拍摄装置位姿估计方法、装置、计算机设备和存储介质制造方法及图纸

本申请涉及一种拍摄装置位姿估计方法、装置、计算机设备和存储介质。所述方法包括：对世界坐标系下的三维点进行去中心化处理，得到第一矩阵；对第一矩阵进行分解，确定世界坐标系下的控制点、由世界坐标系下控制点线性表出的第一线性表出系数，以及控制点在拍摄装置坐标下对应的零空间的基和距离约束；根据零空间的基和距离约束确定各控制点在拍摄装置坐标下的坐标，得到基于拍摄装置坐标系确定控制点的第一控制点坐标系；根据第一控制点坐标系和基于世界坐标系确定控制点的第二控制点坐标系，确定世界坐标系到拍摄装置坐标系的位姿坐标变换。采用本方法在确保计算拍摄装置位姿估计的稳定性和精度的前提下，提高拍摄装置位姿估计的数据处理性能。计的数据处理性能。计的数据处理性能。

【技术实现步骤摘要】
拍摄装置位姿估计方法、装置、计算机设备和存储介质


[0001]本申请涉及计算机视觉
，特别是涉及一种拍摄装置位姿估计方法、装置、计算机设备和存储介质。

技术介绍

[0002]拍摄装置位姿估计(Pose estimation)在计算机视觉领域扮演着十分重要的角色。拍摄装置位姿估计方法的准确性将直接影响到计算机视觉研究领域的视觉追踪、摄影测量、相机标定等任务的完成质量。
[0003]拍摄装置位姿估计即PNP(Perspective
‑
n
‑
Point)问题，是通过世界坐标系中的n个3D点的坐标值和这n个3D点投影在拍摄装置的单位焦平面(或者单位球面)上的2D坐标值来计算世界坐标系到拍摄装置坐标系的坐标变换的问题。
[0004]在解决拍摄装置位姿估计问题时，常采用P3P(Perspective
‑3‑
Point)，DLT(直接线性变换)、EPNP、UPNP、MRE等算法来实现；现有技术使用EPNP算法解决拍摄装置位姿估计问题时，可以确保高稳定性和高精度，但数据处理效率很低。

