的相机工作场景的示意性侧视图。

图5图示了根据本申请实施例的对象定位方法中的相机工作场景的示意性顶视图。

图6图示了根据本申请实施例的对象定位方法中的平面直角坐标系的示意图。

图7图示了根据本申请实施例的对象定位系统的示意性框图。

图8图示了根据本申请实施例的电子设备的示意性框图。

具体实施方式

下面，将参考附图详细地描述根据本申请的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是本申请的全部实施例，应理解，本申请不受这里描述的示例实施例的限制。

申请概述

如上所述，针对自动驾驶的模拟场景下行驶目标的定位，需要模拟现实车辆中的GPS/RTK定位系统，从而对行驶目标本身进行精确定位。

关于室内定位已有的方案中，有无线方式、多目摄像头、结构光激光雷达等手段，也有将几种方式进行融合实现定位。

多目摄像头对计算性能要求很高，且成本高昂，实施复杂。如VICON的定位系统，成本一般在十几万美金以上，多用于游戏电影的动作捕捉和运动员运动分析。

无线方式一般精度比较差，如无线高保真(WIFI)技术的室内定位精度范围最高几米量级，而超宽带(UWB)技术定位等，一般精度也在5cm到50cm之间，不适用于自动驾驶的仿真模拟。

针对该技术问题，本申请的基本构思是提出一种对象定位方法、对象定位系统和电子设备，其可以通过相机获取包含待定位对象的图像，并通过对图像中与待定位对象对应的标识部分的识别来确定待定位对象的位置。因此，可以通过相对简单的方案，以低成本实现自动驾驶的模拟场景下行驶目标的实时和精确定位。另外，本申请的上述基本构思也能够在对待定位对象进行定位的基础上，进一步与已经标注好结构化信息的模拟电子地图环境进行匹配，以获得更加全面的自动驾驶交互仿真结果。

需要说明的是，本申请的上述基本构思不是仅能够应用于自动驾驶的模拟场景下行驶目标的定位，也可以应用于其它场景下的对象的低成本的实时精准定位。

在介绍了本申请的基本原理之后，下面将参考附图来具体介绍本申请的各种非限制性实施例。

示例性方法

图1图示了根据本申请实施例的对象定位方法的示意性流程图。

如图1所示，根据本申请实施例的对象定位方法包括：S110，由相机获取包括第一标识部分的初始图像，所述第一标识部分对应于设置在对象上的第一定向反射单元；S120，基于所述初始图像和所述第一标识部分的位置确定所述第一定向反射单元在所述相机的图像坐标系下的第一坐标；S130，获得所述相机在世界坐标系下的第二坐标；以及S140，基于所述第一坐标和所述第二坐标确定所述对象在所述世界坐标系下的对象位置。

下面，具体地描述根据本申请实施例的对象定位方法的各个步骤。

在步骤S110中，在需要进行定位的对象(例如，可移动对象)上预先设置第一定向反射单元，并且通过相机拍摄对象，以获得该对象的初始图像。这样，初始图像中将包括与所述第一定向反射单元对应的第一标识部分。

图2图示了根据本申请实施例的对象定位方法中的定向反射单元的示意图。

这里，第一定向反射单元可以是回射薄膜，所述回射薄膜又称后向反射材料(retro-reflector)，其特性是将入射光以与入射方向相同的方向反射回去，如图2所示。例如，在高速公路上设置的交通标识在车灯的灯光照射下会显得非常亮，就是因为这种交通标识采用了上述材料，从而将车灯的灯光按照原方向反射回来。所述回射薄膜可以类似猫眼，由微小的纳米反射颗粒构成。

相机可以包括一个或多个摄像头。例如，该摄像头所采集到的初始图像可以是连续图像帧序列(即，视频流)或离散图像帧序列(即，在预定采样时间点采样到的图像数据组)等。例如，该摄像头可以是如单目相机、双目相机、多目相机等，另外，其可以用于捕捉灰度图，也可以捕捉带有颜色信息的彩色图。当然，本领域中已知的以及将来可能出现的任何其他类型的相机都可以应用于本申请，本申请对其捕捉图像的方式没有特别限制，只要能够获得输入图像的灰度或彩色信息即可。为了减小后续操作中的计算量，在一个实施例中，可以在进行分析和处理之前，将彩色图进行灰度化处理。当然，为了保留更大的信息量，在另一实施例中，也可以直接对彩色图进行分析和处理。

