[發明專利]基于相交約束的純旋轉運動判定方法

有效

• 申請號: 201710318964.4
• 申請日: 2017-05-08
• 公開（公告）號: CN107330911B
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發明（設計）人: 武元新;蔡奇;郁文賢
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G06T7/246
• 分類號: G06T7/246;G06T7/33;G06T7/50
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

本發明提供了一種基于相交約束的純旋轉運動判定方法，包括以下步驟：步驟一：從雙視圖中提取正確的特征點對(x_i,x′_i),i＝1,2…m；步驟二：定義矩陣；步驟三：對矩陣進行奇異值分解；步驟四：定義向量；步驟五：若p/m落在以0.5為中心的某區間內，則斷定為純旋轉運動；若p/m接近0或接近1，則斷定為非純旋轉運動。本發明適用于個各種特征點結構；相對于單應矩陣的方法，本發明的純旋轉判定更加精細、準確。

技術領域

本發明涉及一種純旋轉運動判定方法，具體地，涉及一種基于相交約束的純旋轉運動判定方法。

背景技術

利用雙視圖計算位姿和三維重建是計算機視覺中的關鍵問題，也是組成復雜視覺系統的基礎技術，如即時定位與地圖構建(SLAM)。在特定場景下，雙視圖之間的運動越明顯，位姿和三維重建的效果越好，越有利于SLAM系統的正常工作。當雙視圖之間只存在純旋轉或近似純旋轉(位移/景深比很小)運動時，三維重建幾乎無法進行。準確地判定出純旋轉運動，對提高視覺系統工作的魯棒性很有意義。

目前，計算機視覺領域通常采用單應(Homography)模型的內點比例實現純旋轉運動的判別，但其閾值選取存在較大的任意性和模糊性，工程實用的效果不佳。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種基于相交約束的純旋轉運動判定方法，其利用了雙視圖成像幾何的相交約束(Intersection Constraint)，在純旋轉運動下，相交約束的理論值為零。考慮到隨機噪聲的影響，使得該約束大于零與小于零的點對數目概率相等。

根據本發明的一個方面，提供一種基于相交約束的純旋轉運動判定方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：從雙視圖中提取正確的特征點對(x_i,x_i′),i＝1,2...,m，其中征點對的個數m≥4，x_i和x_i′分別為特征點對的歸一化齊次坐標；

步驟二：定義矩陣，取矩陣對應最小奇異值的奇異向量，并按照列的順序從奇異向量構造3*3矩陣；

步驟三：對3*3矩陣進行奇異值分解；

步驟四：定義向量；

步驟五：計向量中大于零的元素個數為p，若p/m落在以0.5為中心的某區間內，則斷定為純旋轉運動；若p/m接近0或接近1，則斷定為非純旋轉運動。

與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果：本發明適用于個各種特征點結構，如平面特征點結構；相對于單應矩陣的方法，本發明的純旋轉判定更加精細、準確。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本發明，但不以任何形式限制本發明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本發明的保護范圍。

本發明基于相交約束的純旋轉運動判定方法包括以下步驟：

步驟一：從雙視圖中提取正確的特征點對(x_i,x_i′),i＝1,2...,m，其中征點對的個數m≥4，x_i和x_i′分別為雙視圖的歸一化坐標；

從雙視圖中提取特征點，可采用各種主流的特征提取算法，如SIFT、SURF或ORB等，并使用隨機取樣一致性(RANSAC)等魯邦算法剔除錯誤匹配點對。

步驟二：定義矩陣，如式(1)：