[發(fā)明專利]用于估計(jì)成像設(shè)備的姿態(tài)的方法和設(shè)備

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380074904.2
• 申請(qǐng)日: 2013-03-26
• 公開（公告）號(hào): CN105144193A
• 公開（公告）日: 2015-12-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 范力欣;馮友計(jì);吳毅紅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 諾基亞技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): G06K9/00
• 分類號(hào): G06K9/00
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所 11256
• 代理人: 酆迅;張曦

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)一般性地涉及計(jì)算機(jī)視覺。特別地，本申請(qǐng)涉及一種對(duì)成像設(shè)備(后稱“攝像機(jī)”)的姿態(tài)的估計(jì)。

背景技術(shù)

現(xiàn)今，成像設(shè)備被攜帶到每個(gè)地方，因?yàn)樗鼈兺ǔ１患稍诂F(xiàn)今的通信設(shè)備中。因此也對(duì)不同的目標(biāo)捕獲了照片。當(dāng)圖像(即照片)被攝像機(jī)捕獲時(shí)，關(guān)于照片在何處拍攝的元數(shù)據(jù)對(duì)于許多基于地點(diǎn)的應(yīng)用而言是具有很大興趣的，例如導(dǎo)航、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、虛擬旅游指南、廣告、游戲等。

全球定位系統(tǒng)和其他基于傳感器的解決方案提供了一種對(duì)成像設(shè)備的地點(diǎn)的粗略估計(jì)。然而，在這一技術(shù)領(lǐng)域中，精確的三維(3D)攝像機(jī)位置和方向的估計(jì)現(xiàn)在成為焦點(diǎn)。本申請(qǐng)的目的是提供一種用于找到這種精確的3D攝像機(jī)位置和方向的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的示例的各種方面在權(quán)利要求中加以闡述。

根據(jù)第一方面，一種方法包括：獲得用于圖像中的特征點(diǎn)的查詢二進(jìn)制特征描述符；將所獲得的查詢二進(jìn)制特征描述符的所選擇的一部分放置到查詢二進(jìn)制樹中；以及將查詢二進(jìn)制樹中的查詢二進(jìn)制特征描述符與數(shù)據(jù)庫圖像的數(shù)據(jù)庫二進(jìn)制特征描述符進(jìn)行匹配來估計(jì)攝像機(jī)的姿態(tài)。

根據(jù)第二方面，一種器件包括：至少一個(gè)處理器；以及包括計(jì)算機(jī)程序代碼的至少一個(gè)存儲(chǔ)器，該至少一個(gè)存儲(chǔ)器和該計(jì)算機(jī)程序代碼被配置為，與該至少一個(gè)處理器一起，促使該器件執(zhí)行至少以下各項(xiàng)：獲得用于圖像中的特征點(diǎn)的查詢二進(jìn)制特征描述符；將所獲得的查詢二進(jìn)制特征描述符的所選擇的一部分放置到二進(jìn)制樹中；以及將二進(jìn)制樹中的查詢二進(jìn)制特征描述符與數(shù)據(jù)庫圖像的數(shù)據(jù)庫二進(jìn)制特征描述符進(jìn)行匹配來估計(jì)攝像機(jī)的姿態(tài)。

根據(jù)第三方面，一種器件，至少包括：用于獲得用于圖像中的特征點(diǎn)的查詢二進(jìn)制特征描述符的裝置；用于將所獲得的查詢二進(jìn)制特征描述符的所選擇的一部分放置到二進(jìn)制樹中的裝置；以及用于將二進(jìn)制樹中的查詢二進(jìn)制特征描述符與數(shù)據(jù)庫圖像的數(shù)據(jù)庫二進(jìn)制特征描述符進(jìn)行匹配來估計(jì)攝像機(jī)的姿態(tài)的裝置。

根據(jù)第四方面，計(jì)算機(jī)程序包括：當(dāng)該計(jì)算機(jī)程序在處理器上被運(yùn)行時(shí)，用于獲得用于圖像中的特征點(diǎn)的查詢二進(jìn)制特征描述符的代碼；用于將所獲得的查詢二進(jìn)制特征描述符的所選擇的一部分放置到查詢二進(jìn)制樹中的代碼；以及用于將查詢二進(jìn)制樹中的查詢二進(jìn)制特征描述符與數(shù)據(jù)庫圖像的數(shù)據(jù)庫二進(jìn)制特征描述符進(jìn)行匹配來估計(jì)攝像機(jī)的姿態(tài)的代碼。

根據(jù)第五方面，一種利用指令來編碼的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，這些指令在由計(jì)算機(jī)運(yùn)行時(shí)執(zhí)行：獲得用于圖像中的特征點(diǎn)的查詢二進(jìn)制特征描述符；將所獲得的查詢二進(jìn)制特征描述符的所選擇的一部分放置到查詢二進(jìn)制樹中；以及將查詢二進(jìn)制樹中的查詢二進(jìn)制特征描述符與數(shù)據(jù)庫圖像的數(shù)據(jù)庫二進(jìn)制特征描述符進(jìn)行匹配來估計(jì)攝像機(jī)的姿態(tài)。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，二進(jìn)制特征描述符通過在特征點(diǎn)周圍的區(qū)域上的二進(jìn)制測(cè)試來加以獲得。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，該二進(jìn)制測(cè)試是

其中I(x,f)是在相對(duì)特征點(diǎn)f具有偏移x的地方處的像素強(qiáng)度，并且θt是一個(gè)閾值。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，數(shù)據(jù)庫二進(jìn)制特征描述符已經(jīng)被放置到具有標(biāo)識(shí)的數(shù)據(jù)庫二進(jìn)制樹中。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，根據(jù)概率評(píng)分方法從數(shù)據(jù)庫圖像中選擇有關(guān)圖像，并且對(duì)所選擇的圖像進(jìn)行排名以用于匹配目的。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，匹配進(jìn)一步包括：在數(shù)據(jù)庫二進(jìn)制特征描述符之中搜索對(duì)于查詢二進(jìn)制特征描述符而言最接近的鄰居。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，如果在最接近的數(shù)據(jù)庫二進(jìn)制特征描述符與查詢二進(jìn)制特征描述符之間，最接近的鄰居距離比率低于0.7，則確定匹配。

附圖說明

在下文中，參考附圖來更詳細(xì)地描述各種實(shí)施例，其中

圖1示出了器件的一個(gè)實(shí)施例；

圖2示出了器件的布局的一個(gè)實(shí)施例；

圖3示出了系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例；

圖4A示出了該器件的在線模式的一個(gè)示例；

圖4B示出了該器件的離線模式的一個(gè)示例；

圖5示出了方法的一個(gè)實(shí)施例；以及

圖6示出了方法的一個(gè)實(shí)施例。

具體實(shí)施方式

在下文中，在借助于單張照片并且使用與拍攝該照片的城市環(huán)境有關(guān)的3D點(diǎn)的數(shù)據(jù)集的攝像機(jī)姿態(tài)估計(jì)的上下文中，描述了若干實(shí)施例。

將照片與城市環(huán)境圖片的數(shù)據(jù)集中的圖片進(jìn)行匹配以找出精確的3D攝像機(jī)位置和方向是非常耗時(shí)的并且因此具有挑戰(zhàn)性。借助于本方法，對(duì)于具有數(shù)十千計(jì)圖像的大規(guī)模城市場(chǎng)景數(shù)據(jù)集而言，能夠減少用于匹配所需要的時(shí)間。