[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于成熟特征點(diǎn)的ORB提取方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011110950.1
• 申請(qǐng)日: 2020-10-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112200850B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-10-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李偉;任孟瀚;張延宇;杜曉玉;周素芳;郭啟程;馬曉勇;周毅
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 河南大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06T7/55
• 分類(lèi)號(hào): G06T7/55;G06T7/73
• 代理公司: 鄭州聯(lián)科專(zhuān)利事務(wù)所(普通合伙) 41104
• 代理人: 王聚才

1.一種基于成熟特征點(diǎn)的ORB提取方法，其特征在于：包括以下步驟，

S1：相機(jī)在移動(dòng)的過(guò)程中錄制圖片數(shù)據(jù)集；

S2：把滿(mǎn)足分布均勻良好，具有足夠像素梯度的像素點(diǎn)命名為未成熟點(diǎn)，對(duì)圖片數(shù)據(jù)集中當(dāng)前幀上的未成熟點(diǎn)進(jìn)行提取；所述步驟S2具體為：

S2.1：將圖像劃分成M×M個(gè)區(qū)域，對(duì)每個(gè)區(qū)域計(jì)算閾值g；

其中，為該區(qū)域所有像素點(diǎn)的中值絕對(duì)梯度，g_th為全局梯度；

S2.2：在每個(gè)區(qū)域內(nèi)選取像素梯度值最大的前N個(gè)點(diǎn)，像素梯度G(x,y)定義如下：

G(x,y)＝dx(i,j)+dy(i,j)

其中，I(i,j)為坐標(biāo)為(i,j)的像素點(diǎn)的像素值，dx(i,j)為坐標(biāo)為(i,j)的像素點(diǎn)在x方向的像素值，dy(i,j)為坐標(biāo)為(i,j)的像素點(diǎn)在y方向的像素值；

將像素梯度排名靠前的N個(gè)點(diǎn)的像素梯度值分別與閾值g比較，若超過(guò)閾值g，則將該點(diǎn)選為未成熟點(diǎn)，若N個(gè)點(diǎn)的像素梯度值均不超過(guò)閾值g，則舍棄該區(qū)域；

S3：求當(dāng)前幀上的未成熟點(diǎn)在下一幀上的位姿；所述步驟S3具體為：

令圖片數(shù)據(jù)集中相鄰幀的圖片m₁,m₂兩未成熟點(diǎn)，在非齊次像素坐標(biāo)系中坐標(biāo)為p₁,p₂,設(shè)P為三維空間中的真實(shí)點(diǎn)，坐標(biāo)為[X,Y,Z]，在m₁,m₂中的深度為Z₁,Z₂，圖片數(shù)據(jù)集中相鄰幀的圖片m₁,m₂之間的旋轉(zhuǎn)平移關(guān)系由旋轉(zhuǎn)矩陣R和平移矩陣t構(gòu)成，對(duì)應(yīng)的李代數(shù)為ξ，相機(jī)內(nèi)參為K，[X,Y,Z]歸一化后為得p₁,p₂關(guān)系如下：

p₂與p₁之間的光度誤差表示為：

e＝m₁(P₁)-m₂(P₂)

其中e為標(biāo)量，優(yōu)化目標(biāo)為誤差的二范數(shù)，即對(duì)于一幀圖片上的多個(gè)未成熟點(diǎn)，優(yōu)化問(wèn)題表示為：

光度誤差相對(duì)于李代數(shù)形式的雅克比矩陣：

擾動(dòng)變量exp(ξ^)在m₂幀圖像下的坐標(biāo)記為u，

q＝δξ^exp(ξ^)P

對(duì)于每幀上的多個(gè)未成熟點(diǎn)，通過(guò)計(jì)算優(yōu)化目標(biāo)的雅克比矩陣，然后使用高斯-牛頓法迭代求出未成熟點(diǎn)在下一幀上的位姿；

S4：將當(dāng)前幀的彩色圖轉(zhuǎn)化為深度圖，獲取當(dāng)前幀上未成熟點(diǎn)的深度信息；

S5：將當(dāng)前幀上未成熟點(diǎn)的深度信息與設(shè)定值比較，當(dāng)深度信息的值小于設(shè)定值時(shí)，將未成熟點(diǎn)被安插到局部建圖中激活為成熟地圖點(diǎn)；

S6：將成熟地圖點(diǎn)在下一幀上的位姿與成熟地圖點(diǎn)的三維坐標(biāo)信息相匹配，構(gòu)建地圖信息。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于成熟特征點(diǎn)的ORB提取方法，其特征在于，所述步驟S5中的設(shè)定值為8。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于成熟特征點(diǎn)的ORB提取方法，其特征在于，當(dāng)前幀的成熟地圖點(diǎn)在下一幀上的位姿與成熟地圖點(diǎn)的三維坐標(biāo)信息相匹配，構(gòu)建地圖信息后對(duì)下一幀圖像的操作重復(fù)步驟S2-S6。