技术实现思路

[0005]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够在确保计算拍摄装置位姿估计的稳定性和精度的前提下，提高拍摄装置位姿估计的数据处理性能的基于正交控制点的拍摄装置位姿估计方法、装置、计算机设备和存储介质。
[0006]一种拍摄装置位姿估计方法，所述方法包括：
[0007]获取世界坐标系下的三维点；
[0008]对所述三维点进行去中心化处理，得到第一矩阵；
[0009]采用预设分解方式对第一矩阵进行分解，得到正交矩阵和上三角矩阵；
[0010]根据所述正交矩阵和上三角矩阵确定所述世界坐标系下的各控制点，并得到各所述三维点由世界坐标系下所述控制点线性表出的第一线性表出系数，以及各所述三维点由所述世界坐标系下的各控制点线性表出的坐标点；
[0011]根据所述第一线性表出系数、所述坐标点以及所述坐标点在拍摄装置坐标系下对应的投影点，确定各所述控制点在拍摄装置坐标系下对应的零空间的基和距离约束；
[0012]根据所述零空间的基和所述距离约束确定各所述控制点在拍摄装置坐标系下的坐标；
[0013]基于所述拍摄装置坐标系及所述拍摄装置坐标系下控制点坐标确定所述控制点的第一控制点坐标系；
[0014]基于所述世界坐标系及所述世界坐标系下控制点坐标确定所述控制点的第二控制点坐标系；
[0015]根据所述第一控制点坐标系和所述第二控制点坐标系，确定所述世界坐标系到所述拍摄装置坐标系的位姿坐标变换。
[0016]一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
[0017]获取世界坐标系下的三维点；
[0018]对所述三维点进行去中心化处理，得到第一矩阵；
[0019]采用预设分解方式对第一矩阵进行分解，得到正交矩阵和上三角矩阵；
[0020]根据所述正交矩阵和上三角矩阵确定所述世界坐标系下的各控制点，并得到各所述三维点由世界坐标系下所述控制点线性表出的第一线性表出系数，以及各所述三维点由所述世界坐标系下的各控制点线性表出的坐标点；
[0021]根据所述第一线性表出系数、所述坐标点以及所述坐标点在拍摄装置坐标系下对应的投影点，确定各所述控制点在拍摄装置坐标系下对应的零空间的基和距离约束；
[0022]根据所述零空间的基和所述距离约束确定各所述控制点在拍摄装置坐标系下的坐标；
[0023]基于所述拍摄装置坐标系及所述拍摄装置坐标系下控制点坐标确定所述控制点的第一控制点坐标系；
[0024]基于所述世界坐标系及所述世界坐标系下控制点坐标确定所述控制点的第二控制点坐标系；
[0025]根据所述第一控制点坐标系和所述第二控制点坐标系，确定所述世界坐标系到所述拍摄装置坐标系的位姿坐标变换。
[0026]一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
[0027]获取世界坐标系下的三维点；
[0028]对所述三维点进行去中心化处理，得到第一矩阵；
[0029]采用预设分解方式对第一矩阵进行分解，得到正交矩阵和上三角矩阵；
[0030]根据所述正交矩阵和上三角矩阵确定所述世界坐标系下的各控制点，并得到各所述三维点由世界坐标系下所述控制点线性表出的第一线性表出系数，以及各所述三维点由所述世界坐标系下的各控制点线性表出的坐标点；
[0031]根据所述第一线性表出系数、所述坐标点以及所述坐标点在拍摄装置坐标系下对应的投影点，确定各所述控制点在拍摄装置坐标系下对应的零空间的基和距离约束；
[0032]根据所述零空间的基和所述距离约束确定各所述控制点在拍摄装置坐标系下的坐标；
[0033]基于所述拍摄装置坐标系及所述拍摄装置坐标系下控制点坐标确定所述控制点的第一控制点坐标系；
[0034]基于所述世界坐标系及所述世界坐标系下控制点坐标确定所述控制点的第二控制点坐标系；
[0035]根据所述第一控制点坐标系和所述第二控制点坐标系，确定所述世界坐标系到所述拍摄装置坐标系的位姿坐标变换。
[0036]上述拍摄装置位姿估计方法、装置、计算机设备和存储介质，通过对世界坐标系中的三维点进行去中心化处理，得到第一矩阵；根据第一矩阵进行分解得到的正交矩阵和上三角矩阵同时确定控制点和世界坐标系下由控制点线性表出的第一线性表出系数，减少数
据处理量，提高了数据的处理效率；根据第一线性表出系数确定各控制点在拍摄装置坐标下对应的零空间的基和距离约束，根据零空间的基和距离约束确定各控制点在拍摄装置坐标系下的坐标，确定基于拍摄装置坐标系确定控制点的第一控制点坐标系；根据第一控制点坐标系和基于世界坐标系确定控制点的第二控制点坐标系，确定世界坐标系的控制点到拍摄装置坐标系的控制点的位姿坐标变换；即在估计拍摄装置位姿，在确保数据处理精度和稳定性同时，提高了数据的处理效率。
附图说明
[0037]图1为一个实施例中拍摄装置位姿估计方法的应用环境图；
[0038]图2为一个实施例中拍摄装置位姿估计方法的流程示意图；
[0039]图3为一个实施例中确定控制点的零空间的基和距离约束的方法的流程示意图；
[0040]图4为一个实施例中确定拍摄装置坐标系下的控制点坐标的方法的流程示意图；
[0041]图5为一个实施例中确定世界坐标系的控制点到拍摄装置坐标系的控制点的位姿坐标变换方法的流程示意图；
[0042]图6为另一个实施例中拍摄装置位姿估计方法的流程示意图；
[0043]图7为一个实施例中拍摄装置位姿估计装置的结构框图；
[0044]图8为一个实施例中计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
[0045]为了使本申请的目的、技本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种拍摄装置位姿估计方法，其特征在于，所述方法包括：获取世界坐标系下的三维点；对所述三维点进行去中心化处理，得到第一矩阵；采用预设分解方式对第一矩阵进行分解，得到正交矩阵和上三角矩阵；根据所述正交矩阵和上三角矩阵确定所述世界坐标系下的各控制点，并得到各所述三维点由世界坐标系下所述控制点线性表出的第一线性表出系数，以及各所述三维点由所述世界坐标系下的各控制点线性表出的坐标点；根据所述第一线性表出系数、所述坐标点以及所述坐标点在拍摄装置坐标系下对应的投影点，确定各所述控制点在拍摄装置坐标系下对应的零空间的基和距离约束；根据所述零空间的基和所述距离约束确定各所述控制点在拍摄装置坐标系下的坐标；基于所述拍摄装置坐标系及所述拍摄装置坐标系下控制点坐标确定所述控制点的第一控制点坐标系；基于所述世界坐标系及所述世界坐标系下控制点坐标确定所述控制点的第二控制点坐标系；根据所述第一控制点坐标系和所述第二控制点坐标系，确定所述世界坐标系到所述拍摄装置坐标系的位姿坐标变换。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述三维点进行去中心化处理，得到第一矩阵，包括：对所述三维点的坐标进行均值处理，确定所述三维点对应的重心点的坐标；根据所述重心点的坐标对各所述三维点进行去中心化处理，得到第一矩阵。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述正交矩阵和上三角矩阵确定所述世界坐标系下的各控制点，并得到各所述三维点由世界坐标系下所述控制点线性表出的第一线性表出系数，以及各所述三维点由所述世界坐标系下的各控制点线性表出的坐标点，包括：根据所述正交矩阵和所述重心点的坐标确定所述世界坐标系下的各控制点；根据所述上三角矩阵确定各所述三维点由所述控制点线性表出的第一线性表出系数；根据所述第一线性表出系数确定各所述三维点由各所述控制点线性表出的第一线性表出；根据所述第一线性表出确定各所述三维点由所述世界坐标系下的各控制点线性表出的坐标点。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，据所述第一线性表出系数、所述坐标点以及所述坐标点在拍摄装置坐标系下对应的投影点，确定各所述控制点在拍摄装置坐标系下对应的零空间的基和距离约束，包括：根据所述坐标点以及所述坐标点在拍摄装置坐标系下对应的投影点，确定所述坐标点和所述投影点满足的位置关系式；根据所述位置关系式和所述第一线性表出，确定各所述三维点投影点由拍摄装置坐标系下所述控制点线性表示的第二线性表出；通过对所述第二线性表出对应的齐次线性方程组进行解析，确定所述控制点在拍摄装置坐标下对应的零空间的基和距离约束。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述通过对所述第二线性表出对应的齐次方程组进行解析，确定所述控制点在拍摄装置坐标下对应的零空间的基和距离约束，包括：根据拍摄装置投影模型确定所述第二线性表出对应的齐次方程组；建立拍摄装置坐标系下控制点的线性约束，根据所述线性约束对所述齐次方程组进行求解，确定所述控制点在拍摄装置坐标下对应的零空间的基和距离约束。6.根据权利要求5...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟强，谢亮，谭明朗，赖东东，
申请(专利权)人：影石创新科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：