估计摄像机位姿的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种估计摄像机位姿的方法及装置。估计摄像机位姿的方法包括以下步骤：1)使用三轴陀螺仪和三轴加速计获取获取所述摄像机的运动参数；2)根据所述运动参数更新多个粒子的位置；3)获取地图特征点和图像特征点；以及4)将所述地图特征点与所述图像特征点进行匹配以生成观测概率模型并根据观测特征点更新所述地图特征点。根据本发明专利技术实施例的估计摄像机位姿的方法及装置，定位精度得到很大提高，粒子的重新分布更具针对性，减少了粒子数量，提高了算法的效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及计算机视觉
，特别地，本专利技术涉及一种估计摄像机位姿的方法及装置。
技术介绍
摄像机位姿跟踪是计算机视觉中的重要问题。精确的摄像机位姿估计对于多视图三维重建、移动机器人定位具有重要意义。在位姿估计问题中，一般可以分为地图已知和地图未知两种情况处理。地图已知的问题比较简单，只需将图像中识别到的路标与已知三维空间未知的真实路标进行比对即可。而与之对应，地图未知的问题相对困难，整个流程中，不但需要对摄像机的位姿进行估计，还要实时的完成对地图置信度的更新。现今比较常用的针对地图未知情况下的摄像机位姿估计方法为SLAM(同步定位与地图创建)。该系统应用扩展卡尔曼滤波同步的完成机器人位姿的估计与地图的更新，但是定位精度较差，并且算法效率低。
技术实现思路
本专利技术的目的旨在至少解决上述技术缺陷之一。为此，本专利技术需要提供一种估计摄像机位姿的方法及装置，该估计摄像机位姿的方法及装置的优点是观测概率模型更加精确、定位精度较高并且算法效率较高。根据本专利技术的一个方面，提供了一种估计摄像机位姿的方法，包括以下步骤1) 使用三轴陀螺仪和三轴加速计获取所述摄像机的运动参数；幻根据所述运动参数更新多个粒子的位置；幻获取地图特征点和图像特征点；以及4)将所述地图特征点与所述图像特征点进行匹配以生成观测概率模型并根据观测特征点更新所述地图特征点。根据本专利技术实施例的估计摄像机位姿的方法，融入了物理感应器(三轴陀螺仪和三轴加速计)的信息，实现了对摄像机位置及姿态的准确估计，使观测概率模型更加精确， 定位精度得到提高。根据本专利技术的一个实施例，将每个粒子定义为ρ = ( α，β，Y，χ，y，ζ)，其中ρ等价为四维变换矩阵权利要求1.一种估计摄像机位姿的方法，其特征在于，包括以下步骤1)使用三轴陀螺仪和三轴加速计获取获取所述摄像机的运动参数；2)根据所述运动参数更新多个粒子的位置；3)获取地图特征点和图像特征点；以及4)将所述地图特征点与所述图像特征点进行匹配以生成观测概率模型并根据观测特征点更新所述地图特征点。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将每个粒子定义为 P= (α, β, Y，x，y，z)，其中ρ等价为四维变换矩阵3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤幻进一步包括步骤 读取所述三轴加速度计返回的在三轴方向检测到的加速度^imw= (ax, ay, az)； 读取所述三轴陀螺仪返回的在三轴方向的旋转的角速度Wmw= (wa,w0,wY)；根据从所述三轴加速度计和所述三轴陀螺仪返回所述运动参数的时间间隔，更新所述多个粒子的旋转矩阵，得到& = Rp (wraw Δ t) + Δ R，其中Δ t是所述三轴陀螺仪两次返回角速度的时间间隔，Δ R是角度微扰；以及根据Tp = Tp+ / / (RpX~aw-g)dtdt+AT更新粒子的位置向量，其中ΔΤ为位移微扰。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤4)进一步包括步骤对于所述多个粒子中的每个粒子，将所述地图特征点投影至所述每个粒子的视野内， 得到在所述每个粒子上观测到的图像特征点；将在所述每个粒子上观测到的图像特征点与在真实图像上利用尺度不变特征变换检测出的特征点进行匹配，根据匹配度生成所述观测概率模型；以及根据观测特征点更新地图特征点。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，将所述地图特征点的世界坐标转换至在所述多个粒子的坐标系中的坐标。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述多个粒子的坐标系中，将光心作为原点。7.一种估计摄像机位姿的装置，其特征在于，包括参数获取模块，所述参数获取模块用于使用三轴陀螺仪和三轴加速计获取所述摄像机的运动参数；更新模块，所述更新模块用于根据所述运动参数更新多个粒子的位置； 特征点获取模块，所述特征点获取模块用于获取地图特征点和图像特征点；以及匹配模块，所述匹配模块用于将所述地图特征点与所述图像特征点进行匹配以生成观测概率模型并根据观测特征点更新所述地图特征点。8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，将每个粒子定义为P= (α, β, Y，x，y，z)，其中P等价为四维变换矩阵9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述更新模块用于读取所述三轴加速度计返回的在三轴方向检测到的加速度^imw= (ax, ay, az)；读取所述三轴陀螺仪返回的在三轴方向的旋转地角速度Wmw= (wa,w0,wY)；以及根据从所述三轴加速度计和所述三轴陀螺仪返回所述运动参数的时间间隔，更新所述多个粒子的旋转矩阵，得到& = Rp (wraw Δ t) + Δ R，其中，At是所述三轴陀螺仪两次返回角速度的时间间隔，AR是角度微扰；以及根据Tp = Tp+ / / (RpX~aw-g)dtdt+AT更新粒子的位置向量，其中ΔΤ为位移微扰。10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述匹配模块用于对于所述多个粒子中的每个粒子，将所述地图特征点投影至所述每个粒子的视野内， 得到在所述每个粒子上观测到的图像特征点；将在所述每个粒子上观测到的图像特征点与在真实图像上利用尺度不变特征变换检测出的特征点进行匹配，根据匹配度生成所述观测概率模型；以及根据观测特征点更新地图特征点。11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述匹配模块将所述地图特征点的世界坐标转换至在所述多个粒子的坐标系中的坐标。12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，在所述多个粒子的坐标系中，将光心作为原点。全文摘要本专利技术公开了一种估计摄像机位姿的方法及装置。估计摄像机位姿的方法包括以下步骤1)使用三轴陀螺仪和三轴加速计获取获取所述摄像机的运动参数；2)根据所述运动参数更新多个粒子的位置；3)获取地图特征点和图像特征点；以及4)将所述地图特征点与所述图像特征点进行匹配以生成观测概率模型并根据观测特征点更新所述地图特征点。根据本专利技术实施例的估计摄像机位姿的方法及装置，定位精度得到很大提高，粒子的重新分布更具针对性，减少了粒子数量，提高了算法的效率。文档编号G06T7/00GK102289809SQ20111020917公开日2011年12月21日 申请日期2011年7月25日 优先权日2011年7月25日专利技术者刘烨斌, 叶亘之, 戴琼海 申请人:清华大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种估计摄像机位姿的方法，其特征在于，包括以下步骤：１）使用三轴陀螺仪和三轴加速计获取获取所述摄像机的运动参数；２）根据所述运动参数更新多个粒子的位置；３）获取地图特征点和图像特征点；以及４）将所述地图特征点与所述图像特征点进行匹配以生成观测概率模型并根据观测特征点更新所述地图特征点。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：戴琼海，叶亘之，刘烨斌，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：11