[發明專利]一種新的考慮空間逆投影約束的特征匹配與相對定位方法

有效

• 申請號: 202010675135.3
• 申請日: 2020-07-14
• 公開（公告）號: CN111899303B
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 劉傳凱;李東升;楊旭;王曉雪;袁春強;于天一;張濟韜;崔金
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍63920部隊
• 主分類號: G06T7/73
• 分類號: G06T7/73;G06T7/33;G06K9/62;G06K9/46;G06F17/16
• 代理公司: 北京中政聯科專利代理事務所(普通合伙) 11489
• 代理人: 陳超

1.一種新的考慮空間逆投影約束的特征匹配與相對定位方法，其特征在于包括：

步驟S1、將巡視器的起始位置作為已知站點，巡視器向前行進一定距離到達的位置作為當前站點，利用雙目立體相機系統在已知站點和當前站點以一定位姿拍攝陸面圖像作為原始圖像；

步驟S2、對雙目立體相機系統的左相機或右相機拍攝獲取的原始圖像進行特征提取，獲得相應圖像的特征點的像素坐標和特征點的描述子；

步驟S3、將步驟S2中提取到的特征點通過透視投影模型逆向投影到空間中，形成對應的兩條特征光束，計算兩條特征光束之間的最近距離作為兩個空間投影世界坐標之間的距離；由兩個空間投影世界坐標之間的距離和兩個特征點描述子之間的歐氏距離建立特征表觀描述子相似度與特征光束距離相互約束的新的特征匹配模型；

步驟S4、根據步驟S3的特征表觀描述子相似度與特征光束距離相互約束的新的特征匹配模型對步驟S2提取的特征點集的立體空間關系進行檢查，刪除錯誤的匹配點，確定前后站點左相機或右相機圖像的正確匹配點集；

步驟S5、根據前一站點的巡視器位置和姿態，將左相機或右相機圖像的正確匹配點對作為輸入，利用光束法平差求解巡視器在新站點的位置和姿態。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：

步驟S1中，巡視器在前后站點拍攝圖像的過程具體包括：

巡視器初始位于前一站點，即已知站點P1，兩自由度云臺機構(3)初始狀態下，安裝于其上的雙目相機系統(4)的左相機(4-2)和右相機(4-3)的俯仰和偏航角均為0°；兩自由度云臺機構(3)的俯仰自由度機構(3-1)和偏航自由度機構(3-2)轉動帶動雙目相機系統(4)的左相機(4-2)和右相機(4-3)到達一定的俯仰和偏航角度，左相機(4-2)和右相機(4-3)開始以一定的角度拍攝圖像，從而得到已知站點左、右相機原始圖像；然后控制巡視器向前行駛一段距離到達當前站點P2位置；通過雙目相機系統左相機(4-2)和右相機(4-3)以一定角度拍攝圖像，從而得到新站點左、右相機原始圖像；由此得到巡視器在前后站點不同俯仰、偏航狀態下，左相機(4-2)和右相機(4-3)拍攝的陸面圖像。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：

步驟S2具體包括：

對上述S1步驟中雙目立體相機的左相機或右相機在已知站點和當前站點拍攝的圖像進行特征提取，獲得前后兩幅圖像的特征點的像素坐標u_ij和u_i′j以及它們對應的特征點描述子p(u_ij)和p(u_i′j)。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：

步驟S3中，所述特征表觀描述子相似度與特征光束距離相互約束的新的特征匹配模型具體為：

其中，和分別表示在相機C_i和相機C_i′視角下表面觀察點P_j的世界坐標，u_ij和u_i′j分別表示前后兩幅不同圖像中兩個特征點的像素坐標，Ω_i和Ω_i′分別表示相機C_i和相機C_i′的位姿，p(u_ij)和p(u_i′j)分別表示在前后兩幅不同圖像中兩個特征點的局部描述子；p(*)表示特征描述子的向量，并且α∈(0，1)是表示特征光束的距離和匹配點的描述子相似度之間的平衡因子。