例如，在室内场景的模拟中，相机可以安装较高的位置，以获得较大的拍摄视野。更进一步地，为了便于相机获得更大的拍摄视野，还可以驱动该相机进行移动，以覆盖对象的全部可移动范围。

此外，在对象上设置了第一定向反射单元的情况下，为了使得与第一定向反射单元对应的第一标识部分在相机获取的初始图像中更加清晰，可以进一步配置发光单元，例如发光二极管(LED)灯，以向对象发光。例如，可以对摄像头的整个视野范围进行照明。具体来说，当开启相机和LED灯时，通过相机拍摄包含对象的图像，对象上设置的第一定向反射单元将因为反射LED等的光而发亮。因此，在所获得的初始图像中，将获得具有高亮度的第一标识部分。

也就是说，在根据本申请实施例的对象定位方法中，由相机获取包括第一标识部分的初始图像可以包括：由发光单元以预定光线照射所述对象；以及，由相机拍摄由所述第一定向反射单元反射所述预定光线的所述对象以获取包括所述第一标识部分的初始图像。

图3图示了根据本申请实施例的对象定位方法中的850nm红外滤光片透射率的示意图。

在一个示例中，发光单元可以是具有预定波长的光源，例如850nm波长的光源。在这种情况下，相机可以配置有所述预定波长的单透干涉滤光片，如图3所示，从而滤除环境中的其它光线的干扰，使得相机中尽可能地只保留定向反射单元所产生的标识部分。

在步骤S120中，可以基于所述初始图像和所述第一标识部分来确定所述第一定向反射单元在所述相机的图像坐标系下的第一坐标。例如，在如上所述滤除了环境中的其它光线的干扰的情况下，在初始图像中将存在作为高亮部分的第一标识部分。因此，基于所述第一标识部分与所述初始图像之间的位置关系，就可以确定第一定向反射单元在所述相机的图像坐标系下的坐标。

具体来说，首先对包含第一标识部分的初始图像进行二值化，然后查找二值化的初始图像中的连通域，从而确定初始图像中包含的第一标识部分。之后，对所述连通域进行加权平均，就得到了所述第一标识部分的坐标。由于第一标识部分对应于对象上设置的第一定向反射单元，该坐标也就是所述第一定向反射单元在相机的图像坐标系下的第一坐标。

也就是说，在根据本申请实施例的对象定位方法中，基于所述初始图像和所述第一标识部分的位置确定所述第一定向反射单元在所述相机的图像坐标系下的第一坐标可以包括：对所述初始图像进行二值化；查找所述二值化的初始图像中的连通域；以及，对所述连通域进行加权平均以得到所述第一标识部分的位置坐标，作为所述第一定向反射单元在所述相机的图像坐标系下的第一坐标。

在步骤S130中，可以获得所述相机在世界坐标系下的第二坐标。所述相机在世界坐标系下的第二坐标可以通过相机的安装位置来确定。

如上所述，例如，在室内场景的模拟中，简单起见，相机可以固定地安装在房屋的屋顶上的特定位置，例如，屋顶的中央。那么可以直接根据相机的安装位置确定所述相机在世界坐标系下的坐标。

此外，如上所述，在根据本申请实施例的对象定位方法中，由于相机本身的视野有限，因此，除了采用广角相机尽可能地扩大相机的视野之外，还可以将相机设置为可移动的而非固定的，从而能够扩大相机可以拍摄到的范围。

例如，可以在模拟场景的上方(例如，房顶)设置导轨，并使得相机可以在导轨上滑动并朝向拍摄以获取对象的初始图像。例如，可以设置直线形导轨，使得相机可以在所述直线形导轨上沿预定方向滑动。当然，根据具体的定位需求(对象可移动的范围和相机的视野)，也可以将导轨设置为其他形状。

图4图示了根据本申请实施例的对象定位方法中的相机工作场景的示意性侧视图。

如图4所示，为了进一步扩大相机的视野，导轨可以设置为工字型。这样，当相机安装在导轨上时，相机可以沿导轨以相互垂直的两个方向移动，从而实现较大空间尺度上的对象定位。在图4中，相机A上安装有发光单元C，且相机A安装在导轨E上，从而可以沿导轨E前后左右滑动。如图4所示，相机A的光轴可以垂直于室内地面，根据相机A的视野范围，获得室内地面的一定区域内的图像，当对象在所述区域内时，就可以获得包含所述对象的图像。

