用于确定三维场景模型坐标系和物理坐标系的转换关系的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术的实施例提供了用于确定三维场景的模型坐标系与物理坐标系的转换关系的方法、装置、电子设备及可读介质，其中从用来构建三维场景模型的多个二维图像中选择至少三个二维图像并获取所选择的二维图像各自对应的相机在物理坐标系中的位置信息和在模型坐标系中的位置信息，并基于所获取的信息确定模型坐标系与物理坐标系的转换关系，由此可以方便快速地完成三维场景模型与物理世界的自动配准。速地完成三维场景模型与物理世界的自动配准。速地完成三维场景模型与物理世界的自动配准。

【技术实现步骤摘要】
用于确定三维场景模型坐标系和物理坐标系的转换关系的方法及装置


[0001]本专利技术涉及计算机视觉领域，尤其涉及用于三维场景模型坐标系与物理坐标系之间转换的方法、电子设备及存储介质。

技术介绍

[0002]随着科技的发展，三维场景模型在计算机视觉领域获得了广泛的应用。在使用计算机视觉进行定位或导航的一些应用中，常常是基于运动目标(例如，安装有摄像头的机器人)所拍摄的二维图像与预先建立的三维场景模型之间的比较匹配来实现运动目标在三维场景中的实时定位与导航。三维场景模型本身有自己的坐标系(下文可称之为模型坐标系)，与该三维场景模型对应的物理世界或现实场景也存在一个坐标系(下文可称之为物理坐标系)，必须获得这两个坐标系之间的转换关系(例如位移、缩放和旋转)，才能实现对运动目标的定位或导航。目前，基本上都是使用人工标注和测绘的方法来确定模型坐标系与物理坐标系之间的转换关系，这是繁琐耗时的。

