[發明專利]一種頭部姿態估計方法、裝置及存儲介質

在審

• 申請號: 202110628375.2
• 申請日: 2021-06-04
• 公開（公告）號: CN113361400A
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 駱開慶;韓鵬;邱健;彭力;劉冬梅;黃穗斌
• 申請（專利權）人: 清遠華奧光電儀器有限公司;華南師大（清遠）科技創新研究院有限公司
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/46
• 代理公司: 北京勁創知識產權代理事務所(普通合伙) 11589
• 代理人: 張鐵蘭

1.一種頭部姿態估計方法，其特征在于，包括：

接收具有頭部的圖像，所述圖像為雙目相機拍攝的圖像；

以每幀所述圖像所構建的圖像金字塔作為節點提取第一特征點；

將所述節點分割成4個子節點，若所述子節點中的第一特征點數量為0，則刪去所述子節點；

若所述子節點的第一特征點的數量為1，則保留該子節點；

若所述子節點中的第一特征點數量大于1，則繼續分割所述子節點成4個新的子節點，直至保留的子節點的數目大于第一預設值或保留的子節點中的第一特征點的數量均為1，保留每個子節點中Harris響應值最高的第一特征點，設置為第二特征點；

匹配同一幀下的第二特征點，與該第二特征點綁定的世界坐標系的三維點，設置為地圖點；

根據所述地圖點獲取所述第二特征點在所述當前幀的位置；

根據所述世界坐標系的關鍵幀與所述當前幀估計頭部姿態。

2.根據權利要求1所述的頭部姿態估計方法，其特征在于，接收第一幀的頭部偏轉角度信息，以所述第一幀為關鍵幀，建立所述世界坐標系。

3.根據權利要求1所述的頭部姿態估計方法，其特征在于，在執行根據所述地圖點接收所述第二特征點在所述當前幀的位置后，儲存所述關鍵幀和所述地圖點。

4.根據權利要求3所述的頭部姿態估計方法，其特征在于，若接收的所述圖像與上一次接收的所述圖像的場景相同，則調用儲存的關鍵幀和地圖點，對頭部進行重定位和跟蹤。

5.根據權利要求1所述的頭部姿態估計方法，其特征在于，所述匹配同一幀下的第二特征點，包括：在所述第二特征點取鄰域S，得：

其中，N為點對個數，τ(S；p，q)指的是在提取到的所述第二特征點取一個鄰域區塊S，在這個鄰域區塊S中隨機取點對p和q，f_N(S)為特征點描述子，i為正整數。

6.根據權利要求5所述的頭部姿態估計方法，其特征在于，所述根據所述地圖點獲取所述第二特征點在所述當前幀的位置，包括：

分別接收前兩幀的位姿；

根據所述前兩幀的位姿差計算當前幀的位姿；

將前一幀中在所述世界坐標系的所述地圖點投影至所述當前幀中，在以投影點為圓心、半徑為r₁的范圍內，搜索與所述前一幀的所述第二特征點相匹配的點，作為所述當前幀的第二特征點，其中，r₁與該地圖點的第二特征點在所述圖像金字塔的層數呈正相關。

7.根據權利要求6所述的頭部姿態估計方法，其特征在于，所述分別接收前兩幀的位姿，還包括：優化接收的位姿，其優化方程為：

其中，位姿為{R，t}，其李群表示為T，T^*是優化后的位姿，n為所有匹配的結果，ρ為魯棒核函數，u_i為投影點，π_s為投影方程，P_i為地圖點，P_i＝[X_i，Y_i，Z_i]^T，∑為與第二特征點尺度相關的協方差矩陣，π_s的定義如下：

其中，f_x，f_y為相機焦距，c_x，c_y為相機主點，b為相機基線距離。

8.根據權利要求6所述的頭部姿態估計方法，其特征在于，所述根據所述地圖點接收所述第二特征點在所述當前幀的位置，包括：

將所述當前幀與所述關鍵幀組成局部地圖，將所述局部地圖的地圖點投影到當前幀，以投影點為圓心、半徑為r₂的范圍內，搜索與所述前一幀的所述第二特征點相匹配的點，其中，r₂與所述局部地圖的地圖點在所述圖像金字塔的層數呈正相關。