这里，本领域技术人员可以理解，虽然在图4中将相机A和发光单元C示为集成设置，在根据本申请实施例的对象定位方法中，相机A和发光单元C也可以分开设置。并且，相机A和/或发光单元C的数目也可以是任意的。

图5图示了根据本申请实施例的对象定位方法中的相机工作场景的示意性顶视图。

在图5中，相机A安装在工字型导轨E上，对象D上设置有第一定向反射单元B5。通过相机A拍摄图像，将获得包含与第一定向反射单元B5对应的第一标识部分的初始图像，并可以通过图像中第一标识部分的位置，确定第一定向反射单元B5在相机的图像坐标系下的第一坐标。并且，可以根据相机A在导轨E上的位置，确定相机A在世界坐标系下的第二坐标。

具体来说，由于相机A安装在导轨E上，可以通过导轨的编码器信息来确定相机A的位置。该编码器用于记录相机A或固定相机A的云台在导轨中的相对位置，从而根据导轨的初始位置来确定相机A在世界坐标系下的绝对位置。

也就是说，在根据本申请实施例的对象定位方法中，获得所述相机在世界坐标系下的第二坐标包括：基于安装有所述相机的导轨的编码器信息确定所述相机在世界坐标系下的第二坐标。

另外，如图5所示，在相机工作场景内，除第一定向反射单元B5之外，在预定位置另外设置了第二定向反射单元B1-B4。由于第二定向反射单元B1-B4设置在场景内的预定位置，例如，室内的四个角落处，因此，可以用于校正相机A在世界坐标系下的位置，还可以用于确定二维方向中的坐标系。

这里，本领域技术人员可以理解，虽然在图5中示出了四个第二定向反射单元B1-B4，但是第二定向反射单元的数目不必须是四个。具体来说，为了校正相机的位置，可以设置至少一个参考对象，并所述参考对象上设置第二定向反射单元。这样，相机拍摄的初始图像中将包含与所述第二定向反射单元对应的第二标识部分。通过第二标识部分与初始图像之间的位置关系，由于所述至少一个参考对象在世界坐标系下的设置位置是预定的，就可以校正相机在世界坐标系下的第二坐标。

另外，随着第二定向反射单元的数目增多，相机所拍摄的初始图像中用于校正的第二标识部分的数目也将相应增多，从而有助于提高相机位置的校正精度。并且，可以通过第二定向反射单元定义场景内的平面直角坐标系，这将比依据相机自身的标定信息定义场景内的平面直角坐标系更加准确，尤其是在相机移动的情况下。

图6图示了根据本申请实施例的对象定位方法中的平面直角坐标系的示意图。

如图6所示，假设在场景内共设置有位置固定的四个参考对象，其上分别设置有一个第二定向反射单元B1-B4。在四个第二定向反射单元B1-B4的情况下，可以将B1的左上角位置定义为原点(0,0)，将B1与B2之间的方向定义为x轴，并将B1与B3之间的方向定义为y轴。B1和B2的连线平行于B3和B4的连线，并且B1和B3的连线平行于B2和B4的连线。这样，就通过它们定义了平面直角坐标系，用于标定第一定向反射单元B5的位置，从而确定可移动对象D的位置。

除了第二定向反射单元的数目不限于四个以外，第二定向反射单元的设置位置也不限于如图5所示的室内的四个角落。实际上，第二定向反射单元B1-B4主要提供位置参考。由于相机的视野是矩形的，如图5所示的工作场景也设置为矩形的。对于任意的工作场景(例如，非矩形的)，可以将第二定向反射单元布置为矩形的，而将工作范围限制在矩形内即可，也可以根据需要的工作范围，布置为其他合适相对位置关系(例如，三角形、六边形等)的多个定向反射单元。

也就是说，在根据本申请实施例的对象定位方法中，由相机获取包括第一标识部分的初始图像包括：获取包括所述第一标识部分和第二标识部分的初始图像，所述第二标识部分对应于其每个设置有第二定向反射单元的至少一个参考对象。