技术实现思路

[0003]本专利技术的方案提供了一种用于确定三维场景模型坐标系和物理坐标系的转换关系的方法、电子设备及介质，可以自动计算模型坐标系和物理坐标系的转换关系，即实现了三维场景模型与物理世界的自动配准。
[0004]上述目的是通过以下技术方案实现的：
[0005]根据本专利技术实施例的第一方面，提供了一种用于确定三维场景的模型坐标系与物理坐标系的转换关系的方法，包括：对于基于多个二维图像构建的三维场景模型，从所述多个二维图像中选择至少三个二维图像并获取所选择的二维图像各自对应的相机在物理坐标系中的位置信息；对于每个所选择的二维图像，确定其对应的相机在模型坐标系中的位置信息；以及基于所确定的各个二维图像对应的相机在所述模型坐标系下和所述物理坐标系下的位置信息，确定所述模型坐标系与所述物理坐标系的转换关系。
[0006]在本专利技术的一些实施例中，所述对于每个所选择的二维图像，确定其对应的相机在模型坐标系中的位置信息可以包括：从二维图像上选择至少四个特征点，并确定各个特征点在所述模型坐标系下的模型坐标和所述特征点在该二维图像中的像素坐标；以及基于所选择的各个特征点的模型坐标和像素坐标计算该二维图像对应的相机在模型坐标系中的位置信息。
[0007]在本专利技术的一些实施例中，所选择的各个二维图像对应的相机位置不共线。在一些实施例中，所选择的各个二维图像对应的相机位置不共面。在一些实施例中，所选择的各个二维图像对应的相机位置不共线且不共面。
[0008]在本专利技术的一些实施例中，确定所述模型坐标系与所述物理坐标系的转换关系可以包括基于所确定的各个二维图像对应的相机在所述模型坐标系下和所述物理坐标系下
的位置信息，确定所述模型坐标系和所述物理坐标系之间的旋转、平移和缩放参数。
[0009]在本专利技术的一些实施例中，所述获取所选择的二维图像各自对应的相机在物理坐标系中的位置信息可包括从在基于多个二维图像构建三维场景模型的过程中预先标记并存储的拍摄各个二维图像时相机在三维场景的物理坐标系中的位置信息来确定所选择的二维图像各自对应的相机在物理坐标系中的位置信息。
[0010]根据本专利技术实施例的第二方面，还提供了一种用于确定三维场景的模型坐标系与物理坐标系的转换关系的系统，包括：物理坐标确定模块，用于对于基于多个二维图像构建的三维场景模型，从所述多个二维图像中选择至少三个二维图像并获取所选择的二维图像各自对应的相机在物理坐标系中的位置信息；模型坐标确定模块，用于对于每个所选择的二维图像，确定其对应的相机在模型坐标系中的位置信息；转换关系确定模块，用于基于所确定的各个二维图像对应的相机在所述模型坐标系下和所述物理坐标系下的位置信息，确定所述模型坐标系与所述物理坐标系的转换关系。
[0011]根据本专利技术实施例的第三方面，提供了一种电子设备，其中包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机程序，在所述计算机程序被处理器执行时，能够用于实现根据本专利技术实施例的第一方面所述的方法。
[0012]根据本专利技术实施例的第四方面，还提供了一种计算机可读存储介质，其中存储有计算机程序，在所述计算机程序被处理器执行时，能够用于实现根据本专利技术实施例的第一方面所述的方法。
[0013]与现有技术相比，本申请的实施例的方案利用用来构建三维场景模型的多个二维图像各自对应的相机在物理坐标系中的位置信息和在模型坐标系中的位置信息的对应关系确定模型坐标系与物理坐标系的转换关系，方便快速地完成三维场景模型与物理世界的自动配准。
附图说明
[0014]以下参照附图对本专利技术实施例作进一步说明，其中：
[0015]图1示出了根据本专利技术一个实施例的用于确定三维场景的模型坐标系与物理坐标系的转换关系的方法的流程示意图；
[0016]图2为在示例三维场景中所标记的各二维图像对应的相机的位姿的示意图；
[0017]图3示出了根据本专利技术一个实施例的用于确定三维场景的模型坐标系与物理坐标系的转换关系的装置的功能模块图。
具体实施方式
[0018]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图通过具体实施例对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0019]计算机视觉领域中三维场景模型通常是基于关于场景的多幅二维图像来构建的。其中一种使用二维图像重建三维场景模型的方式是采用能够对其自身位置和姿态(以下统称为位姿)进行精确标定的专用相机来拍摄场景的大量二维图像，并记录在拍摄每张图像时该专用相机的位姿信息，之后，可以基于这些位姿信息来对图像进行空间排序，并进行三
维场景重建。本申请的专利技术人在另一专利申请NO.202010758289.9中也公开了一种基于二维图像的场景重建方法，在待进行重建的场景中预先布置至少一个视觉标志(例如，光通信装置、二维码、图形标志等)，通过拍摄包括视觉标志的场景图像并通过分析该场景图像确定相机相对于该视觉标志的位姿信息，进而基于该视觉标志在物理坐标系的位姿信息确定拍摄该场景图像时相机的实际位姿信息，从而基于各个场景图像相关联的相机位姿信息对多个场景图像进行空间排序并基于排序后的场景图像建立三维场景模型。
[0020]可以看出，在使用二维图像构建三维场景模型时往往需要确定拍摄每个二维图像时相机在场景的物理坐标系中的位姿信息，而经专利技术人研究发现这样的信息不仅仅是可以用于在三维场景模型构建过程中对于各个二维图像进行空间排序，而且在三维场景模型构建完成后还可以用于将三维场景模型与物理世界进行配准。
[0021]图1给出了根据本专利技术一个实施例的用于确定三维场景模型坐标系和物理坐标系的转换关系的方法的流程示意图。如图1所示，在步骤101，对于使用多个二维图像构建的三维场景模型，从多个二维图像中选择至少三个二维图像并获取所选择的二维图像各自对应的相机在物理坐标系中的位置信息。如上文所述，在通过多个二维图像构建三维场景模型的过程已经标记了拍摄每个二维图像时相机在物理坐标系中的位姿信息。在一个实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于确定三维场景的模型坐标系与物理坐标系的转换关系的方法，包括：对于基于多个二维图像构建的三维场景模型，从所述多个二维图像中选择至少三个二维图像并获取所选择的二维图像各自对应的相机在物理坐标系中的位置信息；对于每个所选择的二维图像，确定其对应的相机在模型坐标系中的位置信息；基于所确定的各个二维图像对应的相机在所述模型坐标系下和所述物理坐标系下的位置信息，确定所述模型坐标系与所述物理坐标系的转换关系。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述对于每个所选择的二维图像，确定其对应的相机在模型坐标系中的位置信息包括：从二维图像上选择至少四个特征点，并确定各个特征点在所述模型坐标系下的模型坐标和所述特征点在该二维图像中的像素坐标；基于所选择的各个特征点的模型坐标和像素坐标计算该二维图像对应的相机在模型坐标系中的位置信息。3.根据权利要求1中所述的方法，其中所选择的各个二维图像对应的相机位置不共线。4.根据权利要求1所述的方法，其中所选择的各个二维图像对应的相机位置不共面。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少三个二维图像包括至少四个二维图像。6.根据权利要求1
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5中任一项所述的方法，其中确定所述模型坐标系与所述物理坐标系的转换关系包括：基于所确定的各个二维图像对应的相机在所述模型坐标系下和所述物理坐标系下的位置信息，确定所述模型坐标系和...

【专利技术属性】
技术研发人员：方俊，牛旭恒，李江亮，
申请(专利权)人：北京外号信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：