[發明專利]三維位置估計裝置以及程序

在審

• 申請號: 202010074956.1
• 申請日: 2020-01-22
• 公開（公告）號: CN111508025A
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發明（設計）人: 淺井彰司;淺海周;早川和孝
• 申請（專利權）人: 愛信精機株式會社
• 主分類號: G06T7/73
• 分類號: G06T7/73
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 金雪梅;王秀輝

1.一種三維位置估計裝置，包含：

特征點檢測部，從由安裝于移動體的拍攝裝置拍攝到的多個圖像中的每個圖像檢測多個特征點；

位置姿勢變化量計算部，基于與上述移動體相關的傳感器信息，計算上述移動體的位置以及姿勢的變化量；

特征點關聯部，使用表示由上述特征點檢測部檢測出的特征點的特征的特征量，對上述多個圖像間的特征點建立對應關系；

三維位置獲取部，獲取由上述特征點關聯部建立了對應關系的特征點中的每個特征點的三維位置、和上述多個圖像中的每個圖像的上述拍攝裝置的位置以及姿勢；

圖形結構數據生成部，生成由各上述特征點的特征點節點、上述多個圖像中的每個圖像的拍攝節點、連接各上述特征點節點與各上述拍攝節點之間的特征點邊緣、以及連接各相鄰的上述拍攝節點間的拍攝邊緣構成的圖形結構數據，上述特征點節點規定上述特征點的三維位置，上述拍攝節點規定拍攝上述圖像的上述拍攝裝置的位置以及姿勢，上述特征點邊緣規定上述拍攝節點的上述圖像上的上述特征點節點的特征點的位置，上述拍攝邊緣規定上述拍攝節點的圖像間的上述移動體的位置以及姿勢的變化量；

誤差函數設定部，對由上述圖形結構數據生成部生成的上述圖形結構數據所包含的各上述特征點邊緣，設定表示使用上述拍攝節點所規定的上述拍攝裝置的位置以及姿勢將被上述特征點邊緣連接的上述特征點節點的特征點投影到上述拍攝節點的圖像上時的投影誤差的第一誤差函數，并且對上述圖形結構數據所包含的各上述拍攝邊緣，設定表示上述拍攝邊緣所規定的上述位置以及姿勢的變化量與位置姿勢變化量計算部的計算結果的誤差的第二誤差函數；以及

圖形結構數據優化部，優化上述圖形結構數據的各上述特征點節點所規定的上述特征點的三維位置、以及各上述拍攝節點所規定的上述拍攝裝置的位置以及姿勢，以使各上述特征點邊緣的上述第一誤差函數與各上述拍攝邊緣的上述第二誤差函數之和最小，

上述誤差函數設定部對各上述拍攝邊緣，設定表示與上述拍攝邊緣對應的通過上述位置姿勢變化量計算部得到的上述移動體的姿勢的變化量越小越包含較大的權重的上述第二誤差函數。

2.根據權利要求1所述的三維位置估計裝置，其中，

上述位置姿勢變化量計算部基于由安裝于上述移動體的轉向操縱角傳感器檢測到的轉向操縱角，計算上述移動體的橫擺角變化量，

上述誤差函數設定部設定基于上述位置姿勢變化量計算部的計算結果得到的、表示與上述拍攝邊緣對應的上述移動體的橫擺角變化量越小越包含較大的權重的上述第二誤差函數。

3.一種三維位置估計方法，包括：

特征點檢測步驟，從由安裝于移動體的拍攝裝置拍攝到的多個圖像中的每個圖像檢測多個特征點；

位置姿勢變化量計算步驟，基于與上述移動體相關的傳感器信息，計算上述移動體的位置以及姿勢的變化量；

特征點關聯步驟，使用表示由上述特征點檢測部檢測出的特征點的特征的特征量，對上述多個圖像間的特征點建立對應關系；

三維位置獲取步驟，獲取由上述特征點關聯部建立了對應關系的特征點中的每個特征點的三維位置、和上述多個圖像中的每個圖像的上述拍攝裝置的位置以及姿勢；

圖形結構數據生成步驟，生成由各上述特征點的特征點節點、上述多個圖像中的每個圖像的拍攝節點、連接各上述特征點節點與各上述拍攝節點之間的特征點邊緣、以及連接各相鄰的上述拍攝節點間的拍攝邊緣構成的圖形結構數據，上述特征點節點規定上述特征點的三維位置，上述拍攝節點規定拍攝上述圖像的上述拍攝裝置的位置以及姿勢，上述特征點邊緣規定上述拍攝節點的上述圖像上的上述特征點節點的特征點的位置，上述拍攝邊緣規定上述拍攝節點的圖像間的上述移動體的位置以及姿勢的變化量；

誤差函數設定步驟，對由上述圖形結構數據生成部生成的上述圖形結構數據所包含的各上述特征點邊緣，設定表示使用上述拍攝節點所規定的上述拍攝裝置的位置以及姿勢將被上述特征點邊緣連接的上述特征點節點的特征點投影到上述拍攝節點的圖像上時的投影誤差的第一誤差函數，并且對上述圖形結構數據所包含的各上述拍攝邊緣，設定表示上述拍攝邊緣所規定的上述位置以及姿勢的變化量與位置姿勢變化量計算步驟的計算結果的誤差的第二誤差函數；以及

圖形結構數據優化步驟，優化上述圖形結構數據的各上述特征點節點所規定的上述特征點的三維位置、以及各上述拍攝節點所規定的上述拍攝裝置的位置以及姿勢，以使各上述特征點邊緣的上述第一誤差函數與各上述拍攝邊緣的上述第二誤差函數之和最小，

在上述誤差函數設定步驟中對各上述拍攝邊緣，設定表示與上述拍攝邊緣對應的通過上述位置姿勢變化量計算步驟得到的上述移動體的姿勢的變化量越小越包含較大的權重的上述第二誤差函數。