并且，在根据本申请实施例的对象定位方法中，所述至少一个参考对象为定义平面直角坐标系的三个以上的参考对象。每个参考对象设置有一个第二定向反射单元。

此外，在根据本申请实施例的对象定位方法中，基于安装有所述相机的导轨的编码器信息确定所述相机在世界坐标系下的第二坐标可以包括：确定所述第二标识部分在所述初始图像中的第一位置；确定所述第二标识部分在世界坐标系下的第二位置；以及，通过基于所述第二位置对安装有所述相机的所述导轨的编码器信息进行校正，以确定所述相机在世界坐标系下的第二坐标。

在步骤S140中，基于所述第一坐标和所述第二坐标确定所述对象在所述世界坐标系下的对象位置。

如图5所示，在确定了第一定向反射单元B5在相机的图像坐标系下的第一坐标，以及相机A在世界坐标系下的第二坐标之后，可以通过坐标转换获得第一定向反射单元B5在世界坐标系下的第三坐标。并且，可以通过第一定向反射单元B5在对象D上的位置关系，例如，第一定向反射单元B5设置在对象D的中心，来确定对象D在世界坐标系下的位置。

也就是说，在根据本申请实施例的对象定位方法中，基于所述第一坐标和所述第二坐标确定所述对象在所述世界坐标系下的对象位置包括：基于所述第一坐标和所述第二坐标获得所述第一定向反射单元在所述世界坐标系下的第三坐标；以及，基于所述第三坐标与所述第一定向反射单元在所述对象上的位置关系确定所述对象在所述世界坐标系下的对象位置。

下面，将具体说明如何通过坐标转换获得第一定向反射单元B5在世界坐标系下的坐标。

令第一定向反射单元B5在世界坐标系下的第三坐标为(X,Y)，相机在世界坐标系下的第二坐标为(Xc,Yc)，第一定向反射单元B5在相机的图像坐标系下的第一坐标为(Xd0,Yd0)，可以获得以下公式：

X＝Xc+(Xd0+Xcam_center)×Kdx

Y＝Yc+(Yd0+Ycam_center)×Kdy

其中，(Xcam_center,Ycam_center)是相机的像素平面中心坐标，Kdx和Kdy分别是世界坐标系和图像坐标系的转换系数。

具体地，在如图6所示的平面直角坐标系的情况下，Kdx和Kdy满足以下公式：

Kdx＝Dist(r)×(B1B2)/(图像行像素数的一半)

Kdy＝Dist(r)×(B1B3)/(图像列像素数的一半)

并且，Dist(r)是畸变校正函数，具体地，其是目标点与图像中心距离r的函数，且通过图像标定获得。这里，

也就是说，在根据本申请实施例的对象定位方法中，获得所述第一定向反射单元在所述世界坐标系下的第三坐标包括：获得所述第一定向反射单元的第一坐标与所述相机的中心坐标在所述图像坐标系下的坐标差值乘以所述图像坐标系与所述全局坐标系的转换系数的乘积；以及将所述第二坐标与所述乘积求和以获得所述第三坐标。并且，所述图像坐标系与所述全局坐标系的转换系数可以为所述初始图像中所述对象与所述相机的中心之间的距离的函数乘以定义平面直角坐标系的轴向的相邻参考点间的距离与所述初始图像中所述相邻参考点对应的像素数的二分之一之商。

通过根据本申请实施例的对象定位方法，可以得到对象D在室内任意时刻在相机所拍摄的画面中的相对坐标。并且，画面坐标可通过摄像头工字形导轨编码器所计算出的相机坐标对应到室内实际的位置坐标，由此可以获得对象D在室内的任意时刻的坐标，从而实现对象D的后续检测和控制。

进一步地，可能希望获得对象的其它位置信息，比如对象的朝向等。为此，在根据本申请实施例的对象定位方法中，可以进一步包括在对象上设置第三定向反射单元。

具体来说，可以在对象上设置两个定向反射单元，并且所述两个定向反射单元在所述对象上间隔一定距离。通过根据本申请实施例的对象定位方法，可以分别得到所述两个定向反射单元在世界坐标系下的坐标。这样，进一步根据所述两个定向反射单元在对象上的位置关系，就可以确定对象在世界坐标系下的朝向。例如，两个定向反射单元分别设置在模型车的车头和车尾，并且所述两个定向反射单元的连线与模型车的轴线对齐，则所述两个定向反射单元的连线方向就是所述模型车的朝向。

为了保证精准地确定朝向，对象上设置的两个定向反射单元之间的距离优选地为较大，从而使得在初始图像中识别出的第一标识部分和第三标识部分之间的像素数较多。这里，在根据本申请实施例的对象定位方法中，对象的朝向的角度区分度与两个定向反射单元之间的像素数成反比。例如，如果两个定向反射单元之间间隔n个像素，那么可以实现的角度区分度是1/n。以图5的场景为例，假设室内高度为4米，两个定向反射单元一个长宽为2cm，一个长宽为4cm，且中间的间距为20cm，则对应720p的图像中，两者之间间距为50像素，此时，可以实现的对象朝向的角度区分度大约为1/50度。

因此，在根据本申请实施例的对象定位方法中，进一步包括：基于所述初始图像和第三标识部分的位置确定第三定向反射单元在所述相机的图像坐标系下的第四坐标，所述初始图像包括与所述第三定向反射单元对应的所述第三标识部分，且所述第三定向反射单元设置在所述对象上；以及，基于所述第一坐标、所述第二坐标和所述第四坐标获得所述对象在所述世界坐标系下的对象朝向。

并且，在上述对象定位方法中，基于所述第一坐标、所述第二坐标和所述第四坐标获得所述对象在所述世界坐标系下的对象朝向包括：基于所述第一坐标和所述第二坐标获得所述第一定向反射单元在所述世界坐标系下的第三坐标；基于所述第四坐标和所述第二坐标获得所述第二定向反射单元在所述世界坐标系下的第五坐标；以及，基于所述第三坐标、所述第五坐标、以及所述第一定向反射单元和所述第二定向反射单元在所述对象上的位置关系确定所述对象在所述世界坐标系下的对象朝向。

例如，在上述计算连通域的过程中，除了获得与定向反射单元对应的标识部分的加权平均坐标以外，还可以保留标识部分的总像素数目。也就是说，可以区分不同定向反射单元的大小，进而判断它们之间的相对位置关系。例如，可以将在模型车的车头和车尾的两个定向反射单元分别设置为尺寸较小和较大，由于在同一张图像中，尺寸较小的定向反射单元所对应的标识部分的像素数也必然较少，而尺寸较大的定向反射单元所对应的标识部分的像素数也必然较多，从而可以区分模型车的车头方向。

为此，在根据本申请实施例的对象定位方法中，进一步包括：确定所述第一定向反射单元和所述第二定向反射单元在所述对象上的位置关系。

在根据本申请实施例的对象定位方法中，确定所述第一定向反射单元和所述第二定向反射单元在所述对象上的位置关系可以包括：基于所述初始图像和所述第一标识部分确定所述第一标识部分的第一总像素数目；基于所述初始图像和所述第三标识部分确定所述第三标识部分的第二总像素数目；以及，基于所述第一总像素数目和所述第二总像素数目确定所述第一定向反射单元和所述第二定向反射单元在所述对象上的位置关系。

此外，还可以通过区分反射单元大小的方法，进一步区分不同的对象。例如，可以将第一辆车设置为两个定向反射单元一个长宽为2cm，一个长宽为4cm，且中间的间距为20cm，而将第一辆车设置为两个定向反射单元一个长宽为2cm，一个长宽为8cm，且中间的间距为20cm。这样，可以同时区分出两辆车以及它们的朝向。

此外，通过在对象上设置多于一个定向反射单元的方式，还可以通过不同定向反射单元的几何排列组合区分不同对象。例如，在第一对象上，沿对象的中轴线设置吕字形的第一定向反射单元和第二定向反射单元，而在第二对象上，设置品字形的第一定向反射单元、第二定向反射单元和第三定向反射单元。这样，通过在初始图像中识别定向反射单元对应的标识部分，就可以确定所述对象是第一对象还是第二对象。替换地，还可以将定向反射单元本身形成为具有方向指向性的形状，例如，箭头状、三角状等。

也就是说，在根据本申请实施例的对象定位方法中，进一步包括：基于所述第一标识部分具有不同几何形状和/或包括所述第一标识部分的多个标识部分的不同几何排列组合区分不同对象，所述多个标识部分包括在所述由相机获得的初始图像中。

这里，本领域技术人员可以理解，即使将获得各个定向反射单元的坐标描述为分开的步骤，可以根据上述二值化后计算连通域的加权平均坐标的方法一次性得出各个定向反射单元，比如上述第一定向反射单元、第二定向反射单元和第三定向反射单元在相机的图像坐标系下的坐标。然后，基于导轨的编码器信息和相机的标定信息将上述坐标从相机的图像坐标系下转换到世界坐标系下，并相应地确定对象的位置和朝向。另外，结合各个定向反射单元对应的标识部分的总像素数目信息，可以用于更准确地确定对象的朝向以及区分不同对象。

并且，在获得要定位的对象和参考对象在世界坐标系下的坐标之后，还可以与已经预先标注好结构化信息的模拟地图环境进行匹配，从而实现对象的控制。

因此，根据本申请实施例的对象定位方法可以实现结构简单且易实施的对象定位系统，具有低成本。

并且，根据本申请实施例的对象定位方法可以实现实时的高精度定位，并且，由于定位不依赖于传统定位系统中的定位信号，抗干扰能力强，尤其是适用于信号环境不佳的室内场景。

另外，根据本申请实施例的对象定位方法通过图像的二值化处理之后计算连通域的加权平均坐标即可实现，计算过程简单，进一步降低了系统的实现成本。

示例性系统

图7图示了根据本申请实施例的对象定位系统的示意性框图。如图7所示，根据本申请实施例的对象定位系统200包括：第一定向反射单元210，设置在对象上，所述对象能够在特定场地内移动；发光单元220，向所述对象发射光线；以及相机230，设置在所述特定场地的上方，获取包括与所述第一定向反射单元对应的第一标识部分的对象图像。

在一个示例中，在上述对象定位系统200中，所述发光单元220和所述相机230可以集成设置。

在一个示例中，在上述对象定位系统200中，所述发光单元220可以发射具有特定波长的预定光线；和，所述相机230可以设置有与所述特定波长对应的干涉滤光片。

在一个示例中，在上述对象定位系统200中，所述第一定向反射单元可以是回射薄膜。

在一个示例中，在上述对象定位系统200中，可以进一步包括：导轨，设置在所述特定场地的上方，所述相机230能够在所述导轨上移动。

在一个示例中，在上述对象定位系统200中，所述导轨可以为工形导轨，所述相机230能够在所述工形导轨上沿相互垂直的两个方向移动。

在一个示例中，在上述对象定位系统200中，可以进一步包括：导轨编码器，用于记录所述相机230在所述导轨上的位置。

在一个示例中，在上述对象定位系统200中，所述特定场地可以为矩形场地，且所述矩形场地的四角中的至少三个可以分别设置有第二定向反射单元。

在一个示例中，在上述对象定位系统200中，可以进一步包括：第三定向反射单元，设置在所述对象上，所述第三定向反射单元与所述第一定向反射单元具有不同的形状和/或大小。

在一个示例中，在上述对象定位系统200中，所述对象为模型车，并且所述特定场地为驾驶模拟场地。

本领域技术人员可以理解，根据本申请实施例的对象定位系统200的其它细节可以参考图1到图6，并且与之前根据本申请实施例的对象定位方法中描述的相应细节相同，这里为了避免荣誉便不再赘述。

此外，尽管在这里以用于自动驾驶仿真定位为例进行了说明，但是本申请不限于此。该对象定位系统200也可以用于任何其他应用的定位场景。

示例性电子设备

下面，参考图8来描述根据本申请实施例的电子设备。该电子设备可以是与相机集成在一起、或者是与相机独立的单机设备，该单机设备可以与相机进行通信，以从它们接收所采集到的输入信号。

图8图示了根据本申请实施例的电子设备的框图。

如图8所示，电子设备10包括一个或多个处理器11和存储器12。

处理器11可以是中央处理单元(CPU)或者具有数据处理能力和/或指令执行能力的其他形式的处理单元，并且可以控制电子设备10中的其他组件以执行期望的功能。

存储器12可以包括一个或多个计算机程序产品，所述计算机程序产品可以包括各种形式的计算机可读存储介质，例如易失性存储器和/或非易失性存储器。所述易失性存储器例如可以包括随机存取存储器(RAM)和/或高速缓冲存储器(cache)等。所述非易失性存储器例如可以包括只读存储器(ROM)、硬盘、闪存等。在所述计算机可读存储介质上可以存储一个或多个计算机程序指令，处理器11可以运行所述程序指令，以实现上文所述的本申请的各个实施例的对象定位方法以及/或者其他期望的功能。在所述计算机可读存储介质中还可以存储诸如初始图像信息、导轨的编码器信息、相机标定信息等各种内容。

在一个示例中，电子设备10还可以包括：输入装置13和输出装置14，这些组件通过总线系统和/或其他形式的连接机构(未示出)互连。

例如，在该电子设备是相机集成设备时，该输入装置13可以是相机，用于捕获初始图像。在该电子设备是单机设备时，该输入装置13可以是通信网络连接器，用于从相机接收输入信号。

此外，该输入设备13还可以包括例如键盘、鼠标等等。

该输出装置14可以向外部输出各种信息，包括确定出的对象的位置、方位等信息。该输出设备14可以包括例如显示器、扬声器、打印机、以及通信网络及其所连接的远程输出设备等等。

当然，为了简化，图8中仅示出了该电子设备10中与本申请有关的组件中的一些，省略了诸如总线、输入/输出接口等等的组件。除此之外，根据具体应用情况，电子设备10还可以包括任何其他适当的组件。

示例性计算机程序产品和计算机可读存储介质

除了上述方法和设备以外，本申请的实施例还可以是计算机程序产品，其包括计算机程序指令，所述计算机程序指令在被处理器运行时使得所述处理器执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本申请各种实施例的对象定位方法中的步骤。

所述计算机程序产品可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本申请实施例操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言，诸如Java、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言，诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。

此外，本申请的实施例还可以是计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令在被处理器运行时使得所述处理器执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本申请各种实施例的对象定位方法中的步骤。

所述计算机可读存储介质可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以包括但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。

以上结合具体实施例描述了本申请的基本原理，但是，需要指出的是，在本申请中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本申请的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本申请为必须采用上述具体的细节来实现。

本申请中涉及的器件、装置、设备、系统的方框图仅作为例示性的例子并且不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些器件、装置、设备、系统。诸如“包括”、“包含”、“具有”等等的词语是开放性词汇，指“包括但不限于”，且可与其互换使用。这里所使用的词汇“或”和“和”指词汇“和/或”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。这里所使用的词汇“诸如”指词组“诸如但不限于”，且可与其互换使用。

还需要指出的是，在本申请的装置、设备和方法中，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本申请的等效方案。

提供所公开的方面的以上描述以使本领域的任何技术人员能够做出或者使用本申请。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是非常显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面而不脱离本申请的范围。因此，本申请不意图被限制到在此示出的方面，而是按照与在此公开的原理和新颖的特征一致的最宽范围。

为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本申请的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。

Claims (22)

1.一种对象定位方法，包括：

由相机获取包括第一标识部分的初始图像，所述第一标识部分对应于设置在对象上的第一定向反射单元；

基于所述初始图像和所述第一标识部分的位置确定所述第一定向反射单元在所述相机的图像坐标系下的第一坐标；

获得所述相机在世界坐标系下的第二坐标；以及

基于所述第一坐标和所述第二坐标确定所述对象在所述世界坐标系下的对象位置。

2.如权利要求1所述的对象定位方法，其中，由相机获取包括第一标识部分的初始图像包括：

由发光单元以预定光线照射所述对象；以及

由相机拍摄由所述第一定向反射单元反射所述预定光线的所述对象以获取包括所述第一标识部分的初始图像。

3.如权利要求1所述的对象定位方法，其中，基于所述初始图像和所述第一标识部分的位置确定所述第一定向反射单元在所述相机的图像坐标系下的第一坐标包括：

对所述初始图像进行二值化；

查找所述二值化的初始图像中的连通域；以及

对所述连通域进行加权平均以得到所述第一标识部分的位置坐标，作为所述第一定向反射单元在所述相机的图像坐标系下的第一坐标。

4.如权利要求1所述的对象定位方法，其中，获得所述相机在世界坐标系下的第二坐标包括：

基于安装有所述相机的导轨的编码器信息确定所述相机在世界坐标系下的第二坐标。

5.如权利要求4所述的对象定位方法，其中，由相机获取包括第一标识部分的初始图像包括：

获取包括所述第一标识部分和第二标识部分的初始图像，所述第二标识部分对应于其每个设置有第二定向反射单元的至少一个参考对象。

6.如权利要求5所述的对象定位方法，其中，所述至少一个参考对象为定义平面直角坐标系的三个以上的参考对象。

7.如权利要求6所述的对象定位方法，其中，基于安装有所述相机的导轨的编码器信息确定所述相机在世界坐标系下的第二坐标包括：

确定所述第二标识部分在所述初始图像中的第一位置；

确定所述第二标识部分在世界坐标系下的第二位置；以及

通过基于所述第二位置对安装有所述相机的所述导轨的编码器信息进行校正，以确定所述相机在世界坐标系下的第二坐标。

8.如权利要求1所述的对象定位方法，其中，基于所述第一坐标和所述第二坐标确定所述对象在所述世界坐标系下的对象位置包括：

基于所述第一坐标和所述第二坐标获得所述第一定向反射单元在所述世界坐标系下的第三坐标；以及

基于所述第三坐标与所述第一定向反射单元在所述对象上的位置关系确定所述对象在所述世界坐标系下的对象位置。

9.如权利要求8所述的对象定位方法，其中，获得所述第一定向反射单元在所述世界坐标系下的第三坐标包括：

获得所述第一定向反射单元的第一坐标与所述相机的中心坐标在所述图像坐标系下的坐标差值乘以所述图像坐标系与所述全局坐标系的转换系数的乘积；以及

将所述第二坐标与所述乘积求和以获得所述第三坐标。

10.如权利要求1所述的对象定位方法，进一步包括：

基于所述初始图像和第三标识部分的位置确定第三定向反射单元在所述相机的图像坐标系下的第四坐标，所述初始图像包括与所述第三定向反射单元对应的所述第三标识部分，且所述第三定向反射单元设置在所述对象上；以及

基于所述第一坐标、所述第二坐标和所述第四坐标获得所述对象在所述世界坐标系下的对象朝向。

11.如权利要求10所述的对象定位方法，其中，基于所述第一坐标、所述第二坐标和所述第四坐标获得所述对象在所述世界坐标系下的对象朝向包括：

基于所述第一坐标和所述第二坐标获得所述第一定向反射单元在所述世界坐标系下的第三坐标；

基于所述第四坐标和所述第二坐标获得所述第三定向反射单元在所述世界坐标系下的第五坐标；以及

基于所述第三坐标、所述第五坐标、以及所述第一定向反射单元和所述第二定向反射单元在所述对象上的位置关系确定所述对象在所述世界坐标系下的对象朝向。

12.如权利要求11所述的对象定位方法，进一步包括：

确定所述第一定向反射单元和所述第二定向反射单元在所述对象上的位置关系。

13.如权利要求12所述的对象定位方法，确定所述第一定向反射单元和所述第二定向反射单元在所述对象上的位置关系包括：

基于所述初始图像和所述第一标识部分确定所述第一标识部分的第一总像素数目；

基于所述初始图像和所述第三标识部分确定所述第三标识部分的第二总像素数目；以及

基于所述第一总像素数目和所述第二总像素数目确定所述第一定向反射单元和所述第二定向反射单元在所述对象上的位置关系。

14.如权利要求1所述的对象定位方法，进一步包括：

基于所述第一标识部分具有不同几何形状和/或包括所述第一标识部分的多个标识部分的不同几何排列组合区分不同对象，所述多个标识部分包括在所述由相机获得的初始图像中。

15.一种对象定位系统，包括：

第一定向反射单元，设置在对象上，所述对象能够在特定场地内移动；

发光单元，向所述对象发射光线；以及

相机，设置在所述特定场地的上方，获取包括与所述第一定向反射单元对应的第一标识部分的对象图像。

16.如权利要求15所述的对象定位系统，其中，所述发光单元和所述相机集成设置。

17.如权利要求15所述的对象定位系统，其中，

所述发光单元发射具有特定波长的预定光线；和

所述相机设置有与所述特定波长对应的干涉滤光片。

18.如权利要求15所述的对象定位系统，其中，所述第一定向反射单元是回射薄膜。

19.如权利要求15所述的对象定位系统，进一步包括：

导轨，设置在所述特定场地的上方，所述相机能够在所述导轨上移动。

20.如权利要求19所述的对象定位系统，其中，所述导轨为工形导轨，所述相机能够在所述工形导轨上沿相互垂直的两个方向移动。

21.如权利要求15所述的对象定位系统，其中，所述特定场地为矩形场地，且所述矩形场地的四角中的至少三个分别设置有第二定向反射单元。

22.一种电子设备，包括：

处理器；以及

存储器，在所述存储器中存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令在被所述处理器运行时使得所述处理器执行如权利要求1-14中任一项所述的对象定